桥梁高墩偏位检测与加固分析

宋 崇 进

(山西路桥第六工程有限公司，山西 晋中 030600)

桥梁高墩施工难度大，容易受到施工、周边环境、车辆荷载等因素影响，造成桥梁墩柱产生偏位，导致梁体出现较大变形和位移，甚至发生落梁等重大事故。在车辆荷载和桥梁结构重力的综合作用下，会增加桥墩弯矩，进而造成墩柱开裂，甚至断裂破坏。在高墩设计与施工过程中，应充分考虑周边地形、桥梁结构等因素，并做好质量控制，有效控制施工偏差，避免弃土、滑坡等自然灾害对桥梁墩柱产生破坏。结合高速公路高墩偏斜调查结果，制定方案进行加固，并开展检测确定加固效果。

1 工程概况

荣乌高速公路幸福河大桥设计全长392 m，桥梁中心设计桩号为K599+928。桥梁共7跨，主桥采用连续刚构结构，主跨设计采用2×32 m+(68+128+68)m，两侧引桥采用简支梁结构，跨度为24 m。桥梁横跨幸福河，河内有常年流水，两岸地势陡峭。主桥桥墩设计采用双薄壁空心墩，墩身混凝土强度等级为C40，墩身尺寸为6.5 m×2.5 m，最高墩为85 m，最低为62 m。桥面设计净宽为11.25 m，左右幅桥面两侧各设置0.5 m钢筋混凝土护栏。桥面铺装设计采用10 cm钢筋混凝土+6 cm中粒式沥青混凝土+4 cm细粒式沥青混凝土复合结构。桥梁在运营使用一段后，左幅4号主墩出现了倾斜情况，桥面结构出现了伸缩缝拉开，支座也出现了破损。为了确定主墩偏位的原因，为采取措施进行处治提供参考，对左幅4号主墩进行了系统的调查和观测，桥梁墩柱倾斜如图1所示。

2 主墩偏位检测分析

2.1 检测结果分析

通过对桥面、伸缩缝、支座、桥墩等部位进行检查，发现距离桥梁左幅4号主墩最近的伸缩缝拉开，4号主墩出现了倾斜，其上部支座出现变形破损。为了进一步确定主墩倾斜变形情况，对左右两幅1号～7号墩开展墩柱偏位测量、支座变形测量和伸缩缝间距测量，桥墩偏位检测结果见表1，4号墩纵横向偏位如图2所示。纵向以大里程方向为正，小里程方向为负，横向以向左为正，向右为负。

表1 桥墩偏位检测结果

分析检测结果，通过比较可以得出左幅4-1墩纵向和横向位移最大，纵向位移为-12.15 cm，向小桩号方向倾斜，横向位移为8.04 cm，向左倾斜。结合图2所示不同高度墩身偏位，随着距离地面的高度的增加，纵向位移不断增大，横向位移在-2.5 cm～4 cm范围内摆动，且幅度不大。总体来说，左幅4-1墩纵向位移较大，超过10 cm，结合伸缩缝、支座变形情况可以得出已使桥梁结构造成了破坏。另外，左幅4-1墩桥梁支座小桩号方向位移为12.5 cm～17.2 cm，大桩号方向支座位移为10.1 cm～15.4 cm，已出现明显的变形破坏。靠近左幅4号的两条伸缩缝间距检测结果分别为8.3 cm，5.2 cm，已出现明显位移。

2.2 病害成因分析

结合调查结果，产生桥梁偏位的主要原因可总结为以下两个方面：一方面是桥梁两侧道路高差较大，在桥梁自重、车辆荷载等荷载的综合作用下，造成桥梁整体向下坡方向移动，导致桥梁墩柱产生变形偏位；另一方面是当地过度开采河砂，在河流冲刷作用下桥梁桩基外露，影响桩基的稳定性，导致产生变形。在两方面因素的综合作用下，桥梁墩柱倾斜，支座产生变形破坏，伸缩缝拉开，对车辆安全通行产生了一定的影响，必须进行维修加固。

3 高墩加固与分析

3.1 高墩加固方案

3.1.1更换支座

原桥梁支座采用盆式橡胶支座，已出现严重变形破坏，说明这种类型支座已不能满足使用要求。拟采用自适应球型支座代替盆式橡胶支座，这类支座具有坡度自适应功能，可适应桥梁所处环境的使用要求，自适应球型支座结构示意图如图3所示。

更换前使用千斤顶将梁体顶起，留出足够的施工空间，取出损坏的橡胶支座，更换自适应球型支座。根据支座的尺寸确定安装位置，然后在桥墩上安装千斤顶，顶起梁板，抬起高度高出支座高度5 mm，以便于安装。

3.1.2高墩复位

高墩偏位采用千斤顶进行纠正，复位过程中严格控制顶推力，并做好竖直度的修正。分别在横隔梁和墩盖梁位置布置千斤顶，两个千斤顶相互协调完成顶推复位工作。高墩偏位千斤顶纠正是在旧支座拆除后，新支座安装之前完成。旧支座拆除后，安装临时支座、落梁，然后操作千斤顶对桥墩开展顶推作业。顶推过程中随时观测施工现场的施工状况，达到要求值后停止顶推。高墩偏位纠正后拆除临时支座，安装新支座。另外，在桩基和承台部位浇筑150 cm厚C40混凝土，对桩基进行加固。

3.2 纠偏后检测结果分析

在桥墩纠偏过程中，使用钢尺测量千斤顶的顶推位移，顶推2 cm量测一次。采用人工操作钢尺的量测方式虽然操作简单，但容易产生误差。为了减小误差，准确确定桥墩纠偏值，采用北斗测量和人工钢尺测量同时进行检测，对比分析确定纠偏效果。对桥梁左幅4-1桥墩纠偏水平位移进行检测，人工钢尺测量和北斗测量结果见表2，纠偏位移随时间变化曲线如图4所示。

结合表2数据，对比分析人工钢尺测量和北斗测量结果，二者观测结果差值均不超过3 mm，其中最大2.7 mm。结合图4所示曲线变化情况，人工钢尺测量和北斗测量结果随时间变化曲线基本一致，二者检测结果匹配度较好，说明纠偏后桥墩偏位得到了明显改善。通过开展检测确定纠偏效果，纠偏前左幅4-1桥墩初始垂直度偏差值为-12.15 cm，纠偏后桥墩垂直度偏差值为-2.48 cm，纠偏值为9.67 cm。

表2 人工钢尺测量和北斗测量结果 mm

4 结语

通过对幸福河大桥高墩偏位调查、检测和加固进行全面阐述，并对加固效果进行检测，分析得出以下结论：

1)采用自适应球型支座代替盆式橡胶支座，可有效适应桥梁纵坡过大的问题，减少支座变形；2)采用千斤顶顶推技术纠正桥墩偏位，施工后有效降低了高墩垂直度偏差，纠偏值达到9.67 cm；3)分析人工钢尺测量和北斗测量结果，二者检测结果十分接近，相差不超过3 mm，分析检测结果得出纠偏后高墩偏位得到了有效改善。