广西某立交桥匝道桥病害分析与处治方案

韦丘德，李勤武

(广西交通工程检测有限公司，广西 南宁 530011)

0 引言

桥梁建设需要关注边坡稳定性问题，破坏边坡稳定的常见因素有不合理削坡、高填土、大边坡角、坡体质量差等。一旦受到强降雨等灾害天气的影响，边坡内含水量增加就容易发生滑坡，从而导致桥梁基桩和墩柱严重开裂或者偏位，并引起桥梁上构的损坏[1-2]。本文分析了广西某立交桥匝道桥出现病害的原因，根据现场情况比选出经济而有效的处治方案，为类似桥梁工程提供了技术参考。

1 工程概况

广西某立交桥匝道桥中心桩号为XK0+225.000，起点桩号为XK0+152.300，终点桩号为XK0+297.700，桥梁全长145.4 m，桥面布置为：0.50 m(防撞护栏)+7.5 m(机动车道)+0.50 m(防撞护栏)=8.5 m。全桥上部共两联：第一联为4×20 m普通钢筋混凝土连续箱梁；第二联为3×20 m普通钢筋混凝土连续箱梁。下部结构桥墩采用宝瓶式墩，0#台、7#台均为墙式桥台。基础均采用钻孔灌注桩基础。桥梁防撞等级为ss级。上部结构已施工完成，桥面铺装和伸缩缝还未安装。由于桥梁侧面的堆土在连续强降雨的情况下出现滑坡地质灾害，导致匝道桥桥基隆起开裂、桥墩开裂、位移，上部结构偏移，桥梁支座变形等病害。

2 病害检测及原因分析

2.1 病害情况

经过对匝道桥进行全面病害检测，对病害进行统计和分析如下。

2.1.1 裂缝或开裂

箱梁共发现L型裂缝96道、斜向裂缝37道、竖向裂缝89道、横向裂缝122道、纵向裂缝8道，裂缝宽度范围为0.02～0.16 mm，根据《城市桥梁养护技术规范》(CJJ 99-2003)[3]的相关标准，均未超限。

桥墩共发现斜向裂缝10道、竖向裂缝11道、横向裂缝8道，裂缝宽度范围为0.04～2.5 mm，超限裂缝出现在3#墩，其余桥墩裂缝均未超限。

根据现场桥基隆起开裂、桥墩开裂、上部结构偏移等情况，推断桥墩桩柱可能已产生侧弯、开裂，甚至断桩现象，于是对本桥1#～4#墩桩基础进行开挖检测。开挖检测发现基桩发育有环向、斜向裂缝，其宽度为0.30～20.0 mm，已超过《城市桥梁养护技术规范》(CJJ 99-2003)的规定限值，其中5#墩偏移值较大(横向82 mm)。

另外，3#、4#墩上支座均存在偏位，2#、3#墩上支座垫块存在开裂，其他支座未见明显病害。

2.1.2 偏位

根据《城市桥梁工程施工与质量验收规范》(CJJ-2 2008)[4]第23.0.11条，本桥上部结构偏位严重，不满足桥梁实体检测允许偏差的要求。匝道桥轴线偏位如表1所示。

表1 匝道桥轴线测量结果表(与原设计轴线比较)

本桥0#～7#墩、台存在不同程度偏位，根据《城市桥梁工程施工与质量验收规范》(CJJ 2-2008)第11.5.3条及《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)[5]第13.4条的规定，本桥下部结构各墩台均不满足墩台允许偏差及施工质量标准的要求。匝道桥墩偏位如表2所示。

表2 匝道桥墩位移测量结果表(与原设计墩台中心坐标比较)

依据现场检测结果，按照《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)[6]计入承载能力检算系数、恶化系数、截面折减系数，按《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)[7]进行荷载组合，按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2018)[8]进行检算。本桥上部结构验算结果显示，该桥抗弯、抗剪、抗裂承载能力均满足规范要求。

2.2 病害产生原因分析

根据现场调查发现，桥梁侧面有施工单位弃方场，经人工大量堆填弃土，地面高程为74～102 m，高差28 m，桥梁建于填土层坡脚处。填土成分主要由粉质黏土、黏土、粉土及少量卵石、砾石组成，土质不均匀，均为新近堆填土，回填时间不足3年，尚未完成自重固结，具有高压缩性。受连续强降雨的影响，该堆积填土层发生了圆弧滑动地质灾害，滑坡平面呈簸箕形状，后缘呈弧形，宽约360 m，前缘呈舌状，宽约150 m。在巨大的侧向土压力下导致该匝道桥桥基隆起开裂及桥墩开裂、移位，下构的偏移和倾斜引起了上部结构的偏移和次生裂缝的产生，桥梁支座变形。在灾害发生之后，对边坡、匝道桥的墩台和上部结构进行了90 d的位移和沉降监测，其变形逐渐趋于停止。

