谭开艳

【摘 要】本文通过沙沙坡桥梁加固实例，简要阐述了重力式U型桥台开裂后运用预应力锚索框格梁等加固的基本方法。

【关键词】桥梁加固；预应力框格梁

中图分类号： U445.72 文献标识码： A 文章编号：2095-2457（2018）06-0193-003

【Abstract】in this paper， the basic methods of reinforcement such as the prestressed anchor cable and girder are briefly introduced in this paper through the example of the reinforced concrete bridge.

【Key words】Bridge reinforcement； Prestressed beam

0 概述

隨着国家经济的发展，公路里程快速增长，桥梁座数/里程也快速递增，有的新建好的桥因为原来设计不合理，有的因为施工质量问题，大部份因为耐久性差和年久老化，部分功能丧失或者减弱，出现病害，存在安全隐患，加之车流量逐年增多、车辆超限超载严重，自然灾害等原因，加速桥梁病害的产生。处理不及时，就会造成桥梁损坏、坍塌，影响桥梁正常通行使用功能。所以对桥梁的某些薄弱或者缺陷环节进行加固，消除病害，恢复桥梁的安全承载能力和通行能力，延长桥梁的使用寿命。

大关麻柳湾至水富（麻水） 公路，是省道主干线之一，全长150公里，该路段分别修建于上世纪六十、七十年代，路线区位于云南高原与四川盆地过渡地带，地势西南高东北低，山脉走向与公路走向基本一致，地势陡峭，切割较深，属典型的山地构造地貌。省道麻水线，麻柳湾至盐津县城属山岭重丘区三级公路，是1992年在四级公路的基础上改建成的、其余路段为山岭重丘区四级公路，（麻水）公路沿关河而下经过大关、盐津、水富三个县共计150公里。

1 桥梁主要技术状况

沙沙坡桥，位于省道主干线（麻水）公路k23+500处，是1992年（麻水）公路（麻盐）段改造时修建，桥长56米，主跨径30米，为空腹式石拱桥，桥面总宽9.2米，行车道宽7米，设计荷载：汽-20级、挂-100，桥台为重力式U型桥台，宽8米，浆砌块石支砌，基础为石砌扩大基础。

2 存在的病害和病害发生的原因分析

2006年10月4日，在桥梁例行检查中发现沙沙坡桥盐津岸桥台前墙在主拱圈顶上距送水方向侧墙边沿50厘米，腹拱座下距送水方向侧墙边沿180厘米处有一条从主拱圈上到腹拱座下开裂的竖向裂缝，而且还在发展（见裂缝观测记录表）。

通过对裂缝的观测和现场观察分析，证明该桥台送水方侧墙向外倾移，出现病害的主要原因是桥台回填不密实，渝昆高速公路修建紧靠该桥，盐津岸桥台送水方锥形护坡被部份破坏，支撑体受到破坏；桥台施工精度不够、地基处于不均匀沉降、交通量增大、车辆超载严重等原因造成沙沙坡桥台侧墙外倾，前墙开裂。

3 设计方案选择

签于盐津岸桥台前墙开裂，通过观测分析证明送水方侧墙以外移，盐津岸桥台迎水方与送水方已基本分离成两个单独的受力体系，对桥台整体结构极为不利，如果不及时处理，极有可能造成桥台侧墙倾覆，后果不堪设想。根据该桥病害发生的主要原因，为消除其病害，恢复其桥台整体结构功能，保证其桥台的承载能力，提出下列处治方案：

3.1 方案一

（1）拆除盐津岸桥台上部开裂部分台身和相连腹拱，重新恢复重建台身和相连腹拱。

（2）修复桥台锥坡，增加桥台侧墙抗侧移及抗倾能力。

3.2 方案二

对桥台周围进行围护，按照路基填筑方法，对原地面进行清理，分层填筑碾压夯实，对桥台侧墙施加横向压力，以免桥台侧墙继续外倾，造成严重后果。

3.3 方案三

（1）裂缝用水泥砂浆进行封闭，封裂目的使裂缝形成一个密封性空腔，再采用水泥注浆法自下而上分段将水泥浆注入、填充，以改善回填土密实度和强度，改善其物理力学性质，也为锚索施工钻孔时不卡钻掉钻、顺利成孔提供条件。

（2）在桥台两侧设置预应力锚索框格梁，桥台内部横向对穿锚索，施加预应力，让框格梁象两块夹板，在锚索预应力的作用下紧紧夹住桥台侧墙，约束桥台向侧向变形，恢复桥台的整体性（见下图）。

（3）在桥台台帽下设置厚40厘米钢筋混凝土凹形现浇板补强，将桥台前、侧墙连成一整体，以增强桥台前墙、侧墙整体结构，分散车辆荷载应力，改善桥台不均匀受力状况（见下图）。

