水晶明

（中鐵二十五局集團第二工程有限公司 江蘇南京 210046）

1 工程概況

白臘寨2＃四線大橋處于白臘寨四線明硐與營盤山隧道之間，橋長265.28 m，最大墩高37 m。橋上線路為四線變?nèi)€，設(shè)計采用（1×24＋1×32＋6×32）m連續(xù)梁。4?！?＃墩樁基按摩擦樁設(shè)計，其余墩按柱樁基礎(chǔ)設(shè)計。橋址區(qū)斜坡較陡，砂巖夾泥（頁）巖全風(fēng)化帶厚度較大。受近幾年降雨量增大尤其是雨季長時間持續(xù)降雨的影響，斜坡覆土及基巖全風(fēng)化帶容重增加、力學(xué)強度降低，加之人工棄土和攔石墻加載的不利影響，攔石墻與橋梁范圍巖土體（覆土及砂巖夾泥巖全風(fēng)化帶）產(chǎn)生向右側(cè)的蠕動變形（未形成滑動面），進而推擠橋梁承臺向右側(cè)偏移。經(jīng)一年坡面及橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，期內(nèi)發(fā)生了30～40 mm的橫向位移；3號墩墩頂豎向下沉20～30 mm，同時3號墩附近出現(xiàn)梁底裂紋、掉皮、支座灌漿層開裂等病害情況。橋址地形及地質(zhì)構(gòu)造如圖1所示。

圖1 橋址地形及地質(zhì)構(gòu)造

2 整治施工總體步驟

為防止邊坡在雨季繼續(xù)發(fā)生周期性蠕變累積對橋梁安全造成不利影響，應(yīng)在下一個雨季前實施完成綜合整治，徹底阻止病害繼續(xù)發(fā)展，確保鐵路長期運營安全。

（1）為預(yù)防坡體蠕變及3號墩側(cè)臨時樁基開挖期間的擾動引起3號墩產(chǎn)生較大幅度沉降危及梁體和運營安全，首先對3號墩梁體進行適度頂升，為后續(xù)整治過程中可能出現(xiàn)的擾動預(yù)留變形富裕量。

（2）3號墩第一次頂梁完成后，在3號墩兩側(cè)施工8根臨時支撐柱用樁基（永臨結(jié)合），安裝鋼管混凝土支撐柱排架，并采用千斤頂與梁部頂緊，使新增支撐柱與3號墩共同受力。

（3）利用3號墩側(cè)新增的8根臨時樁基對承臺幫寬包護，對3號墩基礎(chǔ)進行加強。

（4）對梁體進行整體頂升，更換支座上墊板并解除2～7號墩橫向約束，橫向調(diào)整梁體回位，釋放梁體應(yīng)力應(yīng)變，為邊坡施工時墩臺變形預(yù)留冗余度。

（5）對邊坡進行加固整治，阻止蠕變繼續(xù)發(fā)生。

（6）邊坡整治完成后，對連續(xù)梁進行整體頂升及橫向二次糾偏，使梁體及軌道線形盡量恢復(fù)至設(shè)計狀態(tài)，并對梁體裂紋、掉皮、支座灌漿層開裂等細小病害進行修補。

3 病害整治關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 梁體臨時頂升

在3號墩臨時支撐方案施工前，先對3號墩支座進行頂升，消除大部分支座沉降引起的梁體不利受力情況，為后續(xù)整治過程中可能出現(xiàn)的擾動預(yù)留變形富裕量。根據(jù)目前觀測的沉降量（20～24 mm），以及橫向支座限位擋塊的高度 （35～50 mm），確定初步頂升20 mm。3號墩梁體頂升后，在梁體底部抄墊鋼支撐，防止意外落梁［1］。采用鋼墊塊進行臨時支撐，在梁底設(shè)置鋼墊板，墩頂設(shè)置鋼墊塊，鋼墊塊和鋼墊板之間設(shè)置聚四氟乙烯滑板。臨時支撐布置如圖2所示。

圖2 臨時支撐布置

3.2 3號墩支撐排架技術(shù)方案

3號墩附近設(shè)置臨時支撐，防止3號墩發(fā)生意外落梁危及梁體和運營安全。該臨時支撐需要滿足三個條件：一是足夠的承載能力和剛度；二是合理的位置；三是支架基礎(chǔ)距離既有樁基需有合理凈距。支架方案選型見表1。

表1 支架方案選型

在承臺附近選取支撐點雖然對梁體受力有利，但基礎(chǔ)距既有樁基太近，基礎(chǔ)施工對既有樁基礎(chǔ)影響巨大，需在兩者之間尋找合適位置。根據(jù)地質(zhì)最新評估資料，在距既有樁基3.7 m凈距（2.5倍樁徑）設(shè)置臨時支墩可行，具體方案如下：

