佛开高速公路南段改扩建项目管理处 529728
摘要：现阶段，我国许多公路由于通车时间的增长、重载交通量增大、设计施工水平难以满足现状等问题，结构物病害日益显著，给司乘人员带来极大的安全隐患。为了消除结构物病害带来的安全隐患，最大限度地延长公路使用寿命，对结构物病害的维修加固势在必行。本文针对软土地基上的旧桥墩台病害，通过分析病害原因采取不同的处治措施，以期获得良好的加固效果，延长桥梁结构物的使用寿命。
关键词：结构物；病害；软土地基；旧桥墩台；维修加固
1 引言
截至2016年末，我国公路总里程已接近500万公里，高速公路已突破13万公里，面对巨大公路网，公路养护面临巨大的挑战。我国地质条件复杂，特别是修建在软土地基这一特殊地质条件下，桥梁结构物极易出现不同程度的病害。软土地基具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低等特点，其上的桥梁结构物稳定性差，对于桥墩，极易造成不均匀沉降引起开裂；对于桥台，由于台背填土引起软土层发生较大的沉降，对桥台及桩基产生纵向推挤和负摩擦力作用，造成桥台变位或损坏。桥梁墩台不同程度的病害已威胁司乘人员的安全，降低了桥梁结构物使用寿命，本文结合具体工程实例，对几种不同桥梁墩台病害处治措施进行分析，希望能为同类工程提供借鉴。
2 高压喷射注浆加固
2.1 加固原理
高压喷射注浆法是利用高压水或浆液射流切割搅拌地层，并通过射入水泥浆或复合浆液，待浆液凝固后，与桩间土一起构成复合地基，从而提高地基承载力，减少地基的变形，达到地基加固的目的。
2.2 工程实例
某高速公路运营多年后，其通道桥桥墩出现沉降，沉降量达到4cm，为消除行车安全隐患，预防病害进一步发展，经研究分析，决定对墩台基础进行高压喷射注浆加固处治。该通道桥墩台为单桩基础，采用该加固方法时，加固分为两步：第一步先对桩底以下2m范围内进行旋喷处理，将土体固结形成新的复合地基，提高桩端承载力；第二步再对桩身高压摆喷处理，使高喷固结体与桩身形成一个整体，增大桩身摩擦力。
施工流程：场地平整、布孔、制浆、下喷射管、喷射浆液、提升喷射管、回灌、冲洗。布孔原则：桩基四周均布4个高喷孔，孔距桥墩50cm，高压旋喷孔深比桩底深2m（图1）。浆液采用R32.5普通硅酸盐水泥混合液，按设计要求制备后过筛使用，过程中应保持均匀上料，保证泥浆比重为1.4至1.5之间。喷射管放至设计深度后，立即送入制备好的浆液，待孔内浆液冒出孔口，则按设计要求的提升速度和旋转速度，自下而上喷射浆液，直至达到最终喷射高程后提出喷射管，完成加固作业。加固后的桩基结构见图2。该通道桥桥墩桩基通过高压旋喷增大桩端承载力、高压摆喷增大桩身摩擦力，通过计算加固后单桩承载力提高了86%。该加固方法通过提高地基承载力能够有效阻止墩台早期沉降进一步发展。
3 单墩加强改多支承加固
3.1桥墩病害概况
某高速公路匝道桥在桥梁检测中发现其10#墩、13#墩支座均向两端方向滑移，10#、13#墩支座顶滑板上留有明显滑痕。该匝道桥第四联（含10#墩、13#墩）支座布置图见图3。为掌握支座滑移原因，检测单位对立柱的倾斜进行了测量，结果见图4。根据检测结果，10#墩、13#墩倾斜率偏大，墩的倾斜导致支座上下板出现错位。桥墩侧向变位图见图5
