钱 盈

（湖北省交通规划设计院 武汉 430051）

1 工程概况

周家冲大桥为某高速公路互通主线桥，分左右2幅，跨径均采用4×30m＋4×30m连续箱梁，见图1。上部结构为等宽箱梁，单箱单室箱型截面，箱梁顶板宽12m，底板宽6.3m，桥面板靠中心线侧悬臂3.1m，线路外侧悬臂2.6m，梁高1.7m，顶板厚度25cm，底部厚度25cm，腹板厚度45cm。箱梁绕桥梁中心线刚性旋转形成桥面横披。为保证支座均匀受力，在梁底设置混凝土契形垫块调平，使同一墩台号处的支座顶面处于同一水平面上。

图1 桥型立面图（单位：m）

下部结构桥墩均采用板式桥墩，承台采用矩形实体钢筋混凝土承台，厚度分为2m和2.5m 2种，桩基础采用直径1.5m或1.8m的挖孔灌注桩基础，地质为微风化片岩。

主梁施工采用满布膺架逐节段施工，于2004年年底开工建设，至2008年建成。

2 桥梁病害检测

2010年6月，发现周家冲桥右幅4号桥墩伸缩缝处，桥面发生竖向和平面的错位；2010年7月，发现周家冲桥右幅4号桥墩墩顶纵向偏位。

经现场查勘，右幅桥4号墩支座发生破坏，具体病害为：支座上下钢板发生错位，横桥向错位10cm；支座内的滑板和球冠钢衬板部分位移到支座上下钢板以外；支座滑板发生严重变形；伸缩缝处梁体发生竖向错位2cm。

根据上述病害，初步判定该病害是由于4号桥墩在堆土（成桥后施工弃土）土压力作用下产生了较大的变形所致［1－2］。在此基础上，对该桥墩根部堆土进行清运，并对桥墩埋置部分进行了开挖，开挖完成后养护人员认真进行了检查，并在该桥墩根部（承台顶面以上）2m内发现了多条裂缝。检测结果如下：

（1）右幅4号墩墩顶伸缩缝检查。根据量测，右幅桥4号墩墩顶伸缩缝产生了较大的竖向错台，具体为小桩号侧高于大桩号侧2cm。

（2）右幅4号墩墩顶支座检查。墩顶支座上下钢板发生错位，顺桥向错位10cm，支座内的滑板和球冠钢衬板部分移位到支座上下钢板以外，支座滑板发生严重变形。

（3）右幅4号墩偏位检查。现场检查发现该桥墩向小桩号侧有明显倾斜。桥墩倾斜偏位检测采用垂线法测量，主要对顺桥向偏位进行了检测，实测时垂长14m，倾斜偏位13cm，倾斜度为0.93%。根据《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80／1－2004）第8.6.2条，墩身倾斜度允许偏差为0.3%，且最大倾斜偏位量不得大于20mm。右幅4号墩倾斜度及倾斜偏位量均达到规定允许值的300%及650%，说明该墩变形倾斜严重，并造成支座错位10cm，桥面错台2cm，严重影响正常行车。根据《公路桥涵养护规范》［3］表3.5.2－3桥梁技术状况评定标准，该墩倾斜变形可评为5类，处于危险状态。

（4）右幅4号墩根部裂缝检测。清运完成桥墩处堆土后，在桥墩根部共发现结构性裂缝8条，总长2 259cm，最大裂缝宽0.34mm，长487cm。由于桥墩根部长期埋置在地下水位以下，裂缝内均长期被泥水填充，目前大部分裂缝已经被泥浆胶结，裂缝深度无法测量，各裂缝具体情况见表1，裂缝分布见图2和图3。根据《公路桥涵养护规范》表3.5.2－4有筋墩身裂缝允许最大限宽为0.25mm，由表可知，墩身6号裂缝超限。由于上述裂缝均为结构性裂缝，且最大裂缝宽度超过限值，根据《公路桥涵养护规范》表3.5.2－3桥梁技术状况评定标准，该墩裂缝可评为5类，处于危险状态。

表1 右幅4号墩裂缝检测统计表

图2 右幅4号墩外侧裂缝分布示意图

图3 右幅4号墩大桩号侧裂缝分布示意图

由于桥墩为方形截面，裂缝深度可根据开裂范围进行推定，以最大的6号裂缝为例，根据桥墩外侧侧面裂缝及大桩号侧面裂缝组成的三角形面积即可推定桥墩混凝土受拉开裂区（见图4）。经计算，6号裂缝开裂区面积为墩身截面面积的39%（根据《公路桥涵养护规范》表3.5.2－4墩身裂缝不允许贯通墩身截面的一半），其他裂缝混凝土开裂区均小于6号裂缝。

