大偏位桥墩纠偏施工技术研究

易小峰 罗松

摘要 某桥梁因连续暴雨后，L17#墩处坡体发生了明显滑移，该桥墩伴随产生了严重的与坡体滑动方向一致的倾斜变位和沉降，最大偏位达到87.8 cm。为了在保留梁体的前提下，快速进行桥墩纠偏复位，提出了一种沿墩底切断后纠偏复位的方法。该方法解决了大偏位桥墩拆除重建工期长的缺点，同时达到了节能环保的效果。

关键词 大偏位;桥墩;纠偏;同步提升;拆除重建

中图分类号 U448.17;U445.6 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）12-0135-03

收稿日期：2022-06-02

作者简介：易小峰（1986—），男，大专，工程师，研究方向：桥梁施工。

0 引言

随着我国交通建设的高速发展，在山区建设桥梁，多有桥墩设置于山体边坡之上，由于各种原因导致这些桥梁出现墩柱偏移、倾斜、下沉等病害，最严重的情况为梁体与支座之间相对滑移导致梁体几乎落在盖梁上，墩柱倾斜达到3%，严重威胁桥梁运营安全。现针对小位移病害常用的墩柱纠偏方式为对梁体卸载后，让墩柱自动复位或利用千斤顶顶推复位[1-6]，同时针对梁体纠偏的工艺技术也成熟[7-9]。但由于大部分病害成因在于桩基滑移、倾斜或断裂，墩柱难以自动复位，或采用外力顶推复位后墩柱会再次出现偏移或倾斜，难以从根本上解决此类病害。针对这种情况常用的措施为桥梁拆除重建，建设成本高，且对交通影响大。

1 工程概况

某大桥上部结构采用18×40 m预应力混凝土T梁，先简支后结构连续。连续暴雨后，第5联17#墩处出现护栏压碎、桥面下凹，呈浅“V”形。通过现场勘察发现病害如下：

（1）L17-1和L17-2#柱底分别产生了往小桩号方向43 cm和81.7 cm的纵向位移，往外侧方向40.4 cm和39.4 cm的横向位移，相对应桥面产生了87.8 cm和56.8 cm的竖向沉降，墩顶防撞墙产生了挤压混凝土崩裂等病害。

（2）L17#外侧墩柱在地系梁上方1 m范围内及地系梁处桩基有多条环向裂缝。

（3）L17#墩两侧预制梁段端部底缘产生了较多横向裂缝和桥墩方向的斜向裂缝，裂缝底部连接贯通;现浇段和预制段结合面产生了下宽上窄的竖向开裂，最大缝宽20 cm，其中第18跨由外至内逐渐增宽至20 cm，第17跨由外至内逐渐由10 cm减小。

（4）L16#墩顶现浇连续段竖向拉断，上宽下窄，墩顶两侧各13 m范围内主梁翼缘板横向开裂，并延伸到腹板高度的一半，对应桥面发现有横向开裂。

通过分析，病害原因主要为暴雨后L17#墩处坡体发生了明显滑移，该桥墩伴随产生了严重的与坡体滑动方向一致的倾斜变位和沉降。17#墩柱横桥向位移及墩顶沉降示意图见图1。

2 处置方案

2.1 总体思路

该桥主要病害为L17#墩严重沉降、偏位，导致16#、17#墩顶主梁现浇段竖向拉断，16#墩顶负弯矩段主梁翼缘横向开裂，17#墩顶预制梁梁端马蹄U形裂缝。在考虑T梁梁端1 m范围底部0.6 m高度不参与受力的损伤模型，梁体受力基本满足规范要求，仅受损梁端截面下缘最大压应力17.87 MPa超过规范限值（16.2 MPa），而该处主压应力17.87 MPa满足规范要求;在经梁端外包混凝土加固后梁体承载能力均可满足规范限值要求。

综合上述情况，该次桥梁修复的总体思路为：

（1）鉴于L17号墩出现了严重的倾斜、偏位，且存在桩基断裂的可能，但墩柱混凝土病害主要集中在根部，考虑工期影响，对其采取废除原桩，原墩柱纠偏修复后重利用。

（2）对左幅第17、18跨梁体进行空间复位。

（3）鉴于左幅第17、18跨T梁预制段损伤程度较轻，在对端部进行外包混凝土、重做现浇连续段和恢复墩顶预应力钢束后继续利用。

2.2 墩柱纠偏复位处置方案

（1）将L17#桥墩新增4根直径2 m的桩基，设置在桥梁外侧，桩基嵌入完整中风化灰岩深度不小于3倍桩径。桩基成孔必须采用振动小、扰动小的成孔方式，该次桩基按钢波管强支护设计。

（2）施工承台外侧横梁，并在承台横梁上安装φ820×16 mm钢管立柱做顶升平台，顶升梁体并进行梁体修复与复位。

（3）进行墩柱纠偏装置安装与调试，预提墩柱，然后沿墩柱根部切断，纠偏复位墩柱。

（4）完成承台中心区域施工及墩柱连接。新增承台与墩柱连接示意图见图2。

3 墩柱纠偏复位装备研究

针对大偏位的墩柱纠偏，研发了一套墩柱复位装置，包括提升装置以及纠偏装置。提升装置设置于修复后的梁体上，用以调整梁体下的桥墩在竖直方向上的位置;纠偏装置设置于提升装置上，用以调整桥墩在水平方向上的位置。

