何金纬

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西西安710000）

1 项目概况

该桥位于G98 海南环岛高速公路东线，是一座上跨地方公路的1m×16m 互通立交桥。近年来，随着桥下地方公路改建路面抬高，桥下净空已严重不足，导致该桥梁底多次被地方公路货车撞击受损，影响到桥梁结构安全。为保证桥梁的安全运营，需对该桥进行处治受损主梁、提高桥下净空的一系列改造措施。

1.1 桥梁基本情况

桥梁全长29.04m，斜度90 度，上部结构为1m×16m 钢筋混凝土T 梁，下部结构为砌体结构重力式桥台、扩大基础。该桥于1995年12月建成通车后，经过拼宽扩建，于1999年10月扩建通车至今。扩建前，上部横向布置12 片钢筋混凝土T 梁，左右幅桥面总宽18.5m。扩建后，全幅横向布置17 片T 梁，桥面总宽26.4m。设计荷载：汽车—超20 级，挂—120。桥下有一条下穿路，设计净空为4.5m。

下穿公路路面抬高后，现场实测桥下净空最小处仅为4.2m，该桥上部结构先后三次受货车撞击，其中部分T 梁受损严重，已经影响到行车安全。

1.2 项目前期勘察情况

该桥撞击受损后，为进一步掌握病害状况及桥梁技术状况等级，业主委托检测公司对该桥进行了全面的病害检查，检查结果显示：中上部承重构件技术状况等级为5 类，其中12#、13#、14#、17#梁跨中底部破损严重，主筋断裂，严重影响桥梁的使用性能和安全，根据《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H21—2011）第4.1.8 规定“全桥总体技术状况等级评定时，当主要部件评分达到4 类或5 类且影响桥梁安全时，可按照桥梁主要部件最差的缺损状况评定”，故该桥总体技术状况等级评定为5 类，并建议对该桥进行改建或重建，及时关闭交通。

该桥所在G98 海南环岛高速公路东线为运营期高速公路，是海南东部沿海的一条“经济走廊”（黄金旅游通道、瓜果蔬菜运输通道），是博鳌亚洲论坛年会等一系列国际、国内重要活动的必经之路。业主单位综合考虑社会影响、项目投资、工期、后期改扩建等因素，确定此次处治设计桥下净空维持原设计标准4.5m，并建议处治方案尽量减小对G98 高速公路的影响。

2 处治方案

针对以上问题及相关情况，此次处治的加固目标：处治损坏的主梁，消除安全隐患；采取措施，恢复桥下4.5m 净空。

2.1 处治总体思路

考虑该桥实际情况，分析如下：

一是上部结构受损严重，已无加固的必要，应进行更换；二是下穿公路无下挖条件，恢复桥下净空应在该桥上采取措施；三是加固方案应尽量缩短封闭交通的时间，在保证结构安全使用的前提下应尽量利用原结构，不能利用的应选择需封闭交通时间较短的处治方案。

综上所述，确定此次应急处治总体思路为：

一是拆除重建上部结构，利用下部结构处治损坏主梁；二是通过抬高主梁恢复桥下净空；三是为缩短封闭交通的时间，新建的上部结构采用预制结构，为尽量减小桥面抬升高度，新建的上部结构采用同跨径梁高较小的梁体；四是处治由于拆除重建上部结构与抬高桥面导致的其余问题。

2.2 处治方案要点

2.2.1 拆除重建上部结构

（1）为彻底处治原T 梁撞击受损，保证桥梁安全，此次采用更换上部结构的处治方案；

（2）考虑减小封闭交通的时间，更换的主梁采用预制结构，新梁在梁场提前预制完毕，待原梁拆除后，可直接安装新梁；

（3）由于恢复桥下净空需抬高桥面，为减小桥面抬高后对路面纵断面的影响，应尽量减小桥面抬升高度，故更换主梁时，选择相同跨径梁高较小的预应力混凝土空心板。

2.2.2 恢复桥下净空

该桥桥下净空最低处为4.2m，此次更换的上部结构空心板梁高为0.85m。为达到恢复桥下净空4.5m的设计目标，并留有一定富余，需对该桥上部结构整体抬升0.4m，处治后桥面比原桥面抬高0.15m。净空最低处改造前后参数见表1。

表1 净空最低处改造前后参数一览表

此次采用对原桥台台帽进行拆除重建，抬高空心板支撑位置的方案，从而实现梁底抬高0.4m 的目标，具体方案为：拆除原桥台帽、背墙、侧墙，在原桥台身上重新浇筑台帽、背墙、侧墙，新做台帽顶部较原台帽顶部高出0.4cm，为确保新浇混凝土与原台身紧密结合，需在台身内种植钢筋。恢复桥下净空示意图如图1所示。

图1 恢复桥下净空示意图(单位：cm）

2.2.3 更换上部结构后原桥结构加固补强

（1）钢筋混凝土加厚层+注浆锚杆加固桥台

（a）原钢筋混凝土T 梁上部恒载为4992.9kN，更换为预应力混凝土空心板后上部恒载为7335.20kN，上部结构恒载增加约47%。

（b）该桥下部结构为砌体结构重力式桥台，圬工结构在基础条件较好的前提下，具有较好的承载能力，但结构整体性较差，特别是抗剪切能力、局部抗推力较差。

（c）因该桥基础资料缺失，并且桥台砌体的强度目前无法检测和确定，导致无法对原桥台进行精确的结构验算。更换上部结构恒载增加较大，并考虑砌体结构重力式桥台的自身缺陷，需对原下部结构桥台进行加固补强。

