重力式片石桥台加固技术探讨

莫志锋

摘要：本文以深汕高速西段重力式砌石桥台维修加固工程实践为基础，探讨一种综合加固措施。试验结果与工程实践证明此种处理方法能有效治理重力式砌石桥台病害。

关键词：重力式片石桥台；病害；注浆；加固

Abstract: this paper based on the Gravity type abutment stone-laying abutment maintenance reinforcement engineering of Shenshan haigway western part, discuss an integrated reinforcement measures. Test results and engineering practice prove that such an approach can effectively control the gravity masonry bridge abutment.Key words: gravity-chip stone bridge units; disease; grouting; reinforcement

中图分类号：TU753.8 文献标识码：A文章编号：

桥台作为桥梁中与上部结构功能相对应的下部结构，起着支挡台后路基填土并把桥跨与路基连接起来的作用。一些处于石材盛产地区的中小型公路桥梁，大部分桥台采用浆砌片石结构。随着我国经济迅猛发展及运输物流业的日渐繁荣，道路交通日趋繁忙，我国境内频繁出现因片石桥台病害导致的桥梁坍塌事故，严重危及交通安全。

本文以深汕高速西段重力式砌石桥台维修加固工程实践为背景，探讨一种对地基持力层压浆以控制台身变形、对砌体小孔注浆以确保砌体强度及对台后填土注浆以维持桥台稳定性的综合加固措施。

1工程概况及桥台病害成因分析

1.1 工程概况

深汕高速起点于深圳龙岗，终点为汕头， 1996年建成通车，现为010国道重要组成部分，全长146公里，跨越山谷、河流桥梁较多，绝大部分桥台为重力式浆砌片石结构。

1.2 桥台病害成因分析

根据广东省交通集团检测中心提供的《深汕西砌石桥梁墩台检测报告》并结合有关规范，现将重力式砌石桥台存在的常见病害归纳为以下几类：

（1）台身开裂

①竖向裂缝：通常由地基土承载力不足或持力层岩性不均匀导致。

②横向裂缝：横向裂缝多出现在台身中上部。为适应上部结构伸缩变形，桥台顶需产生等量水平位移，石砌桥台刚度巨大，水平位移在台顶上产生很大的附加水平力，从而导致台身横向裂缝的产生。

③斜向裂缝：病因较复杂，通常是局部承受的压力过大、局部强度不足、砌体存在薄弱面等原因造成。

（2）砌体局部凸鼓现象

砌体局部凸鼓现象通常是由砌体局部整体性较差或强度不足引起。

（3）砌体倾斜现象

桥台砌体倾斜现象通常是由地基土承载力不足或台后填土松软引起。

（4）重力式石砌L型桥台、U型桥台前墙与侧墙交界处竖向裂缝

因伸缩缝不能正常工作，造成前墙顶端约束较为牢固，这种牢固约束导致前墙与侧墙的交界处产生竖向裂缝。

侧墙仅受土压力及砌体自重的作用，而前墙除受这些作用外，还受上部结构自重、摩阻力及制动力的作用，特别是伸缩逢不能正常工作时，前墙还承受着上部结构的水平拉力或推力的作用。从而导致桥台侧墙与前墙的交界处经常出现竖向裂缝。

2桥台传统加固方法

传统重力式桥台维修加固中，无论是片石混凝土桥台还是纯混凝土桥台，对地基持力层灌浆是首选加固方法。因为常见的桥台病害均可归结为基础不均匀沉降所致。通过花管向地基持力层进行灌浆，从而提高地基土的承载能力，达到防止基础发生不均匀沉降的目的。

