高速公路橋梁橋墩糾偏施工技術研究

摘要 文章結合高速公路新光路互通主線跨新光路橋梁為案例，重點對該大橋28#（8個）橋墩的偏移情況分析，通過m法計算和附加水平力法進行樁基計算，樁頂的最大位移為31 mm，墩頂為66 mm，而現場墩頂實際最大偏位達到133 mm，大于設計值，且同一橋墩上各柱的偏位量也有較大差異，這說明現場實際偏位情況與設計存在較大差異，為此進一步探究造成橋墩偏移的原因，并針對性地采取相應技術措施進行糾偏和復位，將橋墩變形控制在50 mm設計允許數值之內，從而滿足樁基和立柱各項設計技術要求。

關鍵詞 高速公路；橋梁橋墩；偏移；糾偏；施工

中圖分類號 U445.559 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）08-0143-03

0 引言

橋梁橋墩發生偏移的情況時有存在，探究其原因得知，一般是因為地質問題或是施工過程中處理不當等造成，尤其是海積成因的淤泥層，棄土堆和河流沖積區域較為常見。為了確保橋梁的安全穩定性，通過糾偏加固處理可以很好地消除橋墩偏移的隱患問題，能夠將其變形控制在設計或規范要求的范圍內。

1 工程概況

新光路橋主線橋跨徑為（3×25+28+2×25）m，上部結構為現澆預應力混凝土連續箱梁，梁高1.6 m，懸臂長2 m，箱室寬度2.9～4.2 m。下部為樁柱式橋墩，1.6 m樁接

1.2 m柱，半幅每個橋墩4根樁，左幅樁間距6.05 m，右幅樁間距4.85 m，樁頂設1.5 m×1.2 m系梁。樁長60～64 m。經勘查發現，新光路互通多處橋墩發生偏移問題，最為嚴重的是橋墩28#墩8個，墩柱偏位量均在102～133 mm，均大于50 mm，被交路填土高度相對較高（2.3 m），且未進行地基處理，橋墩離被交路較近，需要進行橋墩糾偏處理。

2 橋墩偏移主要原因

2.1 路基填料粒徑偏大

從現場情況看，被交路路基填料粒徑偏大。設計要求路堤部分最大填料的粒徑不大于20 cm，路床部分的最大粒徑不大于10 cm。根據現場已開挖的斷面來看，實際施工的路基填料的尺寸大于設計要求。填料中的大石塊會造成碾壓不實，增加沉降，而且容重也大[1]。這一方面引起路基荷載增大，另一方面會將壓路機等振動荷載通過大石料直接傳遞給橋梁樁基和系梁，從而增大了對橋梁樁基的水平推力。這也是同一橋墩中各墩柱偏位大小不一的重要因素。

2.2 邊溝施工開挖面大，土體回填不密實

考慮排水的需要，被交路兩側設置了邊溝。鑒于互通景觀和路基穩定的需要，設計時采用了矩形的蓋板溝，可以將兩側土體之間的作用力通過蓋板傳遞。從現場實地測量揭示，邊溝施工實際高程比設計高程低，施工時開挖斷面較大，且沒有及時回填，致使橋墩外側處于臨空狀態，土體未能對樁頂形成有效的支撐約束，增加了路基的臨空高度。

2.3 地形整治誘導

從支座上的鋼板可以看出，橋墩前后一共發生了兩次較大的偏位。由于先施工橋梁，再施工被交路路基和路面，我們推測在路面施工期間，路基填筑和壓路機震動對橋梁樁基產生了較大的推擠，導致發生了第一次偏位。第二次偏位是在外側開挖邊溝和地形整治過程中削弱了土體對橋梁樁基的側向約束引起的。

3 橋墩糾偏處治方案

經過專家組討論研究后，28#橋墩墩頂偏位大于50 mm的橋墩，采用增補鉆孔灌注樁，通過一定的工程措施主動糾偏的方案。糾偏方案采用內側卸載、外側頂推的方案。具體采用以下方案：

（1）對被交路進行適當卸載。

（2）在橋墩柱的路基側施工消能孔，觀測橋墩回位情況。

（3）在橋墩外側一定距離，補兩排灌注樁，在樁頂設置承臺將樁基連接成整體。以承臺作為頂推的后背，在樁頂位置用千斤頂頂推，使樁基回位。

（4）因橋梁上部已完工，在橋墩糾偏復位過程中墩頂會產生摩阻力，故施工時在墩頂位置施加向被交路方向的牽引力，以克服墩頂摩阻力。

（5）進行頂推后的體系轉換。

（6）路基路面恢復施工，觀測糾偏效果，提供相關數據。

4 橋墩頂推糾偏施工技術要點

4.1 準備工作

先提前準備糾偏機具、構件、材料等。為掌握糾偏過程墩柱的回位情況，確保糾偏工程順利完成，應在樁柱糾偏的全過程對樁基回位、被交路位移等進行全方位測量監測，根據監測資料的信息反饋結果及時調整設計與施工方案，即“設計施工為動態調整過程”，并進行預警控制[2]。

