摘要：结合既有线梁式中桥病害情况与施工整治实例，介绍了梁式桥病害整治施工工艺、控制措施及施工安全注意事项。
关键词：病害 扁担梁 便梁 应力释放孔 连地梁 纠偏顶推 更换支座 安全防护
1、工程概况
宁启铁路既有梁式桥自2004年后开通后已出现了很多病害情况，究其原因大都受到既有桥下不良地质引起的局部位移及运行列车的长期动荷载受力影响，出现了线路纵横向位移变化明显，梁体同时也出现纵横向位移变化，导致台与墩、墩与墩、墩与台之间梁端缝顶紧、瞎缝的出现。在梁体顶紧、顶死的情况下，产生了梁下支座脱空、支座螺栓受力剪断等严重的桥梁病害，如不及时处理将会出现线路严重晃车，脱轨及车毁人亡的严重事故。
针对上述病害情况，就我项目部已完工的后胥河既有梁式中桥病害整治为例，进行施工技术总结，以便于指导今后类似的问题。
1.1桥型概况
既有后胥河桥为3-16m先张法预应力混凝土简支T型梁桥，新老桥线间距9.8m，设计梁缝为6cm。既有桥台为T型实心桥台，灌注桩基础，圆柱形桥墩直径2m。既有桥原设计时速120Km/h，要求既有桥加固改造后满足200Km/h客货共线设计时速要求。
1.2既有后胥河桥病害情况
上海铁路局2012年5月对既有桥进行了全面鉴定评估，结论如下：
梁体现状：全桥各孔间梁缝与竣工图梁缝相比均明显缩小：0#台右侧上缘与两端顶紧，梁端局部开裂；1#墩上梁端不规则部分顶紧，横隔板完好；2#墩上梁端顶进，横隔板开裂；3#台与左片梁端顶紧，横隔板开裂。
梁缝测量：
2012年5月梁缝测量情况如下表
墩台位移情况：
根据支座下板纵向中心距量测推断墩台变形情况如下表
线路中心与桥梁中心偏离情况：
支座情况：第一孔两固定支座下板螺栓剪断，下板松动，支座吊空，局部有平面扭转，其余两孔梁固定支座无此现象。
病害原因：本桥病害是由于荷载不均衡、地基软弱，河岸两侧土体向河中心处滑移，推动桥台及桥墩位移所导致。
2、施工特点及难点
2.1既有后胥河中桥整治为营业线施工，安全防护压力大，施工难度大。
2.2既有桥下地基软弱，施工时桥体局部可产生难以预估的位移变化，并直接引起梁顶线路变化，影响行车安全。
2.3两边孔梁体下均设计有钻孔灌注抗拔桩，需采用冲击钻成孔，施工时均可能对桥台产生新的位移影响，特别是成孔后至成桩前这段时间段内，此时桩孔为较大的应力释放孔，可引导桥台向跨中产生新位移，需要加强位移监控量测。
2.4既有桥两侧台后卸载前，均需架设D24型钢便梁将台后两侧线路架空，架空时间较长，安全隐患较大。
2.5梁体支座更换及梁体梁缝纵向调整时难度较大，稍有不慎将直接引起桥上线路变化，影响行车安全。
3、施工工艺
4、施工方案
4.1 总体方案
在既有桥0、3号桥台处架设D24便梁防护，开挖台后路基、施工应力释放孔对桥台侧卸载，施工侧向限位承台、连地梁及系梁，用千斤顶顶推桥台承台进行纠偏处理后，施工墩台间连地梁及系梁后浇段，采用水泥浆回填应力释放孔及采用级配碎石掺5%水泥回填路基，如梁缝不满足要求需利用链锯对桥台胸墙进行切割以满足梁缝要求，最后对梁体纠偏及桥墩加固和河道铺砌。
4.2线路加固、台后路基卸载及应力释放孔施工
4.2.1既有后胥河桥便梁支墩施工
4.2.1.1远离桥台处便梁支墩
利用慢行点施工便梁挖孔灌注桩支墩。便梁支墩直径1.25m，桩长10m，采用混凝土护壁，在支墩顶部埋设短钢轨对便梁进行限位，横向支墩之间采用埋设槽钢作为连系梁增加整体稳定性。
4.2.1.2桥台处便梁支墩施工
