蘇 龍，周禮平

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司，貴州貴陽，550001)

某空心薄壁橋墩維修加固方案探討

蘇 龍，周禮平

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司，貴州貴陽，550001)

某空心薄壁橋墩由于受到爆破飛濺塊石的撞擊，導(dǎo)致橋墩墩壁被砸穿并出現(xiàn)3 m×2.3 m的孔洞。以該空心薄壁橋墩為工程背景，對橋墩病害進(jìn)行了全面檢測和分析，得出了采用在薄壁橋墩內(nèi)部灌自密實混凝土和外部外包鋼筋混凝土兩種加固方案。通過對兩種加固方案的反復(fù)比選和探討，最終采用了安全可靠、經(jīng)濟(jì)實用的維修加固方案。該事故的應(yīng)急搶險維修加固方案為高速公路橋梁的養(yǎng)護(hù)和類似橋梁的維修加固提供了寶貴經(jīng)驗。

空心薄壁橋墩;自密實混凝土;維修加固

0 引言

白層大橋上部構(gòu)造采用(4×40+4×30)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁，為先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)，共分2聯(lián)，下部構(gòu)造橋墩采用雙柱墩、實心墩、空心薄壁墩，樁基礎(chǔ);橋臺采用U臺擴(kuò)大基礎(chǔ)。其中3#墩為空心薄壁墩，墩梁固結(jié)，墩高68.35 m。由于爆破公司在白層大橋0#臺旁進(jìn)行爆破施工，飛濺出來的塊石砸中3#橋墩，造成3#橋墩嚴(yán)重受損(現(xiàn)場照片見圖1)，對橋梁安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅?，F(xiàn)場立即采取了封閉交通的管制措施，同時業(yè)主要求對該橋進(jìn)行應(yīng)急搶險檢測和維修加固處理。

圖1 破損后的3#橋墩

1 外觀檢測

1.1 橋梁病害現(xiàn)狀

(1)上部結(jié)構(gòu)

發(fā)現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)僅有1#～4#主梁跨中底部出現(xiàn)一條長3 m，寬0.08 mm的縱向裂縫，其它部位未出現(xiàn)明顯病害。

(2)下部結(jié)構(gòu)

通過對該橋第1聯(lián)下部結(jié)構(gòu)的病害檢測，發(fā)現(xiàn)2#橋墩承臺角部位置出現(xiàn)37 cm×50 cm×47 cm的局部缺陷;3#墩蓋梁順橋向小樁號側(cè)、大樁號側(cè)均出現(xiàn)豎向裂縫，最大裂縫寬度0.3 mm;3#橋墩順橋向小樁號側(cè)出現(xiàn)3 m×2.3 m的不規(guī)則孔洞，并在小樁號一側(cè)與右側(cè)面的交界位置出現(xiàn)3.3 m× 0.68 m的局部混凝土破損;小樁號側(cè)和橫橋向右側(cè)均出現(xiàn)豎向裂縫，最大裂縫寬度達(dá)到1.5 mm，詳見圖2。

1.2 承載能力驗算

通過對橋墩進(jìn)行病害檢測，并對橋墩截面進(jìn)行折減換算，采用結(jié)構(gòu)分析軟件對3#橋墩進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，計算參數(shù)根據(jù)《白層大橋二階段施工圖紙》進(jìn)行選取。通過計算，事故發(fā)生前后3#橋墩孔洞位置抗壓承載能力與荷載效應(yīng)計算見表1所示，通過抗壓承載能力系數(shù)可以看出，事故發(fā)生后3#橋墩的承載能力大幅降低，由 5.89降低到3.29。

表1 3#橋墩計算結(jié)果對比表

1.3 檢測結(jié)論

根據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG /TH21-2011)，3#橋墩構(gòu)件評分為43分。該構(gòu)件技術(shù)狀況評定為四類，故必須對該橋進(jìn)行交通管制，并對3#墩進(jìn)行加固處理，2#橋墩承臺局部缺陷采用修補(bǔ)處理，而1#～4#主梁和3#墩蓋梁裂縫均屬于原有施工裂縫，與本次事故無關(guān)，可對其裂縫采用封閉和灌漿處理。

2 維修加固方案

在對3#橋墩進(jìn)行維修加固前，根據(jù)主梁、墩柱、承臺和蓋梁的病害現(xiàn)狀，對1#～4#主梁和3#蓋梁出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行封閉、灌漿處理，對2#墩承臺角部位置的局部缺陷采用環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。

本文重點(diǎn)分析和研究3#薄壁橋墩的維修加固處理方案，考慮到該橋3#橋墩承臺樁基礎(chǔ)已經(jīng)嵌入中風(fēng)化灰?guī)r，地質(zhì)條件好，經(jīng)計算，橋墩增加一定自重，樁基承載能力依然能滿足要求。故本文提出了內(nèi)部灌自密實混凝土和外部外包鋼筋混凝土兩種維修加固方案。

2.1 內(nèi)部灌自密實混凝土

3#墩柱被砸孔洞后，孔洞等處部分鋼筋失去作用，部分截面減小，墩柱的抗壓承載力、穩(wěn)定性減小，為了增大墩柱承載力，將1#隔板以下空心段設(shè)計為實心墩，即1#隔板以下填充自密實混凝土，對破損的孔洞進(jìn)行局部植筋并修復(fù)，使新老混凝土粘結(jié)后形成整體，共同承受該橋上部構(gòu)造恒載及活荷載。具體施工流程見圖3。

2.2 外部外包鋼筋混凝土

由于被砸橋墩孔洞處部分豎向主筋從套筒內(nèi)脫落，且部分鋼筋出現(xiàn)彎曲、斷裂等情況，應(yīng)對彎曲鋼筋進(jìn)行拉直處理，套筒與主筋應(yīng)進(jìn)行規(guī)范的有效連接，對斷裂鋼筋應(yīng)進(jìn)行焊接處理并采用C50混凝土對孔洞進(jìn)行修復(fù)，最后在橋墩底部20 m高度范圍內(nèi)通過植筋并外包厚度為20 cm鋼筋混凝土，通過增大薄壁橋墩的截面，達(dá)到提高承載能力的目的。其橋墩橫斷面布置圖見圖4。

圖3 3#橋墩維修加固方案一施工流程圖

圖4 3#橋墩維修加固方案二橫斷面布置圖(單位:cm)

3 維修加固方案比選

通過對該橋病害原因分析，針對應(yīng)急搶險工程的實際特點(diǎn)，在維修加固設(shè)計階段對3#橋墩上述兩種維修加固方案進(jìn)行了詳細(xì)比選，并在專家評審會上經(jīng)過激烈討論和研究，最終確定方案一作為3#橋墩的維修加固方案，詳見表2。

4 結(jié)語

本文根據(jù)事故橋梁應(yīng)急搶險檢測病害的分析，提出了對3#橋墩進(jìn)行維修加固的兩種方案，并從工期、造價和施工優(yōu)缺點(diǎn)等方面進(jìn)行了比較，最終確定的方案一不僅經(jīng)濟(jì)適用、工期短，同時其加固效果極好。維修加固后的荷載試驗檢測結(jié)果表明加固后的橋墩承載能力及其它各項指標(biāo)均能滿足設(shè)計荷載等級要求。其維修加固方案為高速公路橋梁的養(yǎng)護(hù)和類似橋梁維修加固提供了寶貴經(jīng)驗。

U445.7+2

B

1009-7716(2015)04-0135-02

2014-12-12

蘇龍(1981-)，男，湖南益陽人，碩士，高級工程師，從事橋梁檢測、維修、加固工作。

表2 方案比選表