某空心薄壁橋墩維修加固方案探討

蘇 龍，周禮平

(貴州省交通規劃勘察設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

(貴州省交通規劃勘察設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，導致橋墩墩壁被砸穿并出現3 m×2.3 m的孔洞。以該空心薄壁橋墩為工程背景，對橋墩病害進行了全面檢測和分析，得出了采用在薄壁橋墩內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比選和探討，最終采用了安全可靠、經濟實用的維修加固方案。該事故的應急搶險維修加固方案為高速公路橋梁的養護和類似橋梁的維修加固提供了寶貴經驗。

空心薄壁橋墩;自密實混凝土;維修加固

0 引言

白層大橋上部構造采用(4×40+4×30)m預應力混凝土連續T梁，為先簡支后結構連續，共分2聯，下部構造橋墩采用雙柱墩、實心墩、空心薄壁墩，樁基礎;橋臺采用U臺擴大基礎。其中3#墩為空心薄壁墩，墩梁固結，墩高68.35 m。由于爆破公司在白層大橋0#臺旁進行爆破施工，飛濺出來的塊石砸中3#橋墩，造成3#橋墩嚴重受損(現場照片見圖1)，對橋梁安全構成嚴重威脅?，F場立即采取了封閉交通的管制措施，同時業主要求對該橋進行應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 橋梁病害現狀

(1)上部結構

發現上部結構僅有1#～4#主梁跨中底部出現一條長3 m，寬0.08 mm的縱向裂縫，其它部位未出現明顯病害。

(2)下部結構

通過對該橋第1聯下部結構的病害檢測，發現2#橋墩承臺角部位置出現37 cm×50 cm×47 cm的局部缺陷;3#墩蓋梁順橋向小樁號側、大樁號側均出現豎向裂縫，最大裂縫寬度0.3 mm;3#橋墩順橋向小樁號側出現3 m×2.3 m的不規則孔洞，并在小樁號一側與右側面的交界位置出現3.3 m× 0.68 m的局部混凝土破損;小樁號側和橫橋向右側均出現豎向裂縫，最大裂縫寬度達到1.5 mm，詳見圖2。

1.2 承載能力驗算

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

表1 3#橋墩計算結果對比表

1.3 檢測結論

根據《公路橋梁技術狀況評定標準》(JTG /TH21-2011)，3#橋墩構件評分為43分。該構件技術狀況評定為四類，故必須對該橋進行交通管制，并對3#墩進行加固處理，2#橋墩承臺局部缺陷采用修補處理，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，可對其裂縫采用封閉和灌漿處理。

2 維修加固方案

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

本文重點分析和研究3#薄壁橋墩的維修加固處理方案，考慮到該橋3#橋墩承臺樁基礎已經嵌入中風化灰巖，地質條件好，經計算，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、穩定性減小，為了增大墩柱承載力，將1#隔板以下空心段設計為實心墩，即1#隔板以下填充自密實混凝土，對破損的孔洞進行局部植筋并修復，使新老混凝土粘結后形成整體，共同承受該橋上部構造恒載及活荷載。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脫落，且部分鋼筋出現彎曲、斷裂等情況，應對彎曲鋼筋進行拉直處理，套筒與主筋應進行規范的有效連接，對斷裂鋼筋應進行焊接處理并采用C50混凝土對孔洞進行修復，最后在橋墩底部20 m高度范圍內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，針對應急搶險工程的實際特點，在維修加固設計階段對3#橋墩上述兩種維修加固方案進行了詳細比選，并在專家評審會上經過激烈討論和研究，最終確定方案一作為3#橋墩的維修加固方案，詳見表2。

4 結語

本文根據事故橋梁應急搶險檢測病害的分析，提出了對3#橋墩進行維修加固的兩種方案，并從工期、造價和施工優缺點等方面進行了比較，最終確定的方案一不僅經濟適用、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果表明加固后的橋墩承載能力及其它各項指標均能滿足設計荷載等級要求。其維修加固方案為高速公路橋梁的養護和類似橋梁維修加固提供了寶貴經驗。

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