桥台处便梁支墩采用在距台尾3m处台身上凿60×70㎝孔，安放两根60工字钢拼焊的扁担梁以支撑便梁，利用慢行点凿除，凿除孔上方沿线路方向安放短枕木支撑上部轨枕及道砟，在扁担梁两端安装挡块对便梁限位，扁担梁底部设置钢顶柱，下部支撑在承台顶以增加扁担梁稳定性，完成后对桥台凿除孔槽采用C50混凝土回填。
扁担梁与桥台位置关系如下：
4.2.2便梁安装
支墩完成后，适当调整便梁范围内的轨枕间距，在列车间隙穿入横梁。在封锁点内封锁线路2小时，吊车配合安装便梁纵梁，联接纵横梁。逐段扒除道碴，安装联接系统。组装过程中上满螺栓，上紧螺栓时，紧度要适中。施工过程中应随时检查，上紧松动的螺栓。
4.2.3台后路基开挖卸载及防护
便梁安装完成后，线路慢行45km/h，进行路基开挖，便梁下路基用小型挖掘机、大型挖掘机配合出土，两侧开挖面按1：1放坡，坡面采用彩条布覆盖防护。
既有桥一侧桥台开挖立面图如下：
4.2.4应力释放孔施工
既有桥0、3号台后施工应力释放孔，目的对台身进行卸载。应力释放孔采用高压旋喷桩成孔工艺，在成孔过程高压旋喷桩机射水搅拌使桩内注满泥浆形成应力释放孔。在桥梁顶推完成后、加固连地梁后浇段混凝土达到强度后，利用水泥浆重新对桩孔进行回填。
4.3连地梁及系梁施工
在应力释放孔施工完成后，平整墩台间地面，施工墩台间钻孔桩及桥台横向限位承台钻孔桩，桩长为15.5m～18m。桩基施工完成在第二跨施工草袋围堰将河道改移到第三孔，开挖基坑施工第二孔墩与墩间的连地梁与系梁及河底铺砌，施工完成后将河道改移回第二孔开挖第一三孔连地梁及桥台横向限位承台基坑施工连地梁及系梁，在靠近桥台处连地梁1m处预留钢筋不浇注混凝土，待桥台纠偏后进行预留段混凝土浇注。
4.4桥台纠偏施工方案
桥台纠偏可与第一跨及第三跨连地梁施工同时进行，每个桥台纠偏采用两台300t千斤顶对桥台施加顶力促使桥台向台背移动，千斤顶以连地梁前端系梁为后背进行顶力施加，施加顶力后未能达到最小梁缝3CM时采用链锯对桥台胸墙进行切割，切割后梁缝需满足要求，新建后胥河桥桥台为空心桥台，胸墙进行切割后需按照设计要求对桥台胸墙进行加固。
千斤顶布置如下图：
千斤顶就位后对桥台施加顶力，施加顶力过程中最大顶力值控制为500KN，严禁顶力过大，防止桥台与桩基形成剪应力及系梁被破坏。
4.4.1桥台顶推作业具体施工步骤：
（1）作业前，要事先把千斤顶与压力表送往有资质的检测部门进行标定，出具相关的检测报告，根据检测实验报告提供的线性方程式推算施加顶力与油表的对应数值。
（2）作业时，根据标定的千斤顶与油表编号要配对使用，作业人员根据技术人员提供的每阶段顶推油表读数进行操作。
（3）顶推时要确保两桥台顶推同时作业，确保两桥台同时受力，现场可以鸣哨控制，确保步骤一致。同时施加顶力时要缓慢进行，保证桥台受力均匀。
（4）由于架设的D24型钢便梁靠近台身一端设置为可滑动端，因此钢便梁范围内线路可不考虑顶推时桥台位移对其的影响；但根据现场调查桥台道砟槽顶的7-8根混凝土枕，将在桥台位移时产生部分抗位移阻力，有可能引起局部道床变化，因此顶推前需要对上述混凝土扣件、螺栓进行拆松，使其与桥台阻力减少。
（5）对桥台施加顶力，顶力分3级施加，第一次为控制力的50%，第二次为控制力的70%，第三次为控制力的100%。每次封锁点增加一次控制力，共分3次顶推至设计参考控制值，至施加顶力接近最大值时立即停止。
（6）安排专职技术人员对每阶段的千斤顶行程及时记录量测，并认真观测在施加顶力过程中桥台处的梁缝变化。同时安排测量人员及时对桥台身、桥台承台、连地梁及D24型便梁观测位移变化，线路工及时复核轨道线路几何尺寸，确保及时发现及时处理。
