绵茂公路某连续T梁桥病害分析及处治

裴 洋，朱中华

（苏交科集团股份有限公司，江苏 南京 210017）

绵茂公路某连续T梁桥病害分析及处治

裴 洋，朱中华

（苏交科集团股份有限公司，江苏 南京 210017）

文章以四川省绵竹至茂县公路茂县段一期工程某连续T梁桥为例，介绍了桥梁病害分析及处治的设计过程。根据地勘报告、检测报告、监测报告及现场调查，并收集相关资料，分析病害形成原因，最终确定处治方案，可供类似桥梁病害处治设计借鉴。

连续T梁；病害分析；加固；顶升；抗滑桩

1 工程概况

某桥跨径布置为4×25 m，全长108.0 m。上部采用先简支后连续预应力砼T梁。下部结构桥台为U型桥台、板凳式桥台、钻孔桩基础；桥墩为柱式墩、钻孔桩基础。桥台处采用GYZF4 350×87 mm四氟滑板橡胶支座，桥墩处采用GYZ500×90 mm板式橡胶支座。本桥平面位于R=700 m和R=400.29 m，ls=60 m的左弯平曲线上；纵断面位于i=2.7%上坡段上。桥址区在区域上为龙门山断裂带的后山断裂的茂汶断层的北东段，桥梁跨越冲沟而设。工程地质勘察表明，桥址处由原地面向下，分别分布有碎石土、强风化千枚岩、中风化千枚岩，桥位处地势起伏较大，工程地质条件相对较好，于2013年前完工。

桥梁施工后从桥梁上游40 m施工便道处斜坡至下部70～100 m斜坡均为工程弃渣（人工堆积）土所覆盖，堆积物松散，主要为碎石土，顺桥处斜坡堆积，厚度3～9 m不等，其中2号桥墩处人工填土厚度4.5～8 m。2013-07-09降雨后在人工堆积坡顶处可见多处与斜坡坡面垂直的弧形拉张裂缝，裂缝宽度达3～10 cm,长度18～20 m，该桥2号墩向坡外平移37 cm，帽梁防震挡块被剪裂，底系梁出现裂缝，斜坡部分地带发生土体坍塌现象，支座被混凝土覆盖及发生剪切变形。

2 病害原因分析

根据地勘报告、检测报告、监测报告及现场调查，并收集相关资料，分析病害形成原因如下：

2.1 特大暴雨

“ 2013.7.9 ”特大暴雨前，四川省已经历9次强降雨过程，其中2013-06-29～07-06又连续经历了两场区域性暴雨过程。从2013-07-07晚开始，遭受了此轮特大暴雨袭击。此次降雨持续时间特别长，从7日晚开始，截至12日，持续6 d。降雨区域连片集中，从7日晚到10日，强降雨中心一直停留在广元西部、绵阳、德阳、成都、雅安等地震重灾区，汶川、芦山地震灾区纳入国家规划的46个极重灾县中，有27个县超过100 mm，12个县超过特大暴雨。10个县降雨总量为1961年以来同期最大，其中绵竹清平、都江堰降水总量分别为835 mm、712.1 mm，突破历史极值，都江堰幸福镇5 d降水总量达到1 129 mm，超过都江堰1 121 mm的平均年降雨量，为百年一遇［1］。

大量雨水和地表流水渗入堆积层形成地下水，导致桥位区松散堆积层饱水，土体抗剪强度降低，其重度增加。2号墩于2013-07-09后发生位移变形，降雨是其中重要的诱发因素之一。

2.2 有感地震

根据“中国地震信息网”发布的2013—2015年地震历史信息查询可知，发生在四川省内，距离本项目200 km内，5级以上地震共5次。距离本项目600 km范围内2013—2015年5级以上地震统计如表1所示。

