格构式桥墩在山区公路桥梁加固中的应用

（临沧公路局，云南 临沧 677099）

钢管混凝土格构式桥墩是一种新的桥梁加固形式，施工工艺复杂，科技含量高，目前国内已有部分施工实例，但总体数量不多。此次临沧公路局成功实施钢管混凝土格构式桥墩施工，对西南山区公路桥梁采用同类型加固形式具有重要参考意义。

一、桥梁概况

安乐塘大桥位于国道214线西宁至澜沧公路K2571+672公里处，2007年12月通车，2012年7月移交临沧公路局养护。桥梁全长265m，桥宽12m，行车道宽11m，设计荷载为汽-20、挂-100。桥梁上部结构为(64+115+64)m预应力混凝土连续刚构，桥梁支座采用盆式橡胶支座，桥梁伸缩缝为异型钢伸缩缝，下部结构为钢筋混凝土双肢薄壁墩、钢筋混凝土桩基础，重力式桥台。

随着车流量的日益增长、重载车辆的不断增加，安乐塘大桥通车运营不久后，跨中截面顶板底板出现了横、纵向裂缝，且中跨跨中下挠。由于病害持续增加，2011年业主组织施工单位对桥梁进行了增加体外预应力等处治措施。短短几年后，桥梁又被检测出其他病害：2014年——中跨跨中，左侧腹板有4条自梁底向上发展的竖向裂缝，裂缝高度H=88～95cm，δmax=0.12mm，间距30～40cm；中跨跨中，右侧腹板有3条自梁底向上的竖向裂缝，裂缝高度 H=58～60cm，δmax=0.08mm，间距53～67cm。2016年——中跨跨中，左侧腹板有4条自梁底向上发展的竖向裂缝，裂缝高度H=88～94cm，δmax=0.12mm，间距30～40cm；中跨跨中，右侧腹板有3条自梁底向上的竖向裂缝，裂缝高度H=42～54cm，δmax=0.08mm，间距53～67cm。

从检测结果得知，2014～2016年中跨跨中裂缝未见明显发展，说明对该桥实施张拉体外预应力措施后，中跨跨中裂缝部分收敛，应力状态有所改善，但加固后中跨跨中仍持续下挠。

二、加固目的

2017年，临沧公路局对桥梁进行荷载试验后发现，桥梁上部结构的整体承载能力已不能满足设计荷载要求，为确保桥梁安全运行，临沧公路局决定根据桥梁的实际状况，对不能满足承载能力的构件进行加固处理，提高桥跨结构承载能力，抑制中跨跨中下挠，改善主梁应力状态。

三、加固方案

云南省公路局组织桥梁专家对安乐塘大桥设计文件进行评审后，决定在中跨跨中位置增设钢管混凝土格构墩，彻底解决主跨下挠问题。新增桥墩主要由4根外径1524mm、壁厚30mm的Q345qDNH型钢管分10节段焊接而成，钢管间通过“N”字形横向联系并形成整体，管内填充C50自密实补偿收缩混凝土。同时，通过在箱外腹板增设体外钢束、跨中梁段设置腹板加厚层、横梁的方式，加固桥梁上部结构。

四、格构墩施工

（一）施工准备

将桥下入村道路拓宽后用作施工便道，施工场地布置在新增桥墩附近，并按要求进行平整。在新增桥墩位置附近安装塔吊，安装前按规定编制专项方案，方案审批后实施，塔吊安装完毕且自检合格后，经检测机构检测、管理部门验收通过方可投入使用。

为保证桥墩施工正常进行，施工前要做好以下技术准备工作：进行钢管构件极限抗压强度试验；进行焊接工艺评定试验，编制焊接工艺评审试验报告和焊接工艺文件；进行C50混凝土配合比、坍落度及膨胀量试验；管内C50混凝土采用泵送顶升压注法施工，以实际泵送距离和高度进行模拟混凝土压注试验。