（7）由于承台与横系梁存在夹角，未处于同一水平面，因此顶推作业时要考虑横向水平力与竖直力的分解。设计既有桥0#台与连地梁夹角为6°，3#台为16°，但均以现场实测值为准，进行角度换算。同时对既有承台及连地梁横梁千斤顶位置，要事前调查量测，确保千斤顶两端受力面平行密贴，避免由于角度影响出现顶铁或千斤顶迸出现象。
（8）顶推时，待油表读数显示压力减小时即可再次增加压力，如此循环至每处最小梁缝超过3cm或达到最大设计顶推参考力时即可停止作业。如油表读数显示已经达到了最大设计顶推参考力，而实测梁缝未能达到每处最小梁缝3cm的要求时，则以最大设计顶推参考力对应的油表读数为准，不再继续施加顶力。
（9）达到最大设计顶推参考力时，千斤顶要继续持荷，工人及时在千斤顶两侧采用顶铁支撑打紧，同时立即施工第一三孔连地梁后浇段，可适当提高混凝土标号，待后浇段强度达到80%后可拆除顶铁支撑等设备。
4.4.2顶推施工注意事项：
（1）每次对桥台施加顶力时均需在滚动封锁天窗点内进行。
（2）施加顶力过程中需缓慢进行，不可增压过快，同时对桥台梁缝设专人在顶推过程中进行量测，如梁缝宽度满足要求立刻停止施加顶力。
（3）每座桥梁两桥台施加顶力需同时进行。
（4）施加顶力过程中，需要有专人对梁体及桥台进行检查及观测，如果有损坏或者梁体偏位变化立刻停止施加顶力，待稳定后及时采取加固措施。
（5）施加顶力过程及时对线路进行检查，如有变化及时整修养护，若变化较大立刻停止施加顶力。
（6）顶推作业时需对扁担梁两侧（与桥台间）塞紧，保证顶推时扁担梁与桥台同步移动，扁担梁与便梁间保证可以相对滑动。
（7）顶推前将桥台处梁体限位桩拆除后方可进行顶推。
（8）顶推完成后，及时对台背应力释放孔进行注浆，注浆压力不得过大，尽量以不大于2Mpa，确保能注满原有释放孔即可，避免重新产生对既有桥台的侧向水平推力。
4.4.3顶推施工过程位移观测监控措施
（1）在桥台顶推施工过程中，要事先对桥台承台、桥台身、每跨梁体、两边孔连地梁及台后两侧路肩设置观测点进行沉降及位移观测，要求施工期间全天24小时不间断进行观测，以便指导施工。要求观测小组及时发现位移或沉降变化，及时汇报，及时处理。
（2）应派线路工及时检测线路几何尺寸，随时掌握线路的变化情况，发现问题及时纠正处理。
（3）顶推完成后，还要继续进行位移沉降观测，采集相关的观测数据，观测频率按照每天不少于6次，观测时间持续至施工完成后一周，如果施工完成后一周内变化很小或无变化则每天观测1次持续1个月。观测控制标准为：每日变化报警值为2mm/d，累计变化报警值10mm，若超出规定时必须停止施工，分析原因并制定补强措施。
鉴于上述措施，实际顶推施工时未达到理想的位移效果，因此现场采用了绳锯切割两端桥台胸墙措施，每侧切割厚度为8-10cm，切割后外露断面均涂刷隔离剂。
4.5梁体纠偏施工方案
桥台纠偏完成后需对中间梁缝进行调整，使全桥平均最小梁缝≮设计3cm要求。
4.5.1梁体纵向调整
桥台纠偏完成后调查全桥梁缝不满足3cm的需进行调整，每座桥中间梁缝共有两道，在调整一个梁缝时需将其余三道梁缝塞紧木板（调整第一二跨梁缝时，0号台处塞木板厚度3cm，调整第二三跨梁缝时，3号台处塞木板厚度3cm），桥台处梁缝调整完成后需满足全桥梁缝平均值大于3cm，调整第一二跨之间梁缝，封锁线路3小时，将二三跨间梁缝及0、3号台处梁缝塞紧，将第一跨梁板支座锚栓全部凿断，利用千斤顶将第一跨梁体顶起，1号墩处梁端高于0号台处梁端，在垫石顶部安放钢管减小梁体纵向移动摩擦力，在1号墩处利用千斤顶对梁体施加顶力使梁体向桥台处滑动至满足梁缝要求，支座需进行更换，第二三跨梁缝调整同一二跨梁缝调整。
