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摘要：某沿江快速通道工程四座桥梁在完工后，因当地雨季，洪水浸泡桥台，造成桥台混凝土出现水平、竖向、斜向等多向裂缝，裂缝宽度6～9mm，台帽位置裂缝宽度最大12～30mm，经钻探勘测基础承载力不能满足原设计承载力要求，桥台基本失去使用功能。采用在桥台台前施工桩基和钢管墩柱，将原预应力混凝土箱梁顶升离开台帽，拆除病害桥台，再在台尾施工桩基，然后与桥台台前桩基组成群桩，在群桩上施工承台和重新施工混凝土桥台，下放顶升的预应力钢筋混凝土。处治结果满足设计要求，为类似工程处治提供了重要参考。
关键词：桥台；病害；桩基承台；顶升箱梁
引言：公路桥梁工程因地质、材料、地下水多种因素的影响，出现各种病害，其中以桥台病害最多，在既有桥梁桥台病害中，由于有桥梁混凝土梁板的作用，对桥台病害严重，需要拆除重建的情况，本文通过对桥台如何保证安全、可靠加固、彻底消除病害等的提供了一种治理施工技术。
1.工程概况
某沿江快速通道西区西段工程病害桥梁1#桥、2#桥、3#桥、4#桥均为预应力简支梁板桥，原设计桥台为重力式U型桥台，基础为扩大基础。桥梁工程于2012年竣工后，2015年雨季的暴雨持续浸泡4座桥梁桥台基础，桥台台面出现大量的竖向、水平、斜向裂纹和龟状列为，裂纹宽度0.15-60mm不等，特别是台帽处竖向裂缝宽度达到80mm，裂缝长度1-5m，局部竖向裂缝延伸到桥台基础，桥台已经产生不均匀下沉，桥台基本失去使用功能。经过钻探勘测，桥台原基础置于河流沉积的中密-密实的砂卵石上，地基受雨水浸泡，经检测承载力不足原设计值0.4MPa（见下图1.1）。
图1.1 桥台裂缝照片
2.处治设计
根据桥台出现裂缝的主要原因是中密-密实的砂卵石承载力不足。而桥台已经失去对上部箱梁的支撑作用，需要拆除原桥台重建。因此处治设计应将桥台的基础置于稳定的基岩上。有二种形式的方案：一是单桩墩柱+盖梁型式；二是群桩承台基础+重力式桥台型式。经现场勘查和专家评审决定采用第二种方案。
在既有桥台的前墙和台背内分别设计2根直径φ180cm的钢筋混凝土端承桩，然后在4根桩顶设计长×宽×高=11.5×8.4×3.0m的承台，再在承台上作重力式混凝土桥台和钢筋台帽（见图2.1桥台设计图）。
图2.1 桥台设计图
3.桥台重建施工
3.1 桥台桩基施工
1）由于受桥梁净高和地形限制，前墙2根φ180cm的桩基采用人工挖孔作业。由于2桩间的净距离为3.6m，每个桥台2根桩基采用先作业的桩孔完成混凝土浇筑后，再施工临近的孔的方式依次作业。人工挖孔按照传统的方式施工。首段开挖及锁口→下挖1.0m→浇筑护壁混凝土→拆模下挖→浇筑混凝土混凝土→重复上述步骤→满足设计要求→检测→终孔。
2）钢筋及混凝土施工
在孔口搭设钢筋笼绑扎矩形支架兼脚手架，支架顶端搁置工字钢横梁做下放钢筋笼的吊装设施。钢筋采用套筒机械接头，每绑扎好一段，检测好后用手链葫芦下放直到设计长度。
采用C30商品混凝土浇筑，坍落度在20-22cm之间，混凝土凝结时间不早于8h。在现场用混凝土输送泵输送到孔口料斗内，再通过与孔口料斗相连接的φ300mm钢导管输送到浇筑点。混凝土浇筑按照水下混凝土的浇筑工艺要求进行。
3）钢管柱及钢横梁施工
在已经成桩的前墙桩基上安装D800的钢管柱，作为预应力混凝土箱梁的支撑立柱，在钢管柱上安装3根I45#工字钢横梁承担预应力钢筋混凝土箱梁的荷载，将荷载传递到钢管立柱上。由于钢横梁在预应力钢筋混凝土箱梁下方，受空间限制不能直接吊装，因此安装钢横梁前，先在箱梁的湿接缝位置打2个300*400的方孔，采用吊车通过方孔起吊安装3I45#工字钢。
3.2 混凝土箱梁顶升施工
1）箱梁顶升施工工艺
顶升准备工作→工作平台搭设→梁体试顶→梁体正式顶升→安装临时支座→拆除千斤顶完成顶升。
2）顶升方法
根据上部钢筋混凝土箱梁的重量，计算每台顶升的支撑反力未300KN。为确保安全采用8台1000KN液压同步千斤顶，一台油泵控制，千斤顶试顶前对千斤顶、油泵、压力表进行标定。试顶时，每个千斤顶由专人负责，随时测量，保证每个千斤顶处的顶升高度基本保持一致，误差不超过2mm。检测无误后，即可开始试顶。