設(shè)置8根φ1 200×10 mm鋼管，內(nèi)填C40微膨脹混凝土，墩縱向設(shè)置兩層φ900×10 mm鋼管連接，橫向設(shè)置3層φ500×10 mm連接，并設(shè)置型鋼剪刀撐，保證臨時墩穩(wěn)定性。在橫梁上對應(yīng)箱梁腹板位置設(shè)置臨時支點，并在臨時支點前后側(cè)布設(shè)千斤頂。臨時墩采用1.75×2 m挖孔樁基礎(chǔ)，挖孔樁基礎(chǔ)在病害整治完成后作為3號墩永久基礎(chǔ)。在挖孔樁上設(shè)置深部位移監(jiān)測裝置，進行深部位移監(jiān)控。臨時支點和千斤頂上方設(shè)置聚四氟乙烯板，保證梁體可自由變形，避免對臨時支墩產(chǎn)生縱橫向力等不利影響。支架布置如圖3所示。

圖3 臨時支撐排架布置

3.3 橋墩基礎(chǔ)幫寬加固

地質(zhì)補勘揭示因差異風(fēng)化，3號墩樁端以下的強（全）風(fēng)化夾層局部有增厚現(xiàn)象，厚7.0 m，距離樁端最小距離約1 m，地表水沿破碎巖體下滲后導(dǎo)致樁端下伏強（全）風(fēng)化砂巖夾泥巖、頁巖進一步軟化，可能會產(chǎn)生塑性流變或壓縮。因此，對3號墩基礎(chǔ)采取幫寬加樁措施。

利用既有承臺四周1.75×2 m臨時支撐挖孔樁，植筋幫寬承臺，輔助既有橋墩基礎(chǔ)共同受力，抑制沉降。挖孔樁按 1、3、5、7和 2、4、6、8分兩批施工，如圖4所示。

圖4 基礎(chǔ)幫寬加固斷面示意

3.4 箱梁頂升糾偏

（1）頂升流程

頂升流程如圖5所示。

圖5 頂升流程

（2）頂升控制系統(tǒng)

采用PLC計算機液壓同步頂升控制系統(tǒng)。通過稱重由液壓千斤頂精確地按照橋梁的實際荷重，平穩(wěn)頂舉梁體，使頂升過程中橋梁受到的附加應(yīng)力下降至最低，同時液壓千斤頂根據(jù)位置進行分組，與相應(yīng)的位移傳感器（光柵尺）組成位置閉環(huán)，以便控制橋梁頂升的位移和姿態(tài)，同步精度為±0.1 mm，確保頂升時梁體結(jié)構(gòu)安全［2－5］。

根據(jù)梁體結(jié)構(gòu)及支座布置位置，在每孔簡支箱梁單側(cè)布置4臺豎向頂升及橫移一體裝置，在每孔T梁單側(cè)布置1臺豎向頂升及橫移一體裝置，每組設(shè)1個位移監(jiān)控控制點。頂升安全儲備系數(shù)不小于1.6。頂升橫移裝置構(gòu)造如圖6所示［6－10］。

圖6 頂升橫移裝置構(gòu)造

（3）頂升反力基礎(chǔ)及頂升上部支撐點

利用原橋墩頂部作為豎向頂升千斤頂反力基礎(chǔ)，墩柱頂面用砂漿找平并墊20 mm厚鋼板作為下支撐點；梁底部用20 mm厚鋼板墊平作為整體頂升千斤頂上支撐點。通過支墊厚鋼板增大千斤頂對梁底和橋（墩）臺混凝土的接觸面積，確保強度安全系數(shù)大于1.5，避免應(yīng)力集中對梁底造成破壞。頂升橫移一體裝置下部鋼板與橫向水平千斤頂連接為整體，下部鋼板作為水平頂推的反力結(jié)構(gòu)［11］。

（4）同步頂升監(jiān)測系統(tǒng)布置

同步頂升前，采用拉線式位移傳感器安裝在支座兩側(cè)位置處，每個支座處安裝1個傳感器。頂升前先對監(jiān)控點高程及平面坐標的原始數(shù)據(jù)進行測量記錄，以便及時掌握高程變化情況。為避免上部結(jié)構(gòu)因受力不均勻和頂升不同步造成的豎向變形超出現(xiàn)狀橋梁撓度，必須保證每墩臺的所有千斤頂同步頂升，頂升高度偏差小于1 mm。通過傳感器反饋的數(shù)據(jù)可以直觀地觀測異常數(shù)據(jù)，且同步頂升系統(tǒng)可以第一時間對超限點位做出緊急處理［12］。

