橋臺(tái)偏移的量化分析和處理方法的探討

王小兵 陳航 陳龍

【摘 要】?文章介紹既有鐵路橋臺(tái)發(fā)生偏移后，如何量化分析和處理糾偏的設(shè)計(jì)技術(shù)。創(chuàng)造性地引入垂直度和斷樁幾率兩個(gè)基本指標(biāo)，對(duì)橋臺(tái)偏移進(jìn)行定性、定量分析。根據(jù)樁基損傷情況，擬定和推薦了處理方案，并對(duì)處理方案的關(guān)鍵性技術(shù)和適用范圍進(jìn)行了介紹，為類(lèi)似工程的設(shè)計(jì)提供參考。

【關(guān)鍵詞】橋臺(tái); 偏移; 量化分析; 處理

軟土地區(qū)應(yīng)嚴(yán)格控制橋臺(tái)高度，橋臺(tái)過(guò)高易發(fā)生移位、傾斜等變形，危害鐵路安全[1-2]。是在血的教訓(xùn)中逐步意識(shí)到的。

2004～2008年，是我國(guó)鐵路高度發(fā)展的一個(gè)時(shí)期，很多項(xiàng)目采用了高橋臺(tái)方案，以縮短橋梁長(zhǎng)度，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約投資的目的。這些項(xiàng)目陸續(xù)投入運(yùn)營(yíng)后，暴露出的缺陷初現(xiàn)端倪[3]。其中軟土地區(qū)橋臺(tái)偏移，進(jìn)而引起后續(xù)梁端頂死的問(wèn)題很多。

國(guó)鐵集團(tuán)意識(shí)到這一問(wèn)題，在2008年發(fā)布指導(dǎo)性文件：城市鐵路橋臺(tái)高度不宜超過(guò)6 m。山區(qū)鐵路橋臺(tái)高度不宜超過(guò)8 m的要求。然而對(duì)已經(jīng)發(fā)生偏移的橋臺(tái)如何整治，卻沒(méi)有發(fā)布相應(yīng)的規(guī)范和要求。

橋臺(tái)發(fā)生偏移，如何去糾偏[4-5]。營(yíng)業(yè)線施工畢竟不是新線施工，大規(guī)模地整治反而會(huì)對(duì)既有鐵路造成二次傷害。應(yīng)該在確保既有線運(yùn)營(yíng)安全的前提下，進(jìn)行保守治療，切忌矯枉過(guò)正。本文討論的方案和方法都是基于“保守治療”這一前提下進(jìn)行的。

1 評(píng)估橋臺(tái)及其基礎(chǔ)損傷和偏移情況

2 梳理和分析橋臺(tái)偏移的真實(shí)原因

橋臺(tái)發(fā)生偏移，原因復(fù)雜。大體分為四大類(lèi)。

一是施工放樣的誤差。施工單位進(jìn)場(chǎng)后，橋臺(tái)或者臨近的墩柱施工放樣有偏差。架梁后，會(huì)導(dǎo)致梁縫比設(shè)計(jì)值偏小。這類(lèi)問(wèn)題不會(huì)導(dǎo)致橋臺(tái)偏移，但由于梁縫值偏小，往往橋臺(tái)一偏移就會(huì)出現(xiàn)梁段頂死的現(xiàn)象。

二是臺(tái)后路基和鐵路荷載長(zhǎng)年累月的擠壓。路基經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年累月動(dòng)載的影響和自身的沉降，其沉降速度往往超過(guò)橋臺(tái)沉降的速度。沉降值不大時(shí)，運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)部門(mén)往往通過(guò)填道碴的方式來(lái)維持軌面標(biāo)高，這也導(dǎo)致了臺(tái)后土壓力越來(lái)越大。越來(lái)越大的土壓力會(huì)導(dǎo)致橋臺(tái)發(fā)生偏移。

三是軟土地基沉降，特別是采用了預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)的路基段，樁帽下易產(chǎn)生空洞，運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)部門(mén)，一般會(huì)采用吹沙、高壓注漿等措施來(lái)填補(bǔ)空洞。這類(lèi)措施施工過(guò)程中，臨近橋臺(tái)位置容易引起橋臺(tái)偏移。有關(guān)部門(mén)可以研究在臨近橋臺(tái)一定范圍內(nèi)，不得高壓注漿，并將條款寫(xiě)入運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)規(guī)范。

四是橋臺(tái)周邊其他邊界條件的變化。橋臺(tái)附近開(kāi)采地下水;橋臺(tái)臺(tái)前有沖刷、開(kāi)挖;橋臺(tái)附近有管樁施工;臨近橋臺(tái)位置有新的構(gòu)筑物。這類(lèi)問(wèn)題均會(huì)導(dǎo)致橋臺(tái)周邊邊界條件的變化，進(jìn)而引起橋臺(tái)偏移。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況多種多樣的，有可能是一種原因，也有可能是上述各種原因的疊加。