浆砌片石结构不同于一般的混凝土结构，采取传统加固方法难以达到理想效果，因此重力式砌石桥台的维修加固措施应根据桥台具体病害而定。

3桥台维修加固方案

针对重力式浆砌片石桥台的具体病害，可采取对地基持力层压浆、砌体小孔及台后填土注浆等措施，从控制变形、确保强度、维持稳定性三个方面来综合维修加固。

（1）台身加固

对于重力式石砌U型桥台或L型桥台，加固前首先恢复伸缩缝的正常工作。

采用小孔注浆加固台身砌体，充实片石间空隙，提高砌体的整体性及均匀性。

在侧墙及台身中上部设置钢花管注浆锚杆，以减小台身最不利截面的弯矩。台身正应力可由以下公式计算：

=（N/A）+（M/W）

其中，N、A、M、W均为x（截面到路面的距离）的函数。当取最大值时，x的位置处于台身中上部，说明该处的应力最大。

台身前缘浇筑混凝土补强层，并设置竖向受力主钢筋。为确保混凝土与原石砌台身紧密结合，可在原石砌台身内植入粗钢筋。

（2）台后填土加固

在台身中上部设置钢花管注浆锚杆，对台后填土进行注浆加固，增大台后土体的粘聚力和内摩擦角，从而减小主动土压力，有利于桥台受力。

（3）地基加固

采用钢花管对地基土进行注浆加固，使注浆范围内的土体被挤密，提高地基承载力。

（4）排水设施维修

清除排水沟中的杂物，在台身前墙及翼墙上设置排水管，确保台身排水畅通。

4桥台维修加固施工工艺

深汕高速西段的潭西中桥中心桩号K215+593，桥长38.7m，跨径为2×13m，上部结构为空心板，桥面铺装为沥青铺装，重力式浆砌片石L型桥台，台身净高约5m，台背填土为掺有碎石的砂质粉土，台身地基土上层为杂填土，下层为砂质粉土，松散，孔隙较大。桥台主要病害：台身有微小裂缝；砌体局部凸鼓；台身渗水；砌体局部砂浆剥落；基础排水沟有淤泥杂物。加固的具体施工工艺如下。

4.1伸缩缝修复

清理板端与背墙前缘之间的堆积物，预留足够间隙，恢复伸缩缝正常工作。

4.2地基土注浆

（1）布孔：根据设计图纸定出注浆孔具体位置；

（2）钻孔：沿与竖直方向成15°角偏向台身方

向钻孔至预定深度，孔径45mm；

（3）插管：将制作好的钢花管及注浆管插入孔内至孔底，钢花管采用60mm×3.5mm有缝钢管，

末端20cm加工成尖头并点焊封口，花管分为注浆

段和止浆段，止浆段花管与孔壁的间隙用水泥浆封堵，花管注浆孔眼直径为8mm，按10cm、4孔均匀分布于管周；

（4）注浆：花管与注浆管用设有排气孔的连接件连接好，待花管内气体及水排出后，关闭阀门，开始注浆。浆液采用42.5普硅水泥，水灰比1∶1 ，注浆压力不超过1.5MPa，稳定压力为1.2MPa，采用反复间歇注浆，注浆后不拆除花管；

（5）抽芯检查：注浆完毕后，待浆液冷凝固结数日后进行抽芯检查；

4.3砌體小孔注浆及植筋

（1）钻孔：在台身前墙按设计孔位钻孔至预定深度，孔径37mm，方向水平线向下10°，每个台身确保至少有3个孔穿透墙身，其他钻孔不得穿透砌体。

（2）注浆：钻孔清理干净后注浆，浆液为纯水泥浆（水灰比1∶1），采用低压、反复间歇方式进行；

（3）植筋：利用注浆孔植入粗钢筋，并用植筋胶粘结，钢筋植入深度由孔深确定，孔深﹤100cm时，植入深度取孔深，孔深≥100cm时，植入深度取100cm，粗筋外露长度以能拉住台身补强层模板为宜；

4.4台后填土注浆

（1）布孔：根据设计图纸定出注浆锚杆孔位；

（2）钻孔：用钻机于孔位上钻孔，穿透墙身至台后填土，深度为8m，方向为水平线向下10°；

（3）插管：将准备好的钢花管及注浆管插入孔内至孔底，注浆锚杆采用50mm×3.2mm无缝钢管，沿轴向每10cm开一对4mm出浆孔，花管底部50cm长度内的10个出浆孔为6mm；

（4）注浆：孔口与管壁之间的空隙封闭后进行

注浆，浆液采用水灰比1∶1的42.5普硅水泥浆，注浆压力不超过0.5Mpa，采用反复间歇方式进行；

（5）注浆结束后，拔出注浆管留下钢花管，并用锚固构件对花管进行锚固；

4.5台身混凝土补强层施工

（1）凿除原勾缝砂浆，清除砌体表面松散的砂浆，并冲洗干净砌体表面；

（2）绑扎钢筋，竖向及横向受力筋直径为25mm和20mm，辅助筋直径为12mm；钢筋网中竖向及横向钢筋直径为16mm和12mm，均选用二级钢筋；

（3）分层立模与浇筑混凝土，分层浇筑，一次浇筑高度不大于2.0m，补强层厚度30cm；

（4）待混凝土硬结到一定强度后拆除模板；

4.6排水设施修复

清除排水沟杂物，在台身前墙与翼墙距地面以上50cm处按2m间距设置倾斜度为5°，直径为90mm排水孔，孔内填塞碎石。

5桥台加固效果分析

桥台地基注浆7d后，为检验注浆效果，采取原状土进行室内土物理力学试验。并与注浆前相同位置的试验结果对比。表1中，注浆前地基土的空隙比e=0.817，注浆后e=0.710，空隙比减少了11.5%，表明土中空隙被水泥砂浆充填密实。

6结语

本文所述加固方法在深汕高速西段多座重力式砌石桥台的维修加固实践中取得了良好效果。截止本文完稿为止，桥台经加固一年多后运行状态依然良好。因此上述加固措施可供同类桥台的维修加固方案设计及施工参考。

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注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。