表1　 地震历史信息统计表

2.3 工程活动由于施工时在桥梁的上部斜坡修建施工便道，并沿施工便道向桥下斜坡堆放施工弃渣，在桥左侧及桥下堆积了大量的弃土，造成2号、3号等桥墩下部被掩埋，增加了桥墩基础的荷载，由于弃渣属于人工填土，密实性较差，斜坡表层松散土体更易于大气降水的入渗软化滑面并增加滑坡体重量，其抗剪强度降低，从而诱发堆积土体滑动挤压桥墩，因此工程弃渣不合理堆放是桥墩位移变形的重要影响因素之一。

2.4 综合分析滑坡中后缘以施工便道下面的弧形裂缝为界，前缘以桥下70 m陡坎为界，左右两侧边界分别以2号墩向左右延伸为界，滑坡长约50 m，宽20～30 m，主滑方向17°，滑体平均厚约10 m，面积约0.12×104m2，总方量约1.2×104m3，规模等级为小型，属松散堆积层推移式滑坡。对滑坡的形成条件及主要的影响因素综合分析可知，滑坡的变形破坏原因主要是桥位所处较陡的斜坡地形、较厚的松散堆积物，特别是在桥左侧及桥下堆积了大量的弃土，造成2号、3号等桥墩下部被掩埋，增加桥墩基础的荷载，斜坡土体受强降雨影响，大量雨水和地表流水渗入堆积层，形成地下水，使桥位区松散堆积层饱水，土体重度增加，抗剪强度降低，导致土层滑动挤压桥墩，造成2号墩发生位移等变形现象。

根据滑坡的勘察资料及2号桥墩位移、底系梁出现裂缝等变形现象综合分析，认为2013-07-09的降雨所引起的该桥2号桥墩处的桥体变形主要为人工堆积层滑动挤压导致桥墩滑移变形，其次为沿基覆界面的滑动引起的。目前整个滑坡区处于蠕滑变形阶段，滑坡整体在天然工况条件下处于基本稳定状态、在暴雨工况下处于欠稳定状态。

桥址区每年有数月的集中降水期。桥址区覆盖层和岩体干湿交替规律明显，导致物理力学性质不断变化，引起局部山体岩层和覆盖层不断产生微量下滑。T梁架设完毕后，经历了多次有感地震。这些有感地震导致桥址区的局部山体岩层和覆盖层也产生多次微量下滑。

局部山体岩层和覆盖层的下滑引起部分桥墩（含桩基）产生横桥向整体性偏移。桥墩在横桥向整体性偏移的过程中，T梁因结构连续的特征和支座约束的影响，横向变位较小，从而导致部分桥墩盖梁挡块与T梁间距减小或发生抵触。

盖梁挡块与T梁发生抵触形成对墩柱横向变形的约束，引起盖梁挡块与T梁相互挤压，从而导致部分盖梁挡块的破坏。盖梁挡块与T梁的抵触约束了墩柱整体结构的变形，从而引起系梁开裂。

通过对桥梁所处边坡深层位移监测，结合监测结果曲线位移图分析认为，由于桥梁所在坡体在雨季强降雨排水不畅，地表汇集水下渗使堆积物积水，在软弱夹层形成蠕动。各监测孔存在不同程度的蠕变现象，雨季过后各监测孔相对变形有所收敛。因此，当工程地质条件等因素改变时，地下水将会影响到该坡体的稳定性。

3 处治方案

3.1 墩柱、桩基、系梁

1#～3#墩柱都存在不同程度倾斜，垂直度范围为0.105%～0.334%，大部分墩柱朝小里程与右侧倾斜，其中2#～3#墩柱的墩柱顶偏移量均超过了20 mm，且倾斜最大的2-1#墩柱垂直度为0.334%，墩柱顶偏移量为59 mm。根据检测结果，2#～3#墩柱垂直度超过了规范的相应规定值“ 0.3%H且不大于20 mm ”［2］；低应变反射波检测结果表明各基桩桩身较完整，未见明显缺陷，但2-2#桩局部存在异常信号；根据旁孔透射波法检测信号分析，2-2#桩的检测桩长为23.9 m，检测信号的首波到达时间-深度曲线仅存在一处拐点，说明桩身不存在桩身全断面断裂的情况；从钻孔雷达检测信号曲线可见，2-2#桩基未见明显的异常信号；综合现场检测结果，认为2-2#桩基桩身较完整，可综合判定为Ⅱ类桩。

