既有寧啟線35號橋病害分析與整治

蘇欣羽

(中鐵上海設計院集團有限公司，上海 200070)

1 橋梁設計概況

既有35號橋位于余家營—儀征區間內，跨越后胥河，橋梁全長62.42 m。橋墩為圓柱形橋墩，橋臺為T形橋臺，墩臺基礎均采用φ0.8 m鉆孔樁。新建后胥河中橋與既有35號橋延河道方向對孔布置，橋梁全長61.47 m。橋墩為圓柱形橋墩，橋臺為矩形空心橋臺，墩臺基礎均采用φ1.0 m鉆孔樁。既有35號橋與新建后胥河中橋的平面關系見圖1。

橋址處30 m厚度內為第四系全新統沖積黏性土、第三系上新統圓礫土以及白堊系泥質砂巖，地基土的基本設計參數見表1。

圖1 既有35號橋與新建后胥河中橋橋址平面

2 橋梁病害情況

在寧啟復線修建過程中，既有線路基段軌道幾何結構持續發生變化，既有橋0號橋臺梁縫持續縮小直至梁端頂緊，全橋各孔間梁縫與竣工圖相比均明顯縮小;第一孔梁固定支座下板螺栓剪斷，下板松動，支座吊空，局部有平面內扭轉;橋梁兩端路基沉降明顯，錐體護坡頂部破裂，與臺后路基已形成明顯臺階。根據上海鐵路局工務檢測所的檢查，既有35號橋現場病害實測數據如表2所示。

表1 地質資料參數

表2 病害情況實測數據匯總

3 病害原因分析

3.1 既有橋設計情況

既有35號橋的橋梁墩、臺設計基本參數及計算結果見表3。

表3 橋梁設計基本參數

根據計算結果，既有35號橋的墩臺剛度均滿足規范要求(即橋墩剛度＞100 kN/cm，橋臺剛度＞1 500 kN/cm)。

3.2 病害模擬計算情況

(1)考慮臺后土體加固

根據竣工圖，既有橋臺后范圍內采用粉噴樁加固，按照《鐵路橋涵地基與基礎設計規范》規定，地基比例系數m按5 000 kPa/m2取值。不考慮附加水平力作用，采用m法計算荷載作用下樁基礎變形情況，結果見表4。

表4 m=5 000 kPa/m2時荷載作用下樁基礎變形情況

根據計算結果，推算橋臺頂水平位移為0.3～0.4 cm，僅為實際發生位移值的4%。

(2)不考慮臺后土體加固

按照《鐵路橋涵地基與基礎設計規范》的規定，淤泥質黏土的地基比例系數m按1 000 kPa/m2取值。不考慮附加水平力作用，采用m法計算荷載作用下樁基礎變形情況，結果見表5。

表5 m=1 000 kPa/m2時荷載作用下樁基礎變形情況

根據計算結果，推算橋臺頂水平位移為0.6～0.7 cm，為實際發生位移值的10%。

(3)考慮臺后附加水平力

荷載計算時，增加軟土地區臺后路基填土對基礎產生附加水平力，采用側壓力系數法對附加水平力進行計算。側壓力系數法是按彈性半無限空間理論計算橋頭路基填土自重對地基產生的附加豎向壓力，然后乘以側壓力系數，求得地基基礎上的附加水平側壓力。計算結果見表6。

根據計算結果，考慮臺后附加水平力后，臺頂位移增加至1.2～1.3 cm，約為實際發生位移值的20%。

(4)考慮沖刷產生的自由樁長

根據實際位移情況，假設了由于河道泄洪可能導致出現的自由樁長，地基比例系數m按1 000 kPa/m2取值，不考慮附加水平力作用，采用m法計算荷載作用下樁基礎變形情況，結果見表7。

表6 考慮臺后水平力時的變形情況

表7 假定自由樁長后橋梁荷載作用下樁基礎變形情況

經試算，當自由樁長L0=7.5時，臺頂水平位移值與實際發生值基本接近，此時計算模型的受力情況基本接近于實際的結構狀態。在此狀態下，樁身混凝土最大應力為8.78 MPa，鋼筋最大應力為148.73 MPa，均在規范允許范圍內，據此可以推斷樁基礎尚未出現結構破壞性變形。

3.3 病害原因分析

根據上述計算分析結果與實際病害測量值的對照，可以初步判斷本橋病害原因是由于橋址處地質情況較差，流塑狀淤泥質粉質黏土層厚較深，整體河道及岸坡穩定性較差。既有橋臺后荷載不均衡，河岸兩側土體受后胥河河道泄洪沖刷影響向河中心處滑移，推動橋臺及橋墩位移所導致。同時，在新建橋施工過程中擾動了橋址周圍的土體，加劇了河道的滑移趨勢。因線路與河流斜交，故墩、臺會同時發生縱向及橫向位移。

4 病害整治辦法

病害整治的主要原則是:在橋墩基礎處采用“縱向頂撐，橫向限位”的方法，固定墩臺防止繼續滑移。同時采用頂推等方法，將已經產生滑移的墩臺盡量恢復原位，必要時采用鏈鋸鋸除橋臺部分胸墻，保證正常運營時的梁縫。根據此原則，采取了以下措施進行病害整治:

①在臺尾架設便梁，挖除臺后路基土，對臺后土壓力進行卸載。用高壓旋噴樁機具施工臺后應力釋放孔，進行應力釋放。在對臺后土體卸載的同時，在3號橋臺外側施工橫向限位承臺下鉆孔樁基礎。

②施工橋墩基礎承臺間連地梁和系梁，在系梁上設置連桿，安裝千斤頂，對橋墩承臺施加頂力，進行糾偏復位。

③施工橋臺與橋墩之間連地梁下鉆孔灌注樁，然后澆筑承臺間連地梁和系梁，在靠近橋臺側系梁上位置設置連桿，安裝千斤頂，同時對兩側橋臺承臺施加頂力，進行糾偏復位。

④在既有35號橋3號臺外側，澆筑橫向限位承臺。

⑤采用輕質混凝土對應力釋放孔進行填充，對臺后土體進行加固。

⑥既有橋橋墩植筋后采用鋼筋混凝土包箍，將橋墩直徑加大至2.5 m，以增加橋墩剛度。

⑦采用鏈鋸鋸除橋臺部分胸墻，對梁體進行糾偏復位，對支座進行整修更換，恢復1號、2號墩上梁縫，0號、3號臺上梁縫。

⑧在橋址及上、下游25 m范圍內，進行河床鋪砌，防止河道水流沖刷。

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