墩柱病害處治方法研究

黃星瑞

（貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550081）

0 引言

公路橋梁尤其是城市道路橋梁，往往由于空間因素的影響，無法在發生病害后通過吊起梁片進行處治，而往往采用卸載墩柱再處治，導致病害處治風險提高，工程費用增加。

由于橋墩病害的多樣性，處治常采用增大截面加固法、碳纖維布加固法等辦法。在實際工程中，因病害程度各異以及現場復雜程度的變化，常用加固手段可能難以實施，部分工程甚至由于費用過高或者工程難度太大等原因，不得不拆除全部重建。根據裝配式梁橋橋墩的高度、重量、跨徑、寬度以及結構特點的不同，實際工程中很難對橋墩出現病害后處于什么狀態進行定性分析，埋入土層中的基礎狀態則更加難以把握，這使得常用加固手段使用時的可靠性與有效性也有待商榷。

根據以上分析，為更好處治類似橋墩病害問題，亟需開發一種安全可行、效果明確、費用便宜的處治方法。

1 方法設想

以目的作為導向，研究一種可對橋墩以上的橋梁構造進行支撐的支撐結構，以實現對橋墩拆除重建，確保處治的有效性。

筆者從橋梁滿堂支架現澆梁等施工方案中得到靈感，提出可以適當簡化支架方案，在安全可靠的前提下進行墩柱等下部構造的病害處理。

對此，提出一種可對橋墩以上的橋梁構造進行支撐的支撐結構，根據普遍適用的支架設計基礎上，參考相應文獻[1-3]，實現橋墩病害處治。

設置兩組分別位于橋墩兩側且沿橫橋向布置的支撐架，支撐架頂部對應每梁片均設置梁片千斤頂，兩組支撐架間設有若干沿縱橋向設置的蓋梁承重梁，蓋梁承重梁頂部設頂升蓋梁的蓋梁千斤頂。

（1）如圖1 所示，支撐架包括若干沿橫橋向呈兩排設置的立柱，立柱在縱橋向需一一對應，立柱頂部間設有分配梁，所有分配梁頂部間設有沿橫橋向布置的頂升橫梁，梁片千斤頂設置在頂升橫梁上，兩排立柱間設有加強件。

圖1 橫斷面示意圖

（2）頂升橫梁頂部沿縱橋向設若干錨梁，如圖2 所示，錨梁上螺栓連接有豎直向下延伸并穿過頂升橫梁的精軋螺桿，該精軋螺桿另一端螺栓連接在蓋梁承重梁上。

圖2 縱斷面示意圖

（3）每根蓋梁承重梁上設有兩個分別位于蓋梁下端兩側的蓋梁千斤頂。

（4）每根蓋梁承重梁上設有兩個分別與蓋梁兩側接觸的蓋梁限位件。

（5）頂升橫梁上梁片橫坡方向低側設有梁體限滑裝置，梁體限滑裝置包括靠梁片豎直設置的豎直件和傾斜件，豎直件下端固定在頂升橫梁上，傾斜件一端與豎直件頂端相連，另一端連接在頂升橫梁上，所述豎直件與梁片間設有橡膠墊。

（6）頂升橫梁上錨梁橫坡方向低側設有蓋梁橫移千斤頂，蓋梁橫移千斤頂自由端固定在蓋梁限制件上，蓋梁限制件固定在頂升橫梁上。

2 結構設計

以下將參照圖3，對本方法進行詳細描述。

圖3 構造示意圖

圖3 所示即為一種可對橋墩以上的橋梁構造進行支撐的支撐結構。其中，基礎上設置兩組分別位于橋墩兩側且沿橫橋向布置的支撐架，支撐架頂部對應每梁片均設置梁片千斤頂，兩組支撐架間設有若干沿縱橋向設置的蓋梁承重梁，蓋梁承重梁頂部設有頂升蓋梁的蓋梁千斤頂。

該結構中，梁片千斤頂頂起梁片后，布置U25 工字鋼及不等厚鋼板替代梁片千斤頂使得橋梁的橫坡不變，避免梁片上的構造損壞；蓋梁千斤頂頂起蓋梁后由工字鋼替代。

根據橋梁計算模型，在考慮沉降3mm 的情況下，將橋梁原設計單個支點替換成兩個支點，核查負彎矩區受力情況，并確認支撐架間的布置寬度L。

支撐架包括若干沿橫橋向呈兩排設置的立柱，兩排立柱在縱橋向一一對應，立柱頂部間設有分配梁，分配梁采用拼I56 工字鋼，所有分配梁頂部間設有沿橫橋向布置的頂升橫梁，頂升橫梁采用3 拼I56 工字鋼，梁片千斤頂設置在頂升橫梁上，兩排立柱間設有加強件，加強件為平聯和斜撐組成，其組成形式為常用連接形式。該結構中立柱為鋼管柱，其由多段在高度方向相連接而成，其尺寸為630mm×12mm。

