高速公路某互通立交橋撞擊受損后應急處治措施

何金緯

（中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西西安710000）

1 項目概況

該橋位于G98 海南環島高速公路東線，是一座上跨地方公路的1m×16m 互通立交橋。近年來，隨著橋下地方公路改建路面抬高，橋下凈空已嚴重不足，導致該橋梁底多次被地方公路貨車撞擊受損，影響到橋梁結構安全。為保證橋梁的安全運營，需對該橋進行處治受損主梁、提高橋下凈空的一系列改造措施。

1.1 橋梁基本情況

橋梁全長29.04m，斜度90 度，上部結構為1m×16m 鋼筋混凝土T 梁，下部結構為砌體結構重力式橋臺、擴大基礎。該橋于1995年12月建成通車后，經過拼寬擴建，于1999年10月擴建通車至今。擴建前，上部橫向布置12 片鋼筋混凝土T 梁，左右幅橋面總寬18.5m。擴建后，全幅橫向布置17 片T 梁，橋面總寬26.4m。設計荷載：汽車—超20 級，掛—120。橋下有一條下穿路，設計凈空為4.5m。

下穿公路路面抬高后，現場實測橋下凈空最小處僅為4.2m，該橋上部結構先后三次受貨車撞擊，其中部分T 梁受損嚴重，已經影響到行車安全。

1.2 項目前期勘察情況

該橋撞擊受損后，為進一步掌握病害狀況及橋梁技術狀況等級，業主委托檢測公司對該橋進行了全面的病害檢查，檢查結果顯示：中上部承重構件技術狀況等級為5 類，其中12#、13#、14#、17#梁跨中底部破損嚴重，主筋斷裂，嚴重影響橋梁的使用性能和安全，根據《公路橋梁技術狀況評定標準》（JTG/T H21—2011）第4.1.8 規定“全橋總體技術狀況等級評定時，當主要部件評分達到4 類或5 類且影響橋梁安全時，可按照橋梁主要部件最差的缺損狀況評定”，故該橋總體技術狀況等級評定為5 類，并建議對該橋進行改建或重建，及時關閉交通。

該橋所在G98 海南環島高速公路東線為運營期高速公路，是海南東部沿海的一條“經濟走廊”（黃金旅游通道、瓜果蔬菜運輸通道），是博鰲亞洲論壇年會等一系列國際、國內重要活動的必經之路。業主單位綜合考慮社會影響、項目投資、工期、后期改擴建等因素，確定此次處治設計橋下凈空維持原設計標準4.5m，并建議處治方案盡量減小對G98 高速公路的影響。

2 處治方案

針對以上問題及相關情況，此次處治的加固目標：處治損壞的主梁，消除安全隱患；采取措施，恢復橋下4.5m 凈空。

2.1 處治總體思路

考慮該橋實際情況，分析如下：

一是上部結構受損嚴重，已無加固的必要，應進行更換；二是下穿公路無下挖條件，恢復橋下凈空應在該橋上采取措施；三是加固方案應盡量縮短封閉交通的時間，在保證結構安全使用的前提下應盡量利用原結構，不能利用的應選擇需封閉交通時間較短的處治方案。

綜上所述，確定此次應急處治總體思路為：

一是拆除重建上部結構，利用下部結構處治損壞主梁；二是通過抬高主梁恢復橋下凈空；三是為縮短封閉交通的時間，新建的上部結構采用預制結構，為盡量減小橋面抬升高度，新建的上部結構采用同跨徑梁高較小的梁體；四是處治由于拆除重建上部結構與抬高橋面導致的其余問題。

2.2 處治方案要點

2.2.1 拆除重建上部結構

（1）為徹底處治原T 梁撞擊受損，保證橋梁安全，此次采用更換上部結構的處治方案；

（2）考慮減小封閉交通的時間，更換的主梁采用預制結構，新梁在梁場提前預制完畢，待原梁拆除后，可直接安裝新梁；

（3）由于恢復橋下凈空需抬高橋面，為減小橋面抬高后對路面縱斷面的影響，應盡量減小橋面抬升高度，故更換主梁時，選擇相同跨徑梁高較小的預應力混凝土空心板。

2.2.2 恢復橋下凈空

該橋橋下凈空最低處為4.2m，此次更換的上部結構空心板梁高為0.85m。為達到恢復橋下凈空4.5m的設計目標，并留有一定富余，需對該橋上部結構整體抬升0.4m，處治后橋面比原橋面抬高0.15m。凈空最低處改造前后參數見表1。

表1 凈空最低處改造前后參數一覽表

此次采用對原橋臺臺帽進行拆除重建，抬高空心板支撐位置的方案，從而實現梁底抬高0.4m 的目標，具體方案為：拆除原橋臺帽、背墻、側墻，在原橋臺身上重新澆筑臺帽、背墻、側墻，新做臺帽頂部較原臺帽頂部高出0.4cm，為確保新澆混凝土與原臺身緊密結合，需在臺身內種植鋼筋。恢復橋下凈空示意圖如圖1所示。

圖1 恢復橋下凈空示意圖(單位：cm）

2.2.3 更換上部結構后原橋結構加固補強

（1）鋼筋混凝土加厚層+注漿錨桿加固橋臺

（a）原鋼筋混凝土T 梁上部恒載為4992.9kN，更換為預應力混凝土空心板后上部恒載為7335.20kN，上部結構恒載增加約47%。

（b）該橋下部結構為砌體結構重力式橋臺，圬工結構在基礎條件較好的前提下，具有較好的承載能力，但結構整體性較差，特別是抗剪切能力、局部抗推力較差。

（c）因該橋基礎資料缺失，并且橋臺砌體的強度目前無法檢測和確定，導致無法對原橋臺進行精確的結構驗算。更換上部結構恒載增加較大，并考慮砌體結構重力式橋臺的自身缺陷，需對原下部結構橋臺進行加固補強。

