官嶺山中橋墩臺(tái)病害加固設(shè)計(jì)方案探討

李 楊

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司,四川成都 610031)

1 工程概述及墩臺(tái)病害原因分析

金溫線官嶺山中橋位于江南與雙嶼區(qū)間,跨越公路,中心里程 K 219+844,橋全長(zhǎng) 40.30m,橋上線路為曲線下坡(溫州方向)3‰。該橋由2孔 12m低高度普通鋼筋混凝土板梁組成,兩橋臺(tái)均為T型橋臺(tái),1#墩為圓端形橋墩。兩橋臺(tái)基礎(chǔ)均為直徑 1.25m的鉆孔樁基礎(chǔ),1#墩基礎(chǔ)為直徑 1.25m的鉆孔樁基礎(chǔ)。建成運(yùn)營后即發(fā)現(xiàn)橋臺(tái)發(fā)生位移并呈發(fā)展趨勢(shì),已嚴(yán)重威脅到鐵路的安全運(yùn)營及線下的公路交通安全。

官嶺山中橋的地基土是淤泥質(zhì)土,樁基礎(chǔ)的自由樁長(zhǎng)較長(zhǎng),且橋臺(tái)存在較大的主動(dòng)土壓力,導(dǎo)致橋梁墩臺(tái)發(fā)生位移[2],其病害屬于墩臺(tái)滑移傾斜,橋梁急需加固。

2 加固原則

結(jié)合本橋的具體情況,制定以下加固原則:(1)安全、經(jīng)濟(jì)、有效;(2)盡量不中斷鐵路運(yùn)營;(3)保證橋下公路凈空要求,盡量不壓縮既有路幅。

3 加固方案比選

針對(duì)橋梁的主要病害是橋臺(tái)滑移,且目前位移仍在不斷擴(kuò)大。結(jié)合目前國內(nèi)外加固手段以及橋位處地質(zhì)條件,可以采用如下加固方案。

3.1 補(bǔ)樁加固方案

在原有樁基周圍補(bǔ)加鉆孔樁,并擴(kuò)大原承臺(tái),以此提高基礎(chǔ)的承載力,增加基礎(chǔ)的穩(wěn)定性,減少不均勻沉降對(duì)墩臺(tái)變位的影響(圖 1)。

其主要優(yōu)點(diǎn)是:加固完后對(duì)橋下公路交通無影響,且加固效果顯著,在國內(nèi)有較多的成功加固范例。

缺點(diǎn):施工時(shí)需封閉半幅公路,采用倒邊施工順序,影響橋下公路運(yùn)營。

3.2 加撐加固方案

為防止橋臺(tái)滑移,在兩臺(tái)與墩之間加建兩道水平支撐,水平支撐設(shè)于墩臺(tái)頂帽及托盤處,采用鋼筋混凝土支撐梁進(jìn)行加固(圖 2)。

其主要優(yōu)點(diǎn)是:直接限制墩臺(tái)傾斜位移。

主要缺點(diǎn)是:由于橋下凈空要保證大于或等于 4.8m,加設(shè)支撐后,則橋下公路凈空不夠,需將跨下現(xiàn)有路面下挖以滿足凈空要求,從而增加路面強(qiáng)制排水設(shè)施,造成公路養(yǎng)護(hù)、運(yùn)營費(fèi)用增加;其次,由于兩橋臺(tái)高度不一致,兩道水平支撐存在受力不均的情況,可能造成墩的傾斜等新的病害。

圖1 補(bǔ)樁加固方案示意圖

圖2 加撐加固方案示意圖

3.3 減輕荷載方案

筑于軟土地基上的橋臺(tái),由于填土較高,而受到較大側(cè)向土壓力作用,從而使橋臺(tái)產(chǎn)生前移,以致發(fā)生傾斜[2]?？煽紤]更換臺(tái)背填土,減小土壓力,即采用減輕橋臺(tái)基礎(chǔ)所受荷載的方法加固(圖 3)。本方案僅作為其它方案的配套方案。

圖3 減輕荷載方案示意圖

其主要優(yōu)點(diǎn)是:造價(jià)低,加固效果便于觀察。

主要缺點(diǎn)是:施工時(shí)需采用吊扣軌及其它支護(hù)措施,對(duì)鐵路運(yùn)營有影響,并且加固效果不明確。

3.4 注漿加固方案

在墩臺(tái)基礎(chǔ)之下,在墩臺(tái)中心直向或斜向鉆孔或打入管樁,通過漿液凝固,把原來松散的土固結(jié)為有一定強(qiáng)度和防滲性能的整體,從而加固地基,提高地基承載力。本方案僅作為其它方案的配套方案。

其主要優(yōu)點(diǎn)是:對(duì)鐵路及橋下公路運(yùn)營影響較小;施工簡(jiǎn)便易行,可以根據(jù)不同地質(zhì)情況采用相應(yīng)的注漿材料和方法,可以與其它加固方案復(fù)合使用,費(fèi)用較低。

主要缺點(diǎn)是:單獨(dú)采用本方案,其加固效果有待觀察。

3.5 增建輔助擋墻方案

對(duì)于橋臺(tái)臺(tái)背水平土壓力太大引起的橋臺(tái)傾斜,應(yīng)設(shè)法減少橋臺(tái)后壁的土壤壓力,可考慮在臺(tái)背加建一擋土墻,以增強(qiáng)擋土能力。

其主要優(yōu)點(diǎn)是:橋臺(tái)輔助擋墻承擔(dān)臺(tái)背主動(dòng)主壓力,受力明確。

主要缺點(diǎn)是:臺(tái)后擋墻施工工期較長(zhǎng),對(duì)運(yùn)營影響較大。

3.6 新建框架橋方案

采用倒邊施工,先封閉半幅公路,路面下挖 1.6m,對(duì)地基采用 CFG樁加固后修一孔 10m框架橋,待兩孔 10m框架橋修好后吊走原鐵路橋梁,并鑿除既有橋臺(tái)胸墻,鋪設(shè)框架橋道碴橋面。

其主要優(yōu)點(diǎn)是:廢除既有病害橋,新建框架橋,可以從根本上解決病害問題。

主要缺點(diǎn)是:本方案造價(jià)高,且對(duì)既有公路路幅有所壓縮,降低了公路路面標(biāo)高后需增設(shè)強(qiáng)排措施以解決排水問題。

4 各方案主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

對(duì)官嶺山中橋進(jìn)行詳細(xì)的方案研究對(duì)比和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,其結(jié)果詳見表1。

5 方案研究結(jié)論

結(jié)合官嶺山中橋的病害情況,推薦采用補(bǔ)樁方案。本方案雖然加固費(fèi)用較高,但施工期間不影響鐵路運(yùn)營,僅施工時(shí)需臨時(shí)封閉橋下半幅公路,施工完恢復(fù)路面即可,且加固效果顯著,有較多的成功加固范例,因此推薦采用補(bǔ)樁方案。

[1]楊文淵.橋梁維修與加固[M].人民交通出版社,1997

[2]蒙云,盧波.橋梁加固與改造[M].人民交通出版社,2004

[3]李亞東.既有橋梁評(píng)估方法研究[J].鐵道學(xué)報(bào),1997,19(3)

[4]李有豐.橋梁檢測(cè)評(píng)估與補(bǔ)強(qiáng)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2003