（4）修复桥台锥坡，增加桥台侧墙抗侧移及抗倾能力。

3.4 设计方案比较、选择

方案一，拆除桥台开裂部分台身，必然要拆除相连腹拱，拆除后主拱圈受到偏压，增加了许多不确定因素，而且要阻断交通，不可取。

方案二，采取填土围护，投资最省，施工速度最快，又保证交通通行。但受到紧靠的、正在修建的渝昆高速公路的影响，基本不可行。

方案三，采用注浆法改善回填土，预应力锚索框格梁和钢筋混凝土凹形板加固。此方案优点能维持交通通行，投资不大，完工后能恢复桥台的正常使用功能，所以采用此设计方案。

4 施工工艺、施工注意事项

4.1 施工流水工艺

封裂——桥台背注浆钻孔——水泥注浆——搭设钢管脚手架——测定锚索孔位——成孔——锚索加工与安装——架立框格梁模板及钢筋制作——浇筑框格梁混凝土——锚索张拉及锁定——注浆——封锚——锥形护坡修复——开挖桥台路面及填土——制作模板及钢筋——浇筑钢筋混凝土凹形板——路面恢复——开放交通

4.2 封裂

干净清除裂缝表面松散物以及缝内异物，保持裂缝干燥，采用1：1水泥砂浆对裂缝口进行封裂，封裂目的是使裂缝形成一个密封性空腔，确保水泥注浆浆体不能从裂缝口溢出。

4.3 水泥注浆施工

（1）在桥台顶施工面上，选择注浆孔钻孔住置，台背注浆孔的深度3-10米不等，根据台背回填土厚度确定；注浆孔的间距和孔数应按照台背填料的注浆渗透能力来确定。

（2）注浆采用硅酸盐水泥，强度等级为P32.5，注浆浆液浓度应根据施注前试验数据确定，水泥砂浆拌合好后，考虑到沙沙坡桥台体后空隙多，吸浆量大，首先采用无压自重注浆，然后再有压复注，注浆采用间断式，注浆压力大小根据现场试验确定，注浆施工顺序从桥台后开始，向盐津方向路基推进。

4.4 预应力锚索框格梁施工

4.4.1 搭設钢管脚手架

脚手架各种杆件采用外径48mm、壁厚3.5mm的3号钢焊接钢管、必须使用有合格证的合格产品。使用前技术人员对扣件要全数仔细进行检查，不得有气孔、砂眼、裂纹、滑丝、锈蚀等缺陷。扣件与钢管的贴合面要严格整形，保证扣件与钢管扣紧。脚手架搭设采用里外双排架搭设，里侧立杆距桥台20cm（按设计），立杆横距1m（按设计），纵距1.2m，大横杆步距1.2m，小横杆间距1.5m；立杆和大横杆均采用一字扣件对接；在搭设过程中立杆要搭设在大横杆的外侧，相邻两根杆件接头要相互错开一步且不于500mm， 各接头中心距主节点的距离不应大于步距的1/3。立杆支座要稳固架设在浇筑好的混凝土承台上，并增设竖向钢管以及剪刀撑，脚手架架立完成后要严格检查其稳定性，防止因钻机振动导致支架变形，影响钻孔的效果和施工安全。

4.4.2 测定孔位、成孔

精确测定其孔位、对孔位进行测量放样，互相复核结果，保证放样的准确；锚孔成孔直径大干110毫米，在送水侧架设钻孔机，对钻机就位进行校核，确保准确无误。钻孔考虑到随钻杆加长因自重会产生向下的挠度变形，为此先考虑<1°仰角进行钻孔，钻孔时要经常检测、校准，保证一次性钻孔成功。

4.4.3 锚索加工与安装

锚索在钻孔的同时于现场进行编制，锚索采用4根7Φ5（按设计）的高强低松弛钢绞线组成。安装前，为避免在张拉过程中滑丝，同样在张拉前需要将钢绞线表面清理干净，要确保每根钢绞线顺直，做到不扭不叉，且排列均匀、除锈、除油污，对有死弯、机械损伤及锈坑处必须剔出。向锚索孔装索前，工作人员要核对锚索编号是否与孔号一致，确认无误后，再以高压风清孔一次，再着手安装锚索。

4.4.4 框格梁施工

框格梁的施工应自下而上分级开展施工，框格梁钢筋加工几何尺寸、焊接和规格及数量必须符合设计要求和规范规定，电焊条规格必须符合要求，焊接要做好焊接试验。技术人员要严格检查钢筋数量及布置情况。框架主筋的保护层一定要满足设计要求，按照沙沙坡桥的设计要求最小不能少于50mm，箍筋净保护层不得小于35mm。钢筋最好制成整体长骨架，其制作、搭接、安装均要符合设计及技术规范要求。模板要有足够的强度、刚度、支撑牢固，不得弯曲变形。模板安装严格按设计图纸尺寸进行作业，垂直度、轴线偏差、标高均必须满足技术规范要求。浇筑前一定检查框架的截面尺寸，浇筑框架混凝土必须连续作业，边浇筑边振捣。浇筑过程中混凝土如有滑动迹象可采用盖模压住或采用速凝。

