淺談廣東英德市西牛大橋加固方案設(shè)計及施工要點.doc

淺談廣東英德市西牛大橋加固方案設(shè)計及施工要點大橋加固方案設(shè)計及施工要點摘 要：簡要介紹了西牛大橋加固方案在設(shè)計方面采用的嶄新的設(shè)計思路：運用反吊模式進(jìn)行T構(gòu)糾偏；介紹了實施此加固方案的一些施工要點、難點。關(guān)鍵詞：西牛大橋；舊橋加固；方案設(shè)計；施工要點1 工程概述廣東英德市西牛大橋是省道348線上跨越連江的一座大橋。其橋型布量為5 16m十230m十45m十65m十45m十230m十516m，全橋總長4476m。主跨為帶掛梁的兩個T型剛構(gòu)，掛梁長度為25m，T構(gòu)的懸臂長度為20m，其他橋孔均為預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁。橋面總寬12m，由凈一9十215m人行道組成，荷載標(biāo)準(zhǔn)為汽一20級、掛一100，人群荷載35kNm2。舊西牛大橋于1991年建成通車，運營時間不到10年。2 病害情況及原因分析大橋的病害發(fā)生在8號和9號主橋墩的兩個T型剛構(gòu)上，以9號墩的病害最為嚴(yán)重。檢測報告和地質(zhì)勘察補無報告提供的資料表明：(1)9號橋墩因兩排樁基的不均勻下沉使墩身向河心方向傾斜55mm，橋面豎曲線嚴(yán)重變形，形成折線狀，與8號橋墩相連的兩條伸縮縫已卡死，另一端的伸縮縫被拉開了100mm，伸縮縫的功能已完全喪失。掛梁支座因剪切變形太大，已基本損壞，8號橋墩下游側(cè)向河心方向傾斜15mm，兩個橋墩在傾斜的同時均帶有不同程度的扭轉(zhuǎn)。(2)對橋面鋪裝厚度的檢測表明：8號、9號橋墩T構(gòu)的橋面平均厚度分別為235mm和177mm，鋪裝厚度各相差68mm和87mm，有較嚴(yán)重的不均勻性；目前8號橋墩頂橋面高程比9號橋墩高27 (3)8號、9號橋墩處基巖中的溶洞、溶溝十分發(fā)育，巖面起伏陡峭，9號橋墩基礎(chǔ)承臺的兩排校長差異較大，達(dá)918mn 1#、3#樁尖未能與基巖緊密接觸，其間有100150mm厚巖渣碎石，樁尖下基巖197m和079m處就有溶洞深155m和04m，在樁尖集中力作用下，溶洞頂面會產(chǎn)生變形。這些因素均可能使各基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻下沉，導(dǎo)致橋墩傾斜。(4)8號橋墩的4#樁局部存在較嚴(yán)重缺陷，各樁的樁身混凝土的強度有較大的差異，8號橋墩頂下游同時向河心方向傾斜15mm。(5)8號、9號橋墩所處地質(zhì)存在一斷層通過，也可能引起橋墩的傾斜。1989年10月，廣東工學(xué)院和中國科學(xué)院南海海洋研究所用聲波探測的結(jié)果表明：8號、9號橋墩處有一北西走向約l16的裂隙通過，不能排除由于這種原因引起橋墩的傾斜。3 加固方案設(shè)計31 方案提出根據(jù)檢測結(jié)論、原設(shè)計文件、工程地質(zhì)資料，經(jīng)綜合分析及復(fù)算，加固設(shè)計部門共提出了4個加固處治方案：方案l 增設(shè)樁基及預(yù)應(yīng)力承臺方案；方案2 增設(shè)樁基及外包承臺方案；方案3 1#3#舊樁樁底及樁底溶洞壓漿方案；方案4 綜合加固方案。其中，方案l，2，3均屬于被動加固方案，其設(shè)計思想是：維持9號橋墩目前已基本穩(wěn)定的傾斜狀態(tài)，為了防止大橋在長期運營過程中，因沖刷及車輛荷載等綜合作用而引起9號橋墩傾斜進(jìn)一步發(fā)展，通過加大基礎(chǔ)及對舊基礎(chǔ)壓漿等措施來提高其承載能力。