根据检测结果，10#墩、13#墩倾斜率偏大，墩顶相对墩底的位移达到10cm左右。由桥墩侧向变位图图示可知,10#、13#桥墩发生了较大的横向位移和纵向位移。通过分析，立柱的倾斜有可能是基础在土压力作用下发生的变位导致的。其受力模式是桥墩在土压力、竖向力和水平力的作用下墩顶达到相应的偏移量。考虑堆载龄期分别为施工阶段、3 年、7 年，其结构验算见图6。
由以上计算结果可知基础的承载力不能满足规范要求，且裂缝宽度也超标。由此可见，立柱的倾斜有可能是基础在土压力作用下发生的变位导致的。
3.2 加固方案
采用单桩改为多桩、单支承改为多支承方案进行加固设计，即在原桥墩桩基外侧各增加一根桩基，并通过后浇承台将新增桩基连接。采用外包混凝土将原桥墩加固，并将墩顶范围内混凝土包大的盖梁，墩顶横桥向安放两个新的球型支座并更换原球型支座。其加固方案如图7。施工流程：安装桥墩限位块、新建桩基、新建承台、原桥墩和承台植筋、包裹桥墩施工、浇筑增大盖梁、顶升增加支座。加固后应加强对桩基、桥墩和支座的定期养护、监测和检测。10#、13#桥墩单支承改为多支承加强桥墩处抗扭转能力，以满足抗倾覆要求，同时通过增加桩柱、包裹墩柱等措施，提高桥墩强度，以满足改双支承后墩身内力增加的需要，防止横向位移和纵向位移继续发展，能有效保证桥墩稳定性。
4 墩、台基础增设支撑梁
4.1桥墩病害概况
某跨径为5*16m连续梁桥，上部结构为预应力空心板，下部采用钢筋混凝土圆形双柱墩，桥台均为肋板式桥台。经桥墩竖直度检测，共发现６根墩柱纵向竖直度和４根墩柱横向竖直度超出标准允许值，最大竖直度均达到0.4%。除去施工误差的影响，可以推断这些桥墩墩顶发生了纵、横向变位，1#、2#、3#墩向0#桥台发生纵向变位，横向变位向左，4#桥墩向5#桥台发生纵向变位，横向变位主要向右，这些桥墩变位情况也有开裂情况相吻合。该桥桥台已经发生变位，主要为桥台的纵向位移、倾斜、基础的不均匀沉降等。该桥位于软土地基，地质条件较差，在台后路基填土竖向力及主动土压力作用下引起软土层下沉，从而使桥台向河中方向变位。
4.2加固方案
该桥桥台由于受到水平推力而向桥中变位，可以设法在桥墩、桥台基础处采取措施获得相应的阻力来抵消桥台的水平力。经研究，可在桥、墩台基础处设置支撑梁，以此直接抵抗水平推力，同时采取控制台后填土重新填筑速度，合理安排的施工顺序等措施配合，达到良好的加固效果。该方案通过增设支撑梁，直接抵抗桥台水平推力，有效阻止桥墩、台进一步滑动，增强了桥墩、台的稳定性。
5 结论
修建在软土地基的桥梁结构物存在稳定性差、承载力低等缺点，其桥墩、台在运营过程中极易产生不均匀沉降、变位等病害，给公路养护带来巨大的挑战。本文通过三个工程实例，分析其病害原因，并对症下药确定了合理的维修加固方案，弥补承载力底的缺点，提高了桥梁结构物的稳定性，确保了公路运营安全。软土地基上桥墩（台）病害维修加固的方法还有很多，希望这些维修加固方案能为同类型桥墩（台）病害的维修加固施工和设计提供有益的参考和借鉴。
参考文献：
[1]薛志超，张西斌等.桥梁基础沉陷及墩台裂缝维修加固施工工艺及效果分析[J].第三届全国公路科技创新高层论坛论文集（下册）.
[2]王锦荣.软土地基桥梁病害与加固技术[J].淮北职业技术学院学报.2013, 2.
论文作者:陈云亮
论文发表刊物:《基层建设》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/13
标签：桥墩论文; 桥台论文; 病害论文; 支座论文; 桩基论文; 浆液论文; 桥梁论文; 《基层建设》2017年第7期论文;