大偏位橋墩糾偏施工技術(shù)研究

易小峰 羅松

摘要 某橋梁因連續(xù)暴雨后，L17#墩處坡體發(fā)生了明顯滑移，該橋墩伴隨產(chǎn)生了嚴(yán)重的與坡體滑動方向一致的傾斜變位和沉降，最大偏位達(dá)到87.8 cm。為了在保留梁體的前提下，快速進(jìn)行橋墩糾偏復(fù)位，提出了一種沿墩底切斷后糾偏復(fù)位的方法。該方法解決了大偏位橋墩拆除重建工期長的缺點，同時達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的效果。

關(guān)鍵詞 大偏位;橋墩;糾偏;同步提升;拆除重建

中圖分類號 U448.17;U445.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）12-0135-03

收稿日期：2022-06-02

作者簡介：易小峰（1986—），男，大專，工程師，研究方向：橋梁施工。

0 引言

隨著我國交通建設(shè)的高速發(fā)展，在山區(qū)建設(shè)橋梁，多有橋墩設(shè)置于山體邊坡之上，由于各種原因?qū)е逻@些橋梁出現(xiàn)墩柱偏移、傾斜、下沉等病害，最嚴(yán)重的情況為梁體與支座之間相對滑移導(dǎo)致梁體幾乎落在蓋梁上，墩柱傾斜達(dá)到3%，嚴(yán)重威脅橋梁運營安全?，F(xiàn)針對小位移病害常用的墩柱糾偏方式為對梁體卸載后，讓墩柱自動復(fù)位或利用千斤頂頂推復(fù)位[1-6]，同時針對梁體糾偏的工藝技術(shù)也成熟[7-9]。但由于大部分病害成因在于樁基滑移、傾斜或斷裂，墩柱難以自動復(fù)位，或采用外力頂推復(fù)位后墩柱會再次出現(xiàn)偏移或傾斜，難以從根本上解決此類病害。針對這種情況常用的措施為橋梁拆除重建，建設(shè)成本高，且對交通影響大。

1 工程概況

某大橋上部結(jié)構(gòu)采用18×40 m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)。連續(xù)暴雨后，第5聯(lián)17#墩處出現(xiàn)護(hù)欄壓碎、橋面下凹，呈淺“V”形。通過現(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)病害如下：

（1）L17-1和L17-2#柱底分別產(chǎn)生了往小樁號方向43 cm和81.7 cm的縱向位移，往外側(cè)方向40.4 cm和39.4 cm的橫向位移，相對應(yīng)橋面產(chǎn)生了87.8 cm和56.8 cm的豎向沉降，墩頂防撞墻產(chǎn)生了擠壓混凝土崩裂等病害。

（2）L17#外側(cè)墩柱在地系梁上方1 m范圍內(nèi)及地系梁處樁基有多條環(huán)向裂縫。

（3）L17#墩兩側(cè)預(yù)制梁段端部底緣產(chǎn)生了較多橫向裂縫和橋墩方向的斜向裂縫，裂縫底部連接貫通;現(xiàn)澆段和預(yù)制段結(jié)合面產(chǎn)生了下寬上窄的豎向開裂，最大縫寬20 cm，其中第18跨由外至內(nèi)逐漸增寬至20 cm，第17跨由外至內(nèi)逐漸由10 cm減小。

（4）L16#墩頂現(xiàn)澆連續(xù)段豎向拉斷，上寬下窄，墩頂兩側(cè)各13 m范圍內(nèi)主梁翼緣板橫向開裂，并延伸到腹板高度的一半，對應(yīng)橋面發(fā)現(xiàn)有橫向開裂。

通過分析，病害原因主要為暴雨后L17#墩處坡體發(fā)生了明顯滑移，該橋墩伴隨產(chǎn)生了嚴(yán)重的與坡體滑動方向一致的傾斜變位和沉降。17#墩柱橫橋向位移及墩頂沉降示意圖見圖1。