（二）管节加工

新增格构墩所用的Q345qDNH钢板由湖南华菱湘潭钢铁有限公司按照设计要求生产，材料检验合格后，运至云南水利机械有限公司进行厂内制作。由于主钢管间横联、斜联及斜撑杆件在施工放样及下料时难度较大，为确保与主钢管连接尺寸、角度的准确性，一定要在厂内施工平台按1：1放样，以实际量取的长度下料。杆件制作完成并验收合格后，还要进行钢管防腐处理，然后按各节段试拼装，拼装完成后做好标记，成品分节段运输到施工现场进行安装。

（三）管节焊接

焊接完成的杆件应具有足够的韧性和塑性，以防裂防断。格构墩的各个钢构件均为焊接结构，结构焊缝较多，且多为厚板焊接，尤其是主钢管之间的对接焊缝及主钢管和横联、斜联、斜撑焊接部位，为确保焊接质量满足一级焊缝质量要求，施工现场要设置施焊专用场所，优选焊接技术高、经验丰富的焊工，按设计要求进行焊接作业。

（四）管节存放、运输

为防止制作完成的杆件发生变形，需要采取多种防护措施。由于工厂离施工现场较远，在装卸运输过程中，要做好安全防护措施，避免管节变形，影响安装精度；施工场地空间有限且施工设备较多，将制作好的杆件全部存放在施工现场有一定困难，因此，可以在不影响吊装进度的前提下，与运输方协调，按照吊装顺序进行多批次运输。

（五）管节拼接和安装

主钢管节段、斜撑、斜联、横联等散件运输至施工现场后，在拼装场地将其焊接成吊装节段，相邻节段间的斜撑、斜联、横联等，在节段端部精确对齐后再进行预组拼。每一节段组拼完后，采用平板拖车运至吊装平台分开吊装，以保证高空连接的精度。需要注意的是，吊装前，务必按照要求进行试吊，检验吊装系统的安全性、可靠性、可操作性。

主钢管节段采用纵桥向对称拼接，分10节段进行吊装。第1节段需要埋入混凝土中，其余管节在拼装场地将主钢管与横向连接拼成大节段后，再进行整体吊装。第1节段采用单管吊装，吊装第1节段1号主钢管前，将底端与承台进行临时锚栓连接，调整好标高及位置后将锚栓紧固，然后按顺序吊装、安装第1节段2号主钢管，锚固后依次安装横联、斜撑、斜联，再吊装、安装第1节段3、4号主钢管，待第1节段整体安装完成并检验合格后，逐管泵送顶升灌注C50自密实补偿收缩混凝土，混凝土强度达到设计强度的80%后，整节段施工才完成。紧接着，依次吊装、灌注格构墩第2～10节段。每节段主钢管混凝土浇筑完成后，注意清除表面浮浆，初凝后灌水养护，用塑料布扎紧钢管口，防止异物掉入。在安装下一节钢管前，要将管内积水、浮浆、松散石子及杂物清除干净。沿桥纵横向两根主钢管间，在混凝土外包层底部各安装一根直径10cm的PVC排水管。各杆件在施工现场拼接与安装时，需将温度严格控制在15±2℃左右。

（六）混凝土浇筑

C50自密实补偿收缩混凝土，采用泵送顶升压注法施工。自下而上按设计压注顺序，一次完成压注。待管内混凝土强度达到设计强度的80%后，再压注下一根钢管。在压注前，及时清洗管内污物，湿润管壁，泵入适量水泥浆后再压注混凝土，直至钢管顶端出现合格的混凝土为止。混凝土压注完成后，及时关闭设于压注口的倒流截止阀。

为确保C50自密实混凝土的质量，配制时一定要优选水泥品种和级配集料，添加与水泥性质相匹配的高效减少剂和掺合料，施工中严格按工地试验室确定的配合比和参数进行投料计量工作。管内压注的混凝土密实度应大于99%，由于管内混凝土有钢管包裹，对检测、评定压注的混凝土质量有一定难度，压注时应同步取样混凝土试块，同条件养生，以便对压注的混凝土进行检查。钢管混凝土的质量检测以超声波检测为主、人工敲击为辅的方法进行。

五、结语

钢管混凝土格构式桥墩既是桥梁结构的一部分，也是浇筑管内混凝土的支架和模板，兼有纵向钢筋和箍筋的作用。钢管为承重骨架，省去了支撑、支模、拆模等施工工序，而且在混凝土浇筑中便于施工，可大大缩短施工工期。