图4 右幅4号墩6号裂缝开裂区示意图

检测结论：

（1）周家冲大桥右幅4号墩完工后在较大高度的堆土（互通施工弃土）作用下，产生了较大的变形，同时在过大的土压力作用下，桥墩根部产生开裂。

（2）现场共发现结构性裂缝8条，总长2 259 cm，最大裂缝宽0.34mm，长487cm。最大裂缝宽度超限（限值0.2mm）。

（3）由于桥墩倾斜偏位过大，倾斜度为0.93%，倾斜度超限（限值0.3%），并造成墩顶支座严重错位受损，伸缩缝明显错台，严重影响正常行车。

（4）根据《公路桥涵养护规范》表3.5.2－3桥梁技术状况评定标准，该墩可评为5类，处于危险状态，必须马上进行维修加固。

（5）由于该桥处在高速公路运营路段，交通流量较大，为避免梁体在重车作用下桥墩再次破坏，建议在维修加固前封闭交通（目前已封闭）。

（6）由于堆土清运不彻底，建议采取有效措施防止开挖后无防护的高边坡松土再次坍塌对桥墩产生冲击破坏。

（7）制定适当的处置方案，及时进行加固处理。

3 病害处理

根据桥梁病害情况，对桥墩横向受力进行模拟分析，计算结果表明：墩身在高15m单侧最不利土压力作用下，墩身底部5m范围内截面承载能力不满足要求，截面裂缝宽度超出规范要求，墩顶水平位移42.9mm［4］（由于墩身开裂后，截面消弱，在荷载作用下会发生二次效应，因此实际偏位大于理论计算值），截面钢筋应力超过钢筋屈服应力。与现场测量结果较为吻合，需对桥墩进行维修处理，具体措施如下：

（1）桥下堆载处理。周家冲桥桥高约20m，桥下堆载填土高约15m，土压力严重威胁周家冲桥的安全。由于桥下堆载是桥墩偏位的主要原因，为消除堆土荷载，同时提供施工操作空间，具体措施包括：①遵循平衡卸载原则，均衡清除桥下堆载；②卸载后填土边坡设置2阶边坡，坡率为1∶1和1∶1.25，中间设3m 平台；③在坡脚设置挡土墙，挡土墙距承台不小于3m；④坡面采用桨砌拱形骨架防护。

（2）墩身维修处理。根据检测报告和计算结论，鉴于桥墩破坏情况，具体措施包括：①搭设支架顶升梁体；②凿除破坏区域混凝土至原墩柱主筋外露；③首先让墩身自身弹性回位，观测残余变形，如残余变形不满足规范要求需强力纠偏，但严防强力纠偏过程中出现新的受力裂缝；④灌浆封闭原墩身裂缝；⑤植入加强主筋和联系钢筋，浇筑加强墩身，高3.5m；⑥落梁和支架拆除后，浇筑支架基础和原承台接缝，形成整体承台基础。

（3）附属构件处理。根据检测报告，桥梁右幅4号墩处支座和伸缩缝均已破坏，具体措施包括：①墩身修复完成后，根据实际情况更换桥梁支座［5］；②落梁工作完成后，根据伸缩缝损坏情况更换伸缩缝。

（4）主要施工步骤［6－7］。拆除两联桥梁桥面联系→清除桥下填土，完善边坡防护等→浇筑支架基础，并预留好与原有基础的接缝钢筋和支架预埋件→搭设顶升梁体的支架，顶升梁体，严格控制顶升位移量→凿除混凝土保护层至原墩身主筋，墩身回位，必要时强力纠偏→墩身回位完成后，封闭墩身裂缝→植筋并浇筑加强墩身→更换原桥梁支座→落梁并拆除支架→修复桥面伸缩缝等联系装置→浇筑支架承台与原承台间的接缝→对承台进行填土，防止地表水在承台附近聚集，做好相关防护工作。

4 结论与建议

（1）桥梁的建设应严格按设计文件执行，不仅结构尺寸、钢筋布置等桥梁自身要素必须按设计文件执行，而且周边环境要素同样应按设计文件执行。

（2）山区高速公路桥梁的设计工作，应充分考虑桥下堆载或桥墩附近环境对桥墩存在的潜在威胁，充分考虑外在荷载对桥梁结构的影响。

（3）对于已建设完毕的桥墩，不得在桥墩附近堆载，以免对桥墩造成不平衡受力，导致桥墩破坏。

（4）对位于斜坡地段的桥墩，应加强考虑不平衡土压力对桩基和桥墩的剪切作用，确保结构安全。

（5）加强桥梁运营阶段的养护工作，发现桥梁病害后，应分析产生病害的根本原因，从源头上对桥梁进行维修。

［1］冯忠居，张永清.预应力锚索技术加固处理滑坡上桥墩偏移［J］.西安公路交通大学学报，2001，21（3）：39－41.

［2］尹 里.东江铁路大桥桥墩偏移整治工程施工监控［J］.企业技术开发，2012，31（13）：65－66.

［3］JTG H11－2004公路桥涵养护规范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［4］JTG D62－2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［5］杨 波.高速公路特大桥支座更换施工技术［J］.技术研发，2012，19（7）：90－91.

［6］李少芳，王 东，韩永平.汉施公路某桥质量危害分析及加固处理技术［J］.交通工程建设，2004（1）：13－19.

［7］JTG JTG／T F50－2011公路桥涵施工技术规范［S］.北京：人民交通出版社，2011.