2 處置方案

2.1 總體思路

該橋主要病害為L17#墩嚴(yán)重沉降、偏位，導(dǎo)致16#、17#墩頂主梁現(xiàn)澆段豎向拉斷，16#墩頂負(fù)彎矩段主梁翼緣橫向開裂，17#墩頂預(yù)制梁梁端馬蹄U形裂縫。在考慮T梁梁端1 m范圍底部0.6 m高度不參與受力的損傷模型，梁體受力基本滿足規(guī)范要求，僅受損梁端截面下緣最大壓應(yīng)力17.87 MPa超過規(guī)范限值（16.2 MPa），而該處主壓應(yīng)力17.87 MPa滿足規(guī)范要求;在經(jīng)梁端外包混凝土加固后梁體承載能力均可滿足規(guī)范限值要求。

綜合上述情況，該次橋梁修復(fù)的總體思路為：

（1）鑒于L17號墩出現(xiàn)了嚴(yán)重的傾斜、偏位，且存在樁基斷裂的可能，但墩柱混凝土病害主要集中在根部，考慮工期影響，對其采取廢除原樁，原墩柱糾偏修復(fù)后重利用。

（2）對左幅第17、18跨梁體進(jìn)行空間復(fù)位。

（3）鑒于左幅第17、18跨T梁預(yù)制段損傷程度較輕，在對端部進(jìn)行外包混凝土、重做現(xiàn)澆連續(xù)段和恢復(fù)墩頂預(yù)應(yīng)力鋼束后繼續(xù)利用。

2.2 墩柱糾偏復(fù)位處置方案

（1）將L17#橋墩新增4根直徑2 m的樁基，設(shè)置在橋梁外側(cè)，樁基嵌入完整中風(fēng)化灰?guī)r深度不小于3倍樁徑。樁基成孔必須采用振動小、擾動小的成孔方式，該次樁基按鋼波管強支護(hù)設(shè)計。

（2）施工承臺外側(cè)橫梁，并在承臺橫梁上安裝φ820×16 mm鋼管立柱做頂升平臺，頂升梁體并進(jìn)行梁體修復(fù)與復(fù)位。

（3）進(jìn)行墩柱糾偏裝置安裝與調(diào)試，預(yù)提墩柱，然后沿墩柱根部切斷，糾偏復(fù)位墩柱。

（4）完成承臺中心區(qū)域施工及墩柱連接。新增承臺與墩柱連接示意圖見圖2。

3 墩柱糾偏復(fù)位裝備研究

針對大偏位的墩柱糾偏，研發(fā)了一套墩柱復(fù)位裝置，包括提升裝置以及糾偏裝置。提升裝置設(shè)置于修復(fù)后的梁體上，用以調(diào)整梁體下的橋墩在豎直方向上的位置;糾偏裝置設(shè)置于提升裝置上，用以調(diào)整橋墩在水平方向上的位置。

3.1 提升裝置

提升裝置主要由主梁、托盤、提升油缸組成，總體布置見圖3。主梁設(shè)置于修復(fù)后的橋面（橋梁已由支撐柱頂升脫離橋墩）由橫向分配梁和縱向分配梁組成，均采用4拼I56a工字鋼?？v向分配梁固定于橫向分配梁之上，橫向分配梁固定于橋面頂升支撐點處。

主梁上設(shè)置4個300 t連續(xù)提升千斤頂，采用PCL智能控制。

托盤采用型鋼焊接成口字形，通過鋼絞線懸掛于主梁之下，用于支撐橋墩蓋梁。在橋面T梁濕接縫處開口穿束鋼絞線。

通過多個連續(xù)提升千斤頂同步提升或下降來調(diào)整橋墩的整體標(biāo)高，通過不同步提升或下降調(diào)整橋墩的垂直度。

3.2 糾偏裝置

糾偏裝置設(shè)置于托盤上，由多個沿縱橋向設(shè)置的縱向頂推油缸和多個沿橫橋向設(shè)置的橫向頂推油缸組成。偏裝置平面示意圖見圖4。

在托盤上焊接頂推油缸底座，縱向頂推油缸另一端與蓋梁直接接觸，橫向頂推油缸另一端與蓋梁上的牛腿接觸。為減小糾偏施工時蓋梁與托盤直接的摩擦力，在托盤上設(shè)置四氟滑板。

通過同步頂推多個縱向頂推油缸或同步頂推多個橫向頂推油缸來調(diào)整橋墩在水平方向的位置，通過不同步頂推縱向頂推油缸或橫向頂推油缸調(diào)整橋墩的水平轉(zhuǎn)動角度。