4.4.5 锚索张拉及锁定

混凝土通过养生后达到设计强度再对锚索进行张拉。采用双向张拉，张拉荷载为420KN，伸长量误差控制在正负6%以内。张拉施加预应力时技术人员要随时观测墙体的变形情况，确保桥台不产生新的变形。

根据规范要求，在张拉施工时对其实施双控，张拉锚索前需对张拉设备进行标定。标定时，将千斤顶、油管、压力表和高压油泵联好，在压力机上用千斤顶主动出力的方法反复试验三次，取平均值，绘出千斤顶出力（KN）和压力表指示的压强（MPa）曲线，作为锚索张拉时的依据。因国产压力表初始起动压强不完全相同，所以，标定曲线上必须注明标定时的压力表号，使用中不得调换。压力表损坏或拆装千斤顶后，要重新标定。

4.4.6 注浆、封锚

张拉完备，在48小时内必须进行孔道压浆，压浆前技术人员应对每束孔道进行仔细检查，清除孔道内的杂物和积水，并对锚垫板注浆孔进行疏通，用水泥浆对锚具夹片空隙进行封堵，待封堵料达到一定强度后方可压浆，压浆顺序先下后上。水泥浆采用42.5#普通硅酸盐水泥，水泥浆水灰比为0.40-0.45，压浆时要撑握技术，做到缓慢、均匀的进行，不得中断。孔道压浆完毕后，经检查无不饱满情况，待浆体己经凝固后，即进行封锚作业，封锚时，对锚具、锚垫板以及外露钢绞线上的黏浆要铲除干净，用聚氨酯防水涂料进行防水处理，对封锚处的混凝土进行凿毛处理，浮浆、灰渣等杂物要清理干净。

4.5 锥形护坡修复

采用7.5#水泥砂浆砌片石对锥形护坡进行修复。

先对以破坏的，松散的原锥坡体进行清理，清除松散体到实体，并使实体面为平面，砌筑时应先立杆挂线放样，外面线应顺实，逐层收坡；砌体应自下而上逐层砌筑，砌体应分层坐浆错缝砌筑，砌筑过程中经常校正线杆，砌筑中砂浆必须饱满，严禁使用风化石。

4.6 40厘米厚钢筋混凝土凹形现浇板施工

（1）由于要保证交通通行，40厘米厚钢筋混凝土凹形板施工时采用半幅施工。

（2）开挖半幅桥台路面及填土至设计标高，对设计标高下回填土如有松散部份必须清理干净，重新回填合格料，并碾压达到要求密实度。

（3）按设计要求技术人员指导施工人员架立边缘模板，钢筋按设计制作、焊接、架立到位。

（4）沙沙坡桥浇筑C30混凝土，并采用插入式与平板式振捣器配合振捣密实，达到设计要求强度。

（5）混凝土通过养生达到龄期后铺筑路面完成后，开放交通后又对另一半幅进行同样施工方法进行施工。

5 安全措施

施工按照贯彻执行“安全第一，预防为主”的方针，加强施工安全管理，特别是标志标牌设置，沙沙坡桥施工工程位于交通主干线上，不能中断交通，车辆的通行管理显得尤为重要、也会给施工安全管理造成很大的压力。

5.1 交通管制

该桥位于交通主干线上，不能中断交通，必须保证车辆通行，同时又要保证工程的施工场地，因此、中断半幅交通，作为施工面，设置隔离墙，留出半幅路保证车辆通行，同时考虑减轻车辆荷载对送水方侧墙的压力，阻止送水方侧墙因交通荷载造成继续外倾，应尽量采用迎水方半幅通行，并实行严格的交通管制。

（1）施工两端按交通安全规范要求设置明显的安全警示标志。

（2）施工两端设专人指挥交通，单向放行，24小时不间断。

5.2 施工安全

施工前必须制定完善的安全生产管理规章制度，并严格执行，施工人员进场必须进行安全生产教育，施工中必须严格按安全施工规范、操作规程进行施工，必要时，与施工方签订安全施工合同书，确保其施工安全。

6 结束语

施工完备后，对桥台开裂处和整个桥台布设观测点，对桥台裂缝发展状况和整个桥台使用状况进行观测，每一个月进行一次观测。经过完工后一年时间的观测，未发现观测点有位移变化，整个桥台保持良好的使用状况，说明外倾也稳定，达到了加固的目的。