頂升橫梁頂部沿縱橋向設有若干錨梁，錨梁上螺栓連接有豎直向下延伸并穿過頂升橫梁的精軋螺桿，精軋螺桿另一端螺栓連接在蓋梁承重梁上，連接方便，可調節高度。

每根蓋梁承重梁上設有兩個分別位于蓋梁下端兩側的蓋梁千斤頂。

每根蓋梁承重梁上設有兩個分別與蓋梁兩側接觸的蓋梁限位件，避免其朝縱橋向方向滑移。

頂升橫梁上梁片橫坡方向低側設有梁體限滑裝置，梁體限滑裝置包括靠梁片豎直設置的豎直件和傾斜件，豎直件下端固定在頂升橫梁上，傾斜件一端與豎直件頂端相連，另一端連接在頂升橫梁上，豎直件與梁片間設有橡膠墊，避免梁片朝橫坡低側滑移。

頂升橫梁上錨梁橫坡方向低側設有蓋梁橫移千斤頂，蓋梁橫移千斤頂自由端固定在蓋梁限制件上，蓋梁限制件固定在頂升橫梁上，該部件在橋墩重建好后橋梁復位時使用。

3 實施方法

3.1 修筑基礎

根據相應規范要求[4-5]，對場地進行平整，采用混凝土澆筑厚2m 的矩形基礎，基礎長寬根據相對立柱距離L 和布設寬度而定，要求混凝土基礎承載力滿足建模計算荷載要求。

3.2 搭設支撐架

在混凝土基礎上布設雙排立柱，雙排立柱間采用斜撐進行連接；頂部布設縱向工字鋼作為分配梁分配雙排立柱受力，再在頂部布設頂升橫梁，分配橫向受力。

3.3 蓋梁保留設置

由于蓋梁尺寸較大，重新澆筑施工空間受限，若沒有損壞，考慮保留蓋梁。

以下為保留蓋梁的措施方法：在支撐架布置n 根精軋螺桿，螺桿上部采用墊板鎖定螺母鎖定，穿過錨梁頂升橫梁上，與下方蓋梁承重梁鎖定。使后期蓋梁自重荷載通過縱向工字鋼分配梁作用到支撐架上。

3.4 頂升裝置設置

在梁片側向布置雙拼I25 工字鋼梁體限滑裝置，通過橡膠墊與梁片相接，避免滑移過程造成梁片損壞。在每片梁片底布置I25 工字鋼和鋼板，作為梁體的橫坡調節裝置；再在上方布置梁片千斤頂，用以頂升梁片，使下部構造與梁片脫離。

3.5 高程調節

在梁片頂升后，在梁片底部布置頂升調節鋼板，高度為4cm。

3.6 安全監控裝置設置

在上部構造落架到支撐架支撐上前，布置監控裝置，在整個施工周期對支撐架支撐進行位移受力監控。

3.7 下部構造拆除置換

確認上部構造落架到支撐架上后，對受損壞墩柱外側保護層混凝土進行剝離，露出墩柱主筋后，采用繩鋸進行切割，保留靠近蓋梁位置80cm 高度墩柱，方便后續重新澆筑墩柱連接。切割順序由上到下進行，根據施工空間自行控制切割尺寸，反復進行直至完全切割完成。

3.8 墩柱新建

布置墩柱鋼筋籠與上下預留鋼筋接頭進行連接（采用套筒或者焊接），關閉模板后澆筑混凝土，等待混凝土齡期到位后，拆除模板，新修墩柱完成施工。

4 方法優點

（1）有效隔離橋梁病害區域，使得后續處治方法直觀可靠。

（2）可有效擴大橋墩及下部構造病害處治范圍。

（3）減少對既有交通運輸的干擾，處治與正常通行可同時進行。

5 結語

由于橋墩病害的多樣性，常用加固手段會變得難以實施，本方案切實做到成本可控（無需吊梁廢梁），效果顯著（一體化解決墩柱、蓋梁、樁基病害），安全可控，可應對大部分城市橋梁及高速橋梁病害進行處治。