在被交路路基開挖前要選定糾偏回位觀測基準點。在場地上選定某一不動點作為基準點，在路基開挖前測量支座上鋼板中心、墩頂中心、樁頂中心相對于該基準點的位置關系，以此作為基礎數據。糾偏過程中以墩頂和樁頂相對該不動點的位移量來指導糾偏施工。隨時用全站儀做好觀測記錄，一旦發現數據異常，應立即停止頂推，分析原因并采取必要措施。

4.2 支座補充硅脂

在糾偏過程中，橋梁上部結構會通過支座摩阻力阻礙橋墩回位。為減小上部結構在墩頂產生的摩阻力，在糾偏前宜先清理墩頂支座污漬，并補充涂抹硅脂，以降低支座橡膠塊與滑板之間的摩擦系數。

4.3 被交路路基卸載、布設消能孔

分級挖除一定寬度范圍內的被交路路基，挖除橋墩內側的石料，為橋墩回位提供空間。如圖1所示。在頂推糾偏實施前，為減小樁周的土壓力對樁基的抵抗作用，在靠近被交路側布設消能孔。在每根樁側按間距80 cm布設了5個消能孔。消能孔直徑300 mm，深度17 m，使施工鉆孔樁時橋墩兩側的土壓力盡量平衡，起到保護橋墩樁基的作用。消能孔采用泥漿護壁，防止發生塌孔。注意消能孔數量根據觀測橋墩回位量為指導逐步增加和推進。若橋墩回位速度過快，需采取必要措施（如回填路基）控制橋墩回位速度，同時觀測被交路沉降及位移情況。

4.4 施工鉆孔灌注樁、頂推后背

在與被交路垂直的方向、現有橋墩外側距離3.5 m處布置兩排鉆孔灌注樁，樁徑1.2 m，樁間距3 m，樁長30 m。并在新加的兩排樁基頂部設置承臺，作為頂推糾偏的后背。

灌注柱及承臺施工流程為常規工藝，在此不詳述。但在灌注樁施工時要注意交叉平衡對稱澆注成樁的施工順序。

樁基達到一定強度后，施工頂推后背（即新增樁基承臺）。施工頂推后背前需開挖基坑，為防止開挖基坑時對橋墩外側卸載過大，應盡量減小開挖面積，尤其是橋墩側盡量少開挖。開挖基坑與澆筑頂推后背可交叉進行，即先開挖樁頂處基坑并澆筑樁頂承臺，再開挖承臺間系梁基坑并澆筑系梁將頂推后背連成整體。開挖基坑時邊坡宜做成臺階，循序下挖，防止發生滑塌[3]，并做好抽水和防護工作。基坑開挖完成后在底面鋪灑碎石并適當夯實，在碎石上澆筑頂推后背。后背澆筑完成后應及時回填橋墩與后背之間的空間，以及頂推后背遠離被交路側的臨空面，并夯實。回填以留出頂推操作空間為原則，將操作空間以外的地方全部填實。

從開始鉆孔到頂推后背施工完畢的整個過程要嚴格監測橋墩位移情況。一旦發現橋墩有向遠離被交路方向位移的趨勢，要及時采取措施（如在被交路側牽拉橋墩、增加被交路側消能孔、回填鉆孔和基坑等）控制其位移發展。

4.5 頂推糾偏

（1）組拼頂撐構件。在橋墩與頂推后背之間用混凝土預制塊貼緊頂推后背側，用混凝土塊的另一側放置鋼板，以混凝土塊和鋼板作為后支撐。在橋墩樁頭的牛腿側面安放鋼板，防止樁頭發生局部破壞。在兩鋼板之間安裝千斤頂。

（2）施工監測。橋梁的同步頂移需分級完成，對橋梁頂移過程中的整個運動軌跡、整體姿態等監控是關乎橋梁結構安全的重要環節。該次橋墩糾偏監控內容主要包括箱梁位移、墩頂位移（支座位移）、樁基頂部位移、后背承臺位移、被交路深層水平位移等，并要貫穿于頂移的整個施工過程中。設專職觀測人員3人，其中1人觀測、1人復核、1人記錄。

（3）施頂。施頂前，千斤頂油表經有資質單位標定，并在每個油表上做好標識，計算出油表壓力值與施頂力換算對照值。此墩有8個樁柱，每半幅的柱與柱之間有系梁連成整體，故需采取公司具有智能監控的PLC液壓系統實現多點同步控制整體頂推糾偏方案。每個樁基頂部設置一個支點，各配置1個單頂臥式薄型液壓千斤頂（頂力1 000 kN、行程57 mm），如圖2所示。共配置8臺千斤頂，并配置了4臺千斤頂作為備用。