对桥体上部斜坡填土进行减载，减缓或降低滑坡体对桥墩的推移和挤压；对2#桥墩进行加固处理，在桩基周围增加4根直径为1.6 m桩基及3 m厚承台，在原墩柱、桩基、系梁植筋后，使新增承台与原墩柱、桩基、系梁进行连接；对2#桥墩外包20 cm厚钢筋混凝土，根据墩柱倾斜方向及垂直度要求适当调整外包钢筋混凝土平面，并保证新浇混凝土层的最小厚度不宜小于15 cm；新老混凝土结合面处，原桩基、墩柱、系梁的表面应凿成凹凸差不小于6 mm的粗糙面［3］。

3.2 支座

1#墩顶部分支座被混凝土覆盖；2#墩顶支座上钢板随梁体向左发生滑移，除2-2#支座外，其他3个支座都存在向左的剪切变形，最大剪切变形量约6.5 cm；3#墩顶支座都存在向右与小里程侧剪切变形，变形量约1 cm。

对全桥T梁进行顶升，横桥向应严格同步，更换全桥支座，新更换支座与原设计支座使用功能及几何尺寸一致。

3.3 防震挡块

根据现场调查，凿除2#墩左侧盖梁损坏部分及挡块混凝土，切除原挡块钢筋，保留盖梁部分钢筋，重新浇筑40 cm钢筋混凝土挡块，新增挡块部分钢筋与原盖梁内钢筋进行连接，并在新建防震挡块内侧粘贴橡胶缓冲块。

3.4 滑坡处治

（1）支挡措施

为减少岩体蠕动对桥梁桩基影响，在2#桥墩桩基下方距离桥梁中心线10 m处设置抗滑桩支挡，桩横断面尺寸2.0 m×3.0 m，桩长30 m，桩间距6 m，共6根。

（2）排水措施

为减少降雨对坡面冲刷，雨水渗入坡体，沿滑坡边线5 m外增设截排水沟。同时，为了保护桥墩不受滑坡体上雨水冲刷，在2#桥墩桩基下游6.5 m处两侧增设截排水沟将水汇聚到沟底沿排水沟排出滑坡体。

4 桥梁顶升要点

桥梁同步顶升是一项复杂且带有危险性的工程，如何确保梁体在顶升过程中不受损坏是桥梁同步顶升工程的关键［4］。

4.1 顶升系统

为保证顶升过程中的同步性，保证梁体结构的安全，应采用PLC 控制液压同步顶升系统。PLC控制同步顶升技术已经成为一项日趋成熟的施工技术。它在施工技术、经济与社会效益方面的优势已得到大量实践的证明［5］。采用位置闭环控制时，同步精度应达到±1 mm。

系统应具有：位移误差的控制；行程控制；负载压力控制；紧急停止功能；误操作自动保护功能等。同时油缸液控单向阀可防止任何形式的系统及管路失压，从而保证负载有效的支撑。所有油缸既可同时操作，也可单独操作。