3 根據(jù)樁基損傷情況，因地制宜，擬定補(bǔ)救方案

當(dāng)樁基礎(chǔ)完全破壞時(shí)，原橋臺(tái)若繼續(xù)使用則存在極大安全風(fēng)險(xiǎn)，則需要搭建臨時(shí)過(guò)渡工程，拆除原橋臺(tái)，新建橋臺(tái)、換梁。樁基礎(chǔ)完全斷裂，則必然需要斷道施工，且耗時(shí)長(zhǎng)，代價(jià)極高。

當(dāng)樁基礎(chǔ)部分破壞時(shí)，則通過(guò)承臺(tái)植筋，擴(kuò)大基礎(chǔ)尺寸，增加橋臺(tái)樁基根數(shù)。使得橋臺(tái)基礎(chǔ)滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)受力要求。同時(shí)分析橋臺(tái)偏移原因，控制橋臺(tái)進(jìn)一步偏移的可能。

若樁基礎(chǔ)沒(méi)有損傷時(shí)，則只需要進(jìn)一步控制橋臺(tái)進(jìn)一步偏移的可能。

處理橋臺(tái)偏移的方式方法很多。主要有四種方案。

3.1 方案一卸載

采用低便梁架空臺(tái)后部分路基，采用輕質(zhì)混凝土換填，減小對(duì)橋臺(tái)的水平推力?；蛘卟捎玫捅懔杭芸张_(tái)后部分路基，頂進(jìn)施作一框架涵洞，利用涵洞置換一部分土，減小對(duì)橋臺(tái)的水平推力。圖2是采用的輕質(zhì)混凝土換填方案。

3.2 方案二抗滑

臺(tái)前施工鉆孔灌注樁、CFG群樁，樁頂和承臺(tái)剛性連接、限制橋臺(tái)進(jìn)一步位移（圖3）。

3.3 方案三反壓：臺(tái)前堆載反壓

這類(lèi)處理方式比較保守，見(jiàn)效較慢，但最安全。

3.4 方案四糾偏

糾偏可以利用方案二中的群樁基礎(chǔ)作為靠背，采用千斤頂，再將橋臺(tái)逐步頂回，也可利用在橋臺(tái)位置施作兩個(gè)很大剛度的樁。然后在樁和橋臺(tái)間張拉預(yù)應(yīng)力索，利用索的拉力將橋臺(tái)逐步拉回。

以廣珠客貨共線西南涌二號(hào)特大橋0#橋臺(tái)為例，群樁與承臺(tái)之間采用千斤頂加壓頂死，使得二者位移同步，如需控制橋臺(tái)位移小于28 mm，同時(shí)保證既有橋臺(tái)樁基不發(fā)生破壞，需提供的水平抗推剛度應(yīng)不小于275 000 kN/m，根據(jù)樁基模擬結(jié)果，需采用6根1.8 m的樁基，才能提供上述水平抗推剛度樁基計(jì)算結(jié)果及樁基模擬結(jié)果見(jiàn)圖4。

在制定方案時(shí)，需要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)情況，合理采用上述方案，最終方案可能是上述方案的一種，也可能時(shí)幾種方案的結(jié)合。因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)情況是多變的，具體見(jiàn)表1。

4 結(jié)束語(yǔ)

既有線橋臺(tái)糾偏不比新建橋臺(tái)，既有線運(yùn)營(yíng)安全始終是第一位的，同時(shí)方案應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，盡可能減少對(duì)既有線干擾。這是處理既有線病害的一個(gè)基本共識(shí)。

當(dāng)既有線病害發(fā)生時(shí)，限制病害進(jìn)一步發(fā)展，解決病害引發(fā)的問(wèn)題，對(duì)病害作“保守治療“往往是性?xún)r(jià)比最高的。

限制橋臺(tái)進(jìn)一步位移的可能，對(duì)頂死的梁作局部的切割，使得梁縫值滿(mǎn)足其溫度變形的基本量。筆者認(rèn)為這是處理橋臺(tái)輕微偏移最好的辦法。

參考文獻(xiàn)

[1] 程紹俊，高榮雄，肖溢華，等.U型橋臺(tái)常見(jiàn)病害機(jī)理與加固技術(shù)研究[J].土木工程與管理學(xué)報(bào)，2014， 31（4）：22-28.

[2] 蘇謙，鐘彪，白皓，等.基于滑坡破壞模式的橋臺(tái)位移耦合計(jì)算[J].土木工程學(xué)報(bào). 2010，43： 567-572.

[3] 陳雪華，律文田，王永和.橋臺(tái)臺(tái)背土壓力的試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué)，2006， 27（8）：1407-1411.

[4] 于天來(lái)，趙云鵬，孫小龍，等.在水平荷載下整體式橋臺(tái)橋梁受力分析[J]. 沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版. 2014，30（4）：600-608.

[5] 劉萌成，黃曉明，陶向華.橋臺(tái)后高填方路堤工后沉降影響因素分析[J]. 交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào). 2005，5（3）：36-59.

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