這3種方案比較簡單、經(jīng)濟(jì)、可操作性強，但施工過程的可靠性差，沒有從根本上解決問題，是被動防范的處理方式。32 方案選用及其根本思路通過召開西牛大橋加固方案專家評審會，評審結(jié)果一致認(rèn)為，采用方案4即綜合加固方案。本方案屬于主動加固方案，其設(shè)計思想不是以維持現(xiàn)狀，防范傾斜發(fā)展風(fēng)險為目的，而以盡量糾正偏斜，使9號橋墩恢復(fù)到設(shè)計要求狀態(tài)為目的。本方案的整個思路如下：(1)在原基礎(chǔ)靠河中心側(cè)加3根樁；(2)在原承臺上加一層新承臺，用水平與豎向預(yù)應(yīng)力鋼束將新舊承臺及墩身聯(lián)成整體；(3)新樁與新承臺之間先不連接(留有約800mm高的空間)，在兩者之間布設(shè)豎向施力的千斤頂(見圖l(2)；(4)在橋面上8號、9號橋墩之間的伸縮縫位量布量水平施力的千斤頂(見圖1(1)；(5)上下兩處(橋面和樁頂)的千斤頂分先后交替對T構(gòu)進(jìn)行支頂，即所謂的糾偏過程；(6)待糾偏到位后，澆注新樁與新承臺預(yù)留部分混凝土，使兩者共同參與受力；(7)對l#一3#舊樁樁底及樁底溶洞實施高壓壓漿。圖l 設(shè)計糾偏方案示意由此可見，本方案采用了一種嶄新的設(shè)計思路以及大膽的設(shè)計構(gòu)想，其一，既然T構(gòu)傾斜是由于樁基礎(chǔ)下沉引起，便希望通過在新增樁基與新增承臺之間垂直向上施加支頂力，往中間一排原有樁基上施加一個上拔力，從而帶動整個T構(gòu)由傾斜狀態(tài)恢復(fù)垂直狀態(tài)，重新獨立地站立起來；其二，考慮到拔樁力的巨大，同時采用了3種不同受力方向、不同荷載類型的施力方式橋面鋪裝層加卸載、橋面水平支頂、橋下豎向支頂進(jìn)行糾偏?？梢哉f，這是一種三管齊下、釜底抽薪的加固方法，大大增加了加固成功的可能性。33 方案改進(jìn)及完善西牛大橋的加固方案不敢說是絕無僅有，但至少是罕見的，很難找到類似的參考。整個加固設(shè)計方案都是在摸索中進(jìn)行，需要不斷改進(jìn)、不斷完善?？紤]到施工的可操作性及安全性問題，在樁頂支頂糾偏方案方面，經(jīng)施工單位與設(shè)計單位探討后，決定對原方案做進(jìn)一步的改進(jìn)。概括來說，是做了一個受力體系(或者說是受力部位)的轉(zhuǎn)換，即由原來樁頂施力轉(zhuǎn)換到承臺面施力，同時由原來千斤頂直接支頂承臺轉(zhuǎn)換為通過張拉預(yù)應(yīng)力粗鋼筋反吊承臺。經(jīng)過改進(jìn)后，在保證原有作用效果和功能的前提下，使施工過程更容易操作，也更安全。本方案的特點歸納起來有如下幾點(見圖2)：(1)在樁頂設(shè)量傳力柱(采用700mm鋼筋混凝土立柱形式)，延伸到新承臺頂。(2)在新承臺頂澆注一條反力梁，通過18根32精軋螺紋鋼與承臺連接。(3)支頂過程通過在反力梁面上張拉32精軋螺紋鋼達(dá)到對新承臺施加上拔力的目的，其受力傳遞為新增樁基一傳力柱一反力梁一精軋螺紋鋼新增承臺一整個T構(gòu)。(4)本方案的優(yōu)點在于，把整個糾偏工序放在新承臺面進(jìn)行，可以避免相對困難的水下操作。承臺施工時，也就不用進(jìn)行鋼圍堰施工以及水下混凝土封底，經(jīng)濟(jì)上較可觀。(5)本方案實施時需注意的問題：承臺鋼筋、樁頂鋼筋在預(yù)留環(huán)縫內(nèi)