具體加固方案為：采用鋼花管注漿工藝，在橋臺側墻、前墻打入鋼花管并注入水泥漿，對橋臺臺后填土進行加固補強（見圖2）；提高臺后填土的整體性和穩定性，減小臺后土壓力對砌體結構橋臺的影響（見圖3）；同時通過增設勁性骨架以及加厚層，對既有橋臺臺身進行加固補強，提高臺身的整體性和穩定性（見圖4）。從定性上分析，不考慮注漿的強度提高因素，僅考慮臺身截面面積的增大因素，加固后臺身的抗彎性能將提高到原臺身的1.33～1.73 倍以上。

圖2 橋臺鋼花管注漿示意圖(單位：cm）

圖3 臺身補強層鋼筋示意圖(單位：cm）

圖4 臺身勁性骨架鋼筋示意圖(單位：cm）

（2）對橋臺處地基進行注漿處理

該橋原上下部恒載約為36970kN，更換上部結構、加固下部結構后恒載約為39758.64kN，該橋地基以上結構物恒載增加。根據前期地質勘查報告，該橋主要持力層為粉質黏土，地基承載力基本容許值為180kPa。在設計時，分別計算了改造前、改造后所需的地基承載力，其中實測地基承載力不滿足加固后要求，需對地基進行壓漿處理，通過壓漿的擠密、固結作用來增強基底土的承載力，注漿后地基承載力滿足要求。

基礎驗算計算方法為：

（a）手算加固改造后地基以上荷載（上、下部結構恒載、汽車荷載），并計算當基底單向偏心受壓，承受豎向力和彎矩共同作用時基底的應力，從而得到地基最大壓應力，其中因注漿錨桿為非預應力構件，基礎應力計算時，不考慮錨桿的影響；

（b）通過對地基壓應力與地質勘查資料提供的地基持力層承載力進行對比，驗算加固后的地基承載能力是否滿足要求；

（c）根據《公路橋涵地基與基礎設計規范》（JTG 3363—2019）、《建筑地基處理技術規范》（JGJ 79—2012）計算注漿量，及注漿加固后地基承載力的提高情況。計算結果見表2。地基注漿示意圖如圖5所示。

表2 地基承載力計算結果表

圖5 地基注漿示意圖(單位：cm）

2.2.4 橋面抬高后其余問題的處治

（1）路面順坡

改造處治后，該橋橋面比原橋面整體抬高15cm，考慮運營安全需對橋頭兩側路面各30m 范圍進行順坡。為保證銑刨瀝青后能厚攤鋪瀝青，又不對原路面銑刨過厚，此次采用銑刨臺階法，分層等厚攤鋪的方案。

（2）護欄改造

鑒于原橋頭處路基波形梁護欄因路面順坡后，護欄高度減小而不滿足原建設標準的情況，此次對路基原波形梁護欄進行拆除重建，更換為滿足現行規范的波形梁護欄，并對橋頭護欄進行過渡段處理。

3 施工要點

3.1 上部結構拆除

由于該橋上部結構撞擊損傷較為嚴重，主梁的安全拆除是改造施工的重點，

拆除梁體的施工要點為：

一是橋梁拆除前搭設滿堂支架，并對支架適當加強。

二是橋梁拆除原T 梁主要采用切割的方法，輔助風鎬鑿除，以利環保。針對狀況較好的T 梁利用墻鋸切斷鋼筋混凝土T 梁橫向連接，切割時在橋面鋪裝上進行放線，切割線選在梁板的接縫及橫向連接中心線處。每2 片梁進行橫向聯系切割，切割后吊車調運，最后對梁體進行遠運破除；針對受損嚴重的主梁，考慮到在切割和調運時，存在混凝土損壞掉落的風險，故應在保證安全的情況下，進行現場直接鑿除。

3.2 橋臺加固

3.2.1 臺身加固施工次序：對地基土進行注漿—植粗鋼筋—鋼花管注漿錨桿施工—臺后注漿—臺身（側墻）混凝土補強層施工。

3.2.2 臺身（側墻）混凝土補強層施工

（1）施工順序：鑿除原勾縫砂漿—清除砌體表面松散的砂漿—清洗干凈原砌體表面—施工補強層鋼筋—分層立模并澆筑混凝土。

（2）混凝土補強層自下而上采用分層澆筑，且橋臺兩側同時進行的方式進行施工，為降低澆筑過程中補強層對原臺身的側壓力，分層澆筑的高度應不大于2.0m，采用自錨式支撐的方式，立模前應驗算立模所需的鋼筋（含錨桿）。

4 結語

運營高速公路橋梁上部承重構件發生嚴重缺陷時，往往因為高速公路的重要性需盡快處治橋梁缺陷，減少封閉交通時間而不采用拆除重建整座橋梁。本文采用更換上部結構、抬高主梁的改造方案，處治因橋下凈空不足導致橋梁上部結構撞擊受損的問題。因更換上部結構導致恒載增加，本方案對下部結構采用了“外包鋼筋混凝土加厚層+注漿錨桿加固”的處治措施。為解決路基承載力不足的問題，采用了注漿的補強，并處治因橋面抬高導致的其余問題，為以后類似項目提供一定的參考價值。拆除重建上部結構、抬高橋面對原橋的影響有很多方面，在方案設計時，不僅需要因上部恒載的變化而對下部結構和基礎進行驗算，并根據計算結果考慮相應的加固補強方案，還要考慮因橋面抬高對該橋橋臺耳背墻、臺后路面順坡、交安設施的影響。