3.1 提升装置

提升装置主要由主梁、托盘、提升油缸组成，总体布置见图3。主梁设置于修复后的桥面（桥梁已由支撑柱顶升脱离桥墩）由横向分配梁和纵向分配梁组成，均采用4拼I56a工字钢。纵向分配梁固定于横向分配梁之上，横向分配梁固定于桥面顶升支撑点处。

主梁上设置4个300 t连续提升千斤顶，采用PCL智能控制。

托盘采用型钢焊接成口字形，通过钢绞线悬挂于主梁之下，用于支撑桥墩盖梁。在桥面T梁湿接缝处开口穿束钢绞线。

通过多个连续提升千斤顶同步提升或下降来调整桥墩的整体标高，通过不同步提升或下降调整桥墩的垂直度。

3.2 纠偏装置

纠偏装置设置于托盘上，由多个沿纵桥向设置的纵向顶推油缸和多个沿横桥向设置的横向顶推油缸组成。偏装置平面示意图见图4。

在托盘上焊接顶推油缸底座，纵向顶推油缸另一端与盖梁直接接触，横向顶推油缸另一端与盖梁上的牛腿接触。為减小纠偏施工时盖梁与托盘直接的摩擦力，在托盘上设置四氟滑板。

通过同步顶推多个纵向顶推油缸或同步顶推多个横向顶推油缸来调整桥墩在水平方向的位置，通过不同步顶推纵向顶推油缸或横向顶推油缸调整桥墩的水平转动角度。

4 墩柱纠偏复位施工

4.1 桥墩处理

计算桥墩盖梁重量，按重量预提桥墩，然后沿桥墩底部采用绳锯进行切割，切割过程中对桥墩倾斜度进行控制，并观测各千斤顶油压变化情况，确保桥墩切割过程平稳。

桥墩切断后稳定30 min，然后采用风镐对墩底1 m范围内混凝土进行破碎，保留墩柱主筋，以便后期深入承台时墩柱与承台连接。

4.2 竖向纠偏

通过测量墩顶四个交点标高及倾斜度，换算四个油缸提升高度，见表1。

通过PCL启动4个连续提升千斤頂，分10级进行提升。

张拉时千斤顶应同步缓慢分级加载进行，千斤顶升压、降压速度应缓慢、均匀，切忌突然加压或降压。严禁快速不均匀进油和回油，避免造成施工安全问题。张拉前及张拉过程中仔细检查盖梁或墩柱混凝土是否有裂缝产生和发展迹象，一有异常立即报告。

4.3 平面纠偏

在盖梁及墩柱提升到位后，进行纵桥向、横向平移。外侧盖梁及墩柱纵向平移为62 cm，内侧为9.5 cm，盖梁及墩柱横向向内侧平移约为22 cm左右。采用50 t手动千斤顶或200 t液压千斤顶顶推平移，顶推每级按1～2 cm控制，平移过程中加强作业人员对盖梁及墩柱、拖梁及钢管支架进行观察，并用对讲机对各观察点、主控机液压人员加以沟通，若有异常情况时及时停止，解决问题后进行再施工作业。

实施案例操作时，先进行纵桥向顶推纠偏，纠偏完成后，测量横桥向已基本跟随复位。

4.4 墩柱、承台连接

新增承台分两次施工，第一阶段形成“回”字形结构，包围既有桥墩，并留有墩柱纠偏、墩底破碎的操作空间。“回”字形内侧预埋抗剪钢筋，见图5。

墩柱纠偏完成后复核桥墩位置，标高、平面位置准确无误后采用倒链临时固定墩柱平面位置，防止钢筋绑扎、混凝土浇筑时发生偏位。

按设计图纸进行钢筋绑扎，并施加承台预应力筋，对“回”字形承台内侧交界面凿毛、清理、湿润后现浇混凝土，连接墩柱与承台。

待承台混凝土强度达到设计要求后，对连续千斤顶进行卸载，完成墩柱纠偏。

5 结语

为解决大偏位桥墩拆除重建的资源浪费及拆除重建施工对交通影响大、功效低的难题，基于快速化施工、环保节能的施工理念，提出了一种通过沿墩底打断，提升纠偏墩柱后重利用的大偏位墩柱纠偏复位方法。

（1）研制了由提升装置以及纠偏装置组成的大偏位墩柱纠偏复位装置。

（2）提出了由墩柱分割处置、墩柱竖向纠偏、墩柱水平纠偏、墩柱承台连接四步组成的混凝土连续箱梁桥转体施工工艺。

采用该技术完成了某桥梁墩柱的大偏位纠偏，施工期间节约了大量工期和成本，有效降低了能耗和环境污染，具有较好的社会经济效益和推广应用价值。

参考文献

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