4.5.2梁体横向调整
梁体通过观测出现偏位的需进行横向调整，横向调整采用在桥墩顶部一侧打设钢轨桩作为千斤顶后背，封锁线路3小时，安放小千斤顶进行梁体横向调整，调整过程中需注意千斤顶施加顶力需缓慢进行，同时施加顶力过程中观测梁体，梁体到位后立刻停止施加顶力。
4.6更换支座施工方案
梁体调整到位后，检查桥梁支座若损坏严重不能维修需进行更换处理。
支座更换方法，在封锁点内采用，每孔梁端采用2台250T立式液压千斤顶在梁端靠近支座处顶升梁体，千斤顶立在桥墩顶部，顶升前需在墩顶及梁底千斤顶处垫钢板增大受力面积，现场分别采用垫实受力钢板和硬柞木。梁体更换支座端设置两个千斤顶同步顶升，顶升高度需满足支座更换要求（实测需要顶升高度为50cm），因千斤顶有效顶程为10cm，因此共需5次循环完成，顶升过程需缓慢进行，每次换顶时要对梁两侧端头用硬柞木进行抄垫密实，并严格控制好标高及两侧位移。
4.7墩柱加固及附属施工方案
根据既有桥提速至200Km/h设计要求，既有桥墩柱需进行加固，墩柱由原来直径2m增大到2.5m，采用HVU粘结剂配合Φ25钢筋植筋处理，按梅花式布置，锚固深度25cm，外露21cm，与外侧安装的护面加固钢筋形成整体。
照片2 既有桥墩身加固
墩柱加固施工流程为：墩身凿毛植筋→绑扎护面钢筋→安装模板→浇注混凝土→拆模养护。
5、施工安全防护
5.1施工期间，按规定设置驻站联络员、现场防护员。施工前按已审核的方案做好各项准备工作，对施工人员进行铁路营业线安全教育，经考试合格后上岗，所有作业人员进行详细《安全技术交底》。
5.2按照区间施工的防护标准进行防护。施工地点处设专业防护员一人，负责与驻站联络员联系。设专职安全员一名负责现场安全检查和安全监督。
5.3线路发生故障时的紧急情况防护办法：
线路出现紧线急故障，如路基坍塌等危及行车安全时，现场防护人员遵循“先防护，后处理，宁停勿撞”的原则，拦停一切驶向施工现场的列车。
6、结束语
顶推桥台时，为避免墩身承台与桩基结合部位产生较大的剪切应力，破坏桥台整体稳定，设计上一般所提供的顶力控制值较小，因此在采用千斤顶实际顶推时，桥台身、墩身及梁体均未达到理想的复位位移，所以本次病害整治将以切割两侧桥台胸墙墙身来加大梁缝为主要实施办法。在此建议今后类似既有桥整治时，桥台两侧架设便梁、台后土体卸载及施工应力释放孔等一系列辅助办法起不到预期效果，可在施工完墩与台、墩与墩之间连地梁，达到设计强度形成刚性支撑后，直接切割两侧桥台胸墙来扩大梁缝，既减少了施工成本，又缩短了工期，直接减少了既有营业线的施工安全隐患。
在既有桥病害整治改造期间，通过全过程沉降位移观测监控，特别是通过采取的合理施工技术控制措施，确保了既有桥加固施工的顺利实施，保证了营业线的运输安全。此次的梁式桥整治为今后类似的既有线桥梁病害整治提供了宝贵的施工参考经验。
参考文献：
［1］ 铁建设［2008］14号 改建既有线和增建第二线铁路工程施工技术暂行规定［S］
［2］ TZ203-2008 客货共线铁路桥涵工程施工技术指南［S］
［3］ 铁建设函［2005］285号 新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定［S］
论文作者:姜建平
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/11
标签：桥台论文; 千斤顶论文; 位移论文; 支座论文; 病害论文; 应力论文; 线路论文; 《基层建设》2018年第13期论文;