4.2 顶升流程及限位装置

桥梁顶升应分联同步进行，顶升前应对伸缩缝部位进行适当清理，拆除相邻联间的伸缩缝胶条，以免产生摩擦。

为避免顶升过程中桥梁产生横、纵向偏移，应设立限位装置，限位装置在桥面伸缩缝两侧设置。

限位装置由限位钢结构柱和平面桁架组成，平面桁架卡在限位钢结构中间，使梁体顶升时可以竖向位移，但不得有水平位移。

4.3 顶升重量

根据施工图设计文件，上部结构恒载重量约1 600 t。由此计算得知，桥墩处恒载约400 t，桥台处恒载约200 t。

千斤顶必须采用双向千斤顶，千斤顶的配置按顶升重量的2倍安全系数考虑，拟采用200 t千斤顶。顶升前施工单位需对单点顶升力复核确认。

4.4 顶升过程控制

在顶升及落梁时速度应严格控制按比例、同步进行。以每联梁体在顶升、落梁过程中，作刚体平动或转动，不发生梁体自身变形为原则。

根据设计给出的支座安装高度来控制顶升高度，现场顶升时应根据千斤顶位置，计算千斤顶位置的具体顶升高度，用于顶升控制。

梁体顶升可分阶段进行，每一阶段完成后，应设置临时垫块，临时垫块应与分配梁接触紧密，然后调整千斤顶继续顶升。顶升达到设定位置后，在桥下进行支座更换。

4.5 支撑体系

支撑体系施工单位可按照自身

的设备情况自行选择，但必须保证支撑体系稳定可靠，保证具有足够的强度、刚度和稳定性。例如：钢支撑体系、利用墩顶及盖梁支撑

4.6 注意事项

（1）施工单位必须具有特种专业工程专业承包资质，具有类似工程施工经验和业绩。

（2）所有的支撑、临时垫块、限位装置等均应保证足够的强度、刚度和稳定性［6］。

（3）在顶升、落梁及临时支撑等任何施工状态下，每联梁体均只发生平动或转动，不允许发生梁体自身变形，同时应做好应力监测工作。施工单位应根据千斤顶及临时支座安放位置，复核结构在顶升力作用下强度及稳定性要求。

（4）施工平台应保证安全可靠，保证施工人员和设备安全。

（5）顶升过程中需做好第三方监测工作，以保证施工安全和施工质量。

5 结论

对桥体上部斜坡削方减载后，边坡整体稳定性较好，这与近一年来边坡监测结果基本吻合；在桩基周围增加桩基和承台，通过植筋使新增承台与原墩柱、桩基、系梁进行连接，对2#桥墩进行加固处理；对2#桥墩外包钢筋混凝土，使纠偏后的墩柱垂直度满足规范要求；在2#桥墩桩基下方设置抗滑桩支挡及桥梁周围设置截排水沟，可减少岩体蠕动及雨水对桥梁结构的影响，上述处治措施，可供类似桥梁病害处治设计借鉴。

［1］谭小平.四川省抗击“ 2013.7.9 ”特大暴雨洪灾［J］.中国防汛抗旱，2013，23（5）：1-2.

［2］JTG F80/1—2004公路工程质量检验评定标准（第一册土建工程）［S］.

［3］JTG/T J22—2008公路桥梁加固设计规范［S］.

［4］侯昭光，赵洲清，王万平.基于PLC控制的液压同步桥梁顶升系统［J］.筑路机械与施工机械化，2011（6）：28-31.

［5］袁臻，朱文霞，肖汉.PLC同步顶升系统在高速公路桥梁改造中的应用［J］.中外公路，2013（5）:170-173.

［6］JTG/T J23—2008公路桥梁加固施工技术规范［S］.

Disease Analysis and Treatment Method of A Continuous T Beam Bridge in Mianmao Road

Pei Yang, Zhu Zhonghua
（JSTI Group, Nanjing 210017, China）

Taking a continuous T bridge in Mianmao road as an example, this paper introduced bridge disease analysis and treatment method. According to the geological investigation reports, test reports, monitoring reports and on-site investigation, this paper analyzed disease causes and determined the treatment by collecting relevant information. It could be taken as reference for similar bridge disease treatment design.

continuous T beam; disease analysis; reinforcement; jacking; slide pile

U445.7

B

1672-9889（2016）04-0047-03

裴洋（1982-），女，江苏泗洪人，工程师，主要从事道桥设计工作。

2015-10-13）