3）箱梁梁体顶升
在专业人员的统一指挥下所有千斤顶慢慢进油整体顶起梁体使其离开原支座约5mm立即停止，并立即在横梁上钢板形成临时固定点，以增加接触点和面积，提高顶升系统的稳定性，确保桥梁整体安全。
桥梁顶升时以竖向位移和千斤顶油压表读数进行双控。竖向用桥面上设置的观标志确定，要求竖向位移基本保持一致。竖向位移观测人员要随时与油泵操作人员保持密切联系，指导操作人员进行操作。同时各油泵操作人员通过油压表读数随时进行调整。顶升时各油表读数与理论计算误差值不超过±0.5MPa。
在顶升过程中如发现异常情况，要立即停止顶升，查明原因处理后方可继续顶升（顶升过程及完成情况见图3.2.1）。
图3.2.1 左图同步顶升前，右图同步顶升后
4）箱梁顶升过程监测
经计算箱梁顶升前后最不利位置为梁上面距梁端3.2m处，小箱梁顶面应力由受拉0.754MPa变化至受压-1.44MPa；箱梁底面应力由受压5.59 MPa增大至9.65 MPa。均满足设计规范要求，故小箱梁顶升技术上是可行的。
箱梁顶升过程是一个动态过程随着梁体的顶升，箱梁的顶升高度、平面偏差等会发生较大变化，梁的支承点的相对变化对梁受力状态将会发生变化，为此制定以下监测方法。
箱梁顶升过程对箱梁竖向位移、平面位移，皆设定一定的预警值，将监测数据反馈正确指导顶升过程。
控制点及监测点布置：箱梁高程监测：①箱梁底采用4个规格0~10mm百分表进行监测箱梁与支撑梁之间的绝对位移和各千斤顶相对位移。②箱梁顶埋设监测点，采用水准仪测量箱梁顶面绝对位移。箱梁平面位移监测：在箱梁梁端和支撑梁顶对应平面位置处设置监测点，在箱梁顶升过程中采用智能全站仪进行监测。
5）临时支座安装
同步千斤顶顶升前，将临时支座安放就位，与梁底保持≤5mm空隙。千斤顶顶升的同时临时支座边垫塞薄钢板。当千斤顶顶升高度满足要求时，将薄钢板更换为一块厚钢板，并与临时支座焊接成整体。
3.3 台背桩基及既有桥台拆除施工
在采用顶升法将箱梁整体顶升搁置在临时钢横梁支撑后，既有桥台不再承受箱梁传递的力。先采用旋挖钻机在台尾机械成孔，吊车下放钢筋笼，混凝土泵浇筑桩基混凝土，桩基经检测合格后，再采用机械拆除既有桥台。
3.4 承台及桥台施工
群桩施工完成拆除既有桥台后，先超过承台结构尺寸外30cm施工垫层；然后现场绑扎钢筋，钢筋遇临时支撑的钢管处，通过在钢管上钻孔穿过；钢筋绑扎验收完成支模浇筑混凝土；最后支模施工桥台及台帽混凝土。注意在施工台帽混凝土时永久支座的标高控制。
3.5 下放既有混凝土箱梁
在完成桥台及台帽混凝土经检查验收后，及时进行混凝土箱梁的下放复位工作。下放复位前，先检查混凝土箱梁的变形情况，确定完好后方可下放复位。
按照顶升的逆顺序进行混凝土箱梁的下放作业。先将千斤顶与油泵在场外连接调试无误后，再在原顶升箱梁的对应部位安装好8台1000KN的同步千斤顶，连接好油泵，画好永久支座的限位标线，安置好永久支座。顶升时先将箱梁向上顶升1-2mm，稳定观察箱梁及周边变化情况，无误后，逐渐抽取临时支座上的铁片，逐渐下放混凝土箱梁。每下放1-2cm后停留5分钟观察，确认无变化后，再继续下放，直到混凝土箱梁搁置在永久支座为止。
在下放过程中注意统一指挥，一是油泵操作人员与临时支座拆除人员的协调一致，二是观察永久的位置不走样，三是箱梁安装位置的准确性。经过反复调整箱梁的位置，确保安装准确。
4、结论
1）在桥台开裂失去承载力时，采用群桩能够彻底处治桥台承载力的不足的缺陷，比注浆加固等方式效果明显。群桩处治施工工序相对较多，工期相对较长，应加强安全和质量管控。
2）预制箱梁通过湿接缝连接成整体后的顶升和下放，采用多台千斤顶，同一油泵控制，能够满足箱梁整体同步的要求。
3）在对箱梁顶升和下放时，桥梁存在支点变化，引起体系的变化，因此对箱梁体系变化中应力的变化进行精心计算，施工过程加强监测控制。
论文作者:周祖茂,阮忠富,谢昌龙
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/31
标签：桥台论文; 混凝土论文; 支座论文; 桩基论文; 千斤顶论文; 病害论文; 位移论文; 《建筑学研究前沿》2018年第15期论文;