正式頂推前應先試頂，以便發現問題并及時調整。根據設計要求，“頂推荷載最大總加荷量每根樁不可超過400 kN”。分級同步整體加載，分級頂移，每一級行程的最大位移控制在1 mm以內，頂移速度控制在1 mm/min，每級加載20 kN。每級千斤頂頂推力施加到位后，需穩定不小于30 min，然后再逐級間斷加載。頂推期間觀測每一次加壓時千斤頂活塞的伸長量與橋墩的回位量，并做好記錄，嚴格控制好每個墩柱的回位速度。以橋墩回位量為指導來控制頂推荷載的大小和荷載的施加過程。當出現下列情況之一時應停止加載：

（1）橋墩樁基回位達到設計要求。

（2）千斤頂頂推力達到400 kN。

（3）橋墩出現裂縫或其他損傷。

進一步分析原因（如路基側消能孔未起到減弱樁側土體抗力的作用等），并采取相應措施后再緩慢加載。頂推過程根據支座位移情況采取“動態調整”。即“頂進→回位→停留→再頂進→再回位→再停留→再頂進”的循環過程，直至施頂力和支座位移達到設定目標狀態。該次施頂過程持續時間約7 d時間。

4.6 墩頂輔助牽引

頂推過程中千斤頂支頂的樁頭處位移應與墩頂位移基本一致（最大偏差不應超過20 mm）。為克服糾偏過程中箱梁在墩頂產生的摩阻力（箱梁恒載摩阻力約為120 kN），可在墩頂位置主動施加牽引力。牽引力采用在被交路上安放牽引裝置，通過機械控制牽引力大小，逐級加載到墩頂，不可施加過大的牽引力。墩頂牽引與樁頂頂推同步實施。

4.7 完成頂推

在糾偏過程中不斷觀測，當墩頂相對于支座上鋼板中心的水平偏位不大于50 mm，且墩柱斜度不超過20 mm，即可認為達到糾偏目標，此時可停止千斤頂進一步加載。但為防止反彈，施頂到位后宜超頂10 mm，同時保持千斤頂頂推力維持不動。樁基糾偏滿足要求后，在千斤頂兩側安裝支撐梁，頂緊橋墩和頂推后背。支撐梁應滿足在撤離千斤頂的情況下的受力要求。復測橋墩偏位量和墩柱垂直度，再次確認是否達到糾偏要求。

4.8 樁周注漿加固

在橋墩遠離被交路側的樁基牛腿與系梁相交處布置直徑100 mm的注漿孔，注漿孔距樁邊20 cm，深度17 m。將壓漿管伸入注漿孔和樁周的空隙底部，用砂石回填注漿孔和樁周空隙，進行壓漿，直至水泥漿滲出地面。遠離被交路側的注漿孔和樁周空隙加固完成后，采用相同方法加固被交路側的消能孔。

4.9 填實頂推作業空間（體系轉換）

在已糾正的橋墩的牛腿上植筋。將植入鋼筋與支撐梁、頂推后背的預留鋼筋焊接連成一體，撤出千斤頂，然后澆筑早強、高強、無收縮性自密實混凝土，將橋墩和頂推后背連成整體，形成群樁。

4.10 路基路面恢復施工

樁基糾偏完成后，回填開挖的被交路路基，施工路面橋墩內側開挖的矩形溝采用黃沙或小石子回填[4]。路基采用碎石土填筑，要求最大粒徑不大于15 cm。路床采用級配碎石填筑。回填過程應分層緩慢進行，嚴格控制填料粒徑、壓實度等指標，不可使用大型壓路機碾壓。在被交路回填施工過程中，嚴格監控橋墩位移情況，謹防再次發生偏移。

4.11 支座糾偏結果

28#橋墩8個樁柱糾偏過程各階段的支座偏位數值如表1所示。

5 結語

通過對28#橋墩糾偏復位后，再經過偏位量、垂直度、坐標等相關方面的檢測，相鄰墩柱偏位量差值均控制在5 mm內，墩頂相對于支座上鋼板中心的水平偏位不大于50 mm，且墩柱斜度不大于20 mm，全部達到糾偏要求目標和施工預期效果。此成功案例值得同行參考和借鑒。

參考文獻

[1]趙成功. 橋梁糾偏技術及其應用[D]. 西安：長安大學， 2015.

[2]陳祥希. 橋墩糾偏施工技術探討[J]. 福建建材， 2018（7）： 55-57.

[3]公路橋涵施工技術規范： JTJ041—2000[S]. 北京：人民交通出版社， 2000.

[4]公路路基施工技術規范： JTJF10—2006[S]. 北京：人民交通出版社， 2006.