（5）豎向頂升

試頂完成后，觀察若無問題，則可以進行正式頂升。正式豎向頂升以1 mm／次進行，每頂升1 mm后檢查支座是否脫空，直至支座全部脫空后結(jié)束頂升，進入飽壓狀態(tài)。整個頂升過程通過PLC同步頂升系統(tǒng)控制，監(jiān)測點同步誤差控制1 mm以內(nèi)。依據(jù)電腦采集的數(shù)據(jù)，利用油泵的液壓油輸出量進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)頂升速度、高度的控制。頂升速度不大于1 mm／min。整體頂起梁體至設(shè)計高程立即停止，關(guān)閉鎖止閥。

（6）橫向移梁

頂推滑移面設(shè)置在頂升橫移一體裝置內(nèi)部，采用兩塊鋼板鑲嵌為一體，接觸面拋光后涂抹潤滑油，經(jīng)過試驗?zāi)Σ料禂?shù)約為0.1。橫移千斤頂利用既有支座墊石做為反力點，當(dāng)豎向頂升達到設(shè)計值后進行梁體橫向頂推。

（7）更換支座上座板、調(diào)整支座

橋梁支座由于受到梁體橫向位移和豎向沉降影響，需要更換4?！?0＃墩支座上座板，同時加大多向活動支座、橫向活動支座橫向位移量，并對固定支座、縱向活動支座設(shè)置橫向可調(diào)整套環(huán)，以適應(yīng)可能出現(xiàn)的橫向變形。

支座更換時，待橫向頂梁達到設(shè)計要求時，支座上座板螺栓卸載后，松開支座上座板螺栓，在支座上座板與梁體脫開后采用橫向千斤頂卸載，梁體自由橫向變形后，將原上座板沿順橋向取出，將支座位置及周圍雜物清理干凈，更換新定制的支座上座板。

（8）落梁

支座更換處理施工完畢，各墩支座根據(jù)上下座板相對位置進行校準后，各豎向千斤頂同時繼續(xù)向上頂升1 mm，油缸緩慢回收，同步分級抽取臨時鋼支撐及墊板，緩慢落梁就位。落梁時由現(xiàn)場頂升總指揮統(tǒng)一指揮，以2 mm為一級緩慢回落，逐級退出臨時支撐墊塊，使梁體均勻落下。梁體下落后應(yīng)仔細檢查支座是否有懸空現(xiàn)象，如果發(fā)生懸空，需重新將梁體同步頂起，在懸空支座下夾墊相應(yīng)規(guī)格鋼板。

（9）軌道調(diào)整

因梁體調(diào)整后原軌道會出現(xiàn)水平和方向偏差，根據(jù)鐵路技術(shù)規(guī)范要求對線路進行調(diào)整。達到要求后方可開通線路，并逐步由慢行提速至常規(guī)運行速度。

4 結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測分析

變形整治完成后，對梁面和軌道沉降、位移變形進行持續(xù)觀測，驗證整治效果，確保鐵路運營安全。

4.1 橋梁橫向變形監(jiān)測與分析

利用橋梁竣工建立的軌道控制網(wǎng)CPⅢ，對橋面位移變形進行持續(xù)變形觀測。各墩位移如圖7所示。

圖7 各墩橫向位移變形曲線

移梁后，全橋梁體基本歸位，達到規(guī)范要求。

4.2 橋梁豎向變形監(jiān)測與分析

利用軌道控制網(wǎng)CPⅢ對橋梁沉降變形進行持續(xù)觀測。橋面沉降變形呈周期性振蕩趨勢，但無明顯發(fā)展趨勢。周期性振蕩是由于溫度變化導(dǎo)致墩身伸縮所致。

5 結(jié)束語

本工程通過對坡體、承臺進行加固，結(jié)合箱梁頂升校正技術(shù)對橋梁進行綜合整治，有效控制橋梁沉降和位移，確保了整治期鐵路運營安全，恢復(fù)了鐵路橋梁、線路的設(shè)計狀態(tài)，并結(jié)合工后監(jiān)測數(shù)據(jù)驗證了整治技術(shù)方案的可行性。

（1）采取兩階段頂升校正、二次糾偏調(diào)整技術(shù)，有效確保整個加固整治期間高速鐵路的運營安全，使梁體及軌道線形恢復(fù)至設(shè)計狀態(tài)。

（2）通過持續(xù)的變形觀測，對加固整治措施的有效性進行跟蹤驗證，證明經(jīng)過整治加固后，橋梁結(jié)構(gòu)變形在允許誤差之內(nèi)，驗證了本沉降變形病害整治技術(shù)可靠有效。

（3）為確保鐵路長期運營安全，必須對邊坡蠕變位移情況進行長期監(jiān)測，防止因雨水、地震等因素影響導(dǎo)致變形超標，影響橋梁結(jié)構(gòu)安全，并及時根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)對山體采取進一步的加固措施。