根据《公路桥涵养护规范》(JTG 5120-2021)[9]第3.5.4条款规定：四类桥梁需进行大修或改建，及时进行交通管制。因此建议对该桥梁匝道桥整体进行大修或重建。

3 处治方案

根据匝道桥的上构、桥墩和基桩的病害状况，为了对匝道桥的病害进行彻底处治，结合具体情况提出三套方案如下。

3.1 方案一

对所有桥墩桩基础进行加桩和对承台加大尺寸，通过在原桥墩承台边增设新桩基础，在其上设置临时钢支架，对桥梁上部箱梁进行顶升并利用原桥墩对箱梁进行顶推纠偏，拆除重建病害较严重的1#～5#墩后(利用0#台、6#墩、7#台)，再使箱梁复位，最终完成加固施工，如图1所示。

图1 处治方案一示意图(cm)

主要工序：

(1)平整场地(场地标高均应保证桥下施工净空>7 m，满足钻孔桩机械高度要求)，在原桥墩旁实施冲孔，浇筑桩基础。

(2)在新桩顶部搭设临时墩钢支架，将箱梁顶升、拆除桥墩挡块，利用旧桥墩作为反力作用点，对箱梁进行顶推纠偏。

(3)拆除1#～5#墩墩身、承台，在新桩基础上浇筑新承台、墩身及支座垫石等。

(4)落梁至新桥墩上后，切割、拆除临时墩钢支架。

3.2 方案二

方案一虽能保证桥下净空满足钻孔桩机具的使用，但受高度限制，施工过程中仍有一定难度，因此本方案考虑通过搭建钢管临时支架，将桥梁上部结构横向移出墩台范围之外，留出施工空间，方便下部结构进行拆除重建，如图2所示。

图2 处治方案二示意图(cm)

主要工序：

(1)对桥位下方及右侧附近地基用松木桩加固后，在其上浇筑混凝土条形基础，搭设钢管支架平台。

(2)拆除墩、台挡块、桥台背墙及其他阻碍箱梁横移的构件。

(3)在支架平台上设置导轨，将箱梁顶升后沿导轨推至桥位范围外部的钢管支架平台上。

(4)拆除1#～5#桥墩及其桩基础后，按照原设计重建。

(5)将箱梁顶推回正确位置。

3.3 方案三

以上两种加固方案施工措施较繁琐，梁体的顶升、推移、复位等步骤施工技术需精确，稍有偏差将造成梁体的破坏，且施工成本较高，加固方案的造价占到了原工程造价的60%左右，为保证整个项目工程的质量易控性，也可以考虑对现桥全桥拆除后再完全重建。

在专家评审会议上对三个方案进行了探讨，方案比选如表3所示，综合考虑经济合理性、施工难易程度等因素，采用了方案一对匝道桥进行处治。在处治完成后，对匝道桥的墩台和上部结构进行6个月的位移和沉降监测，其最大变形为1.5 mm，并逐渐趋于停止。

表3 方案比选表

4 结语

(1)本工程缺少边坡地质情况对桥梁构筑物的影响评估和防治，同时在基桩受力设计时也缺少来自对边坡的水平荷载与弯矩等因素的考量，是造成本次桥梁损害的内在原因。

(2)本工程最终采用的抬升上构以实现重建下构的处治方案是一种局部处治的方法，尽管在顶升和纠偏上构过程施工技术难度较大，新增基桩施工受高度限制存在一定危险性，但是该方案避免了桥梁的大规模重建而损耗大量人力、物力以及时间。该桥梁处治方案为类似工程提供了有利参考。

(3)根据本工程处治经验，本文还提出两点建议：

①通过野外调查、勘察工作、土工试验及室内资料分析，采用定性、定量相结合的评价方法分析滑坡稳定性可知：虽然经开挖修整后，滑坡体在正常天气下处于相对的基本稳定状态，但仍旧需要对滑坡体加强监控并治理，确保桥梁施工和运营的安全性。

②对宽度未超限的裂缝，尚未对结构截面形成较大削弱，结构复位、内力释放后裂缝应有一定程度收敛，但影响结构耐久性，建议及时进行封闭或灌浆处理。