4 墩柱糾偏復(fù)位施工

4.1 橋墩處理

計算橋墩蓋梁重量，按重量預(yù)提橋墩，然后沿橋墩底部采用繩鋸進(jìn)行切割，切割過程中對橋墩傾斜度進(jìn)行控制，并觀測各千斤頂油壓變化情況，確保橋墩切割過程平穩(wěn)。

橋墩切斷后穩(wěn)定30 min，然后采用風(fēng)鎬對墩底1 m范圍內(nèi)混凝土進(jìn)行破碎，保留墩柱主筋，以便后期深入承臺時墩柱與承臺連接。

4.2 豎向糾偏

通過測量墩頂四個交點標(biāo)高及傾斜度，換算四個油缸提升高度，見表1。

通過PCL啟動4個連續(xù)提升千斤頂，分10級進(jìn)行提升。

張拉時千斤頂應(yīng)同步緩慢分級加載進(jìn)行，千斤頂升壓、降壓速度應(yīng)緩慢、均勻，切忌突然加壓或降壓。嚴(yán)禁快速不均勻進(jìn)油和回油，避免造成施工安全問題。張拉前及張拉過程中仔細(xì)檢查蓋梁或墩柱混凝土是否有裂縫產(chǎn)生和發(fā)展跡象，一有異常立即報告。

4.3 平面糾偏

在蓋梁及墩柱提升到位后，進(jìn)行縱橋向、橫向平移。外側(cè)蓋梁及墩柱縱向平移為62 cm，內(nèi)側(cè)為9.5 cm，蓋梁及墩柱橫向向內(nèi)側(cè)平移約為22 cm左右。采用50 t手動千斤頂或200 t液壓千斤頂頂推平移，頂推每級按1～2 cm控制，平移過程中加強作業(yè)人員對蓋梁及墩柱、拖梁及鋼管支架進(jìn)行觀察，并用對講機對各觀察點、主控機液壓人員加以溝通，若有異常情況時及時停止，解決問題后進(jìn)行再施工作業(yè)。

實施案例操作時，先進(jìn)行縱橋向頂推糾偏，糾偏完成后，測量橫橋向已基本跟隨復(fù)位。

4.4 墩柱、承臺連接

新增承臺分兩次施工，第一階段形成“回”字形結(jié)構(gòu)，包圍既有橋墩，并留有墩柱糾偏、墩底破碎的操作空間?！盎亍弊中蝺?nèi)側(cè)預(yù)埋抗剪鋼筋，見圖5。

墩柱糾偏完成后復(fù)核橋墩位置，標(biāo)高、平面位置準(zhǔn)確無誤后采用倒鏈臨時固定墩柱平面位置，防止鋼筋綁扎、混凝土澆筑時發(fā)生偏位。

按設(shè)計圖紙進(jìn)行鋼筋綁扎，并施加承臺預(yù)應(yīng)力筋，對“回”字形承臺內(nèi)側(cè)交界面鑿毛、清理、濕潤后現(xiàn)澆混凝土，連接墩柱與承臺。

待承臺混凝土強度達(dá)到設(shè)計要求后，對連續(xù)千斤頂進(jìn)行卸載，完成墩柱糾偏。

5 結(jié)語

為解決大偏位橋墩拆除重建的資源浪費及拆除重建施工對交通影響大、功效低的難題，基于快速化施工、環(huán)保節(jié)能的施工理念，提出了一種通過沿墩底打斷，提升糾偏墩柱后重利用的大偏位墩柱糾偏復(fù)位方法。

（1）研制了由提升裝置以及糾偏裝置組成的大偏位墩柱糾偏復(fù)位裝置。

（2）提出了由墩柱分割處置、墩柱豎向糾偏、墩柱水平糾偏、墩柱承臺連接四步組成的混凝土連續(xù)箱梁橋轉(zhuǎn)體施工工藝。

采用該技術(shù)完成了某橋梁墩柱的大偏位糾偏，施工期間節(jié)約了大量工期和成本，有效降低了能耗和環(huán)境污染，具有較好的社會經(jīng)濟效益和推廣應(yīng)用價值。

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