具体加固方案为：采用钢花管注浆工艺，在桥台侧墙、前墙打入钢花管并注入水泥浆，对桥台台后填土进行加固补强（见图2）；提高台后填土的整体性和稳定性，减小台后土压力对砌体结构桥台的影响（见图3）；同时通过增设劲性骨架以及加厚层，对既有桥台台身进行加固补强，提高台身的整体性和稳定性（见图4）。从定性上分析，不考虑注浆的强度提高因素，仅考虑台身截面面积的增大因素，加固后台身的抗弯性能将提高到原台身的1.33～1.73 倍以上。

图2 桥台钢花管注浆示意图(单位：cm）

图3 台身补强层钢筋示意图(单位：cm）

图4 台身劲性骨架钢筋示意图(单位：cm）

（2）对桥台处地基进行注浆处理

该桥原上下部恒载约为36970kN，更换上部结构、加固下部结构后恒载约为39758.64kN，该桥地基以上结构物恒载增加。根据前期地质勘查报告，该桥主要持力层为粉质黏土，地基承载力基本容许值为180kPa。在设计时，分别计算了改造前、改造后所需的地基承载力，其中实测地基承载力不满足加固后要求，需对地基进行压浆处理，通过压浆的挤密、固结作用来增强基底土的承载力，注浆后地基承载力满足要求。

基础验算计算方法为：

（a）手算加固改造后地基以上荷载（上、下部结构恒载、汽车荷载），并计算当基底单向偏心受压，承受竖向力和弯矩共同作用时基底的应力，从而得到地基最大压应力，其中因注浆锚杆为非预应力构件，基础应力计算时，不考虑锚杆的影响；

（b）通过对地基压应力与地质勘查资料提供的地基持力层承载力进行对比，验算加固后的地基承载能力是否满足要求；

（c）根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG 3363—2019）、《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2012）计算注浆量，及注浆加固后地基承载力的提高情况。计算结果见表2。地基注浆示意图如图5所示。

表2 地基承载力计算结果表

图5 地基注浆示意图(单位：cm）

2.2.4 桥面抬高后其余问题的处治

（1）路面顺坡

改造处治后，该桥桥面比原桥面整体抬高15cm，考虑运营安全需对桥头两侧路面各30m 范围进行顺坡。为保证铣刨沥青后能厚摊铺沥青，又不对原路面铣刨过厚，此次采用铣刨台阶法，分层等厚摊铺的方案。

（2）护栏改造

鉴于原桥头处路基波形梁护栏因路面顺坡后，护栏高度减小而不满足原建设标准的情况，此次对路基原波形梁护栏进行拆除重建，更换为满足现行规范的波形梁护栏，并对桥头护栏进行过渡段处理。

3 施工要点

3.1 上部结构拆除

由于该桥上部结构撞击损伤较为严重，主梁的安全拆除是改造施工的重点，

拆除梁体的施工要点为：

一是桥梁拆除前搭设满堂支架，并对支架适当加强。

二是桥梁拆除原T 梁主要采用切割的方法，辅助风镐凿除，以利环保。针对状况较好的T 梁利用墙锯切断钢筋混凝土T 梁横向连接，切割时在桥面铺装上进行放线，切割线选在梁板的接缝及横向连接中心线处。每2 片梁进行横向联系切割，切割后吊车调运，最后对梁体进行远运破除；针对受损严重的主梁，考虑到在切割和调运时，存在混凝土损坏掉落的风险，故应在保证安全的情况下，进行现场直接凿除。

3.2 桥台加固

3.2.1 台身加固施工次序：对地基土进行注浆—植粗钢筋—钢花管注浆锚杆施工—台后注浆—台身（侧墙）混凝土补强层施工。

3.2.2 台身（侧墙）混凝土补强层施工

（1）施工顺序：凿除原勾缝砂浆—清除砌体表面松散的砂浆—清洗干净原砌体表面—施工补强层钢筋—分层立模并浇筑混凝土。

（2）混凝土补强层自下而上采用分层浇筑，且桥台两侧同时进行的方式进行施工，为降低浇筑过程中补强层对原台身的侧压力，分层浇筑的高度应不大于2.0m，采用自锚式支撑的方式，立模前应验算立模所需的钢筋（含锚杆）。

4 结语

运营高速公路桥梁上部承重构件发生严重缺陷时，往往因为高速公路的重要性需尽快处治桥梁缺陷，减少封闭交通时间而不采用拆除重建整座桥梁。本文采用更换上部结构、抬高主梁的改造方案，处治因桥下净空不足导致桥梁上部结构撞击受损的问题。因更换上部结构导致恒载增加，本方案对下部结构采用了“外包钢筋混凝土加厚层+注浆锚杆加固”的处治措施。为解决路基承载力不足的问题，采用了注浆的补强，并处治因桥面抬高导致的其余问题，为以后类似项目提供一定的参考价值。拆除重建上部结构、抬高桥面对原桥的影响有很多方面，在方案设计时，不仅需要因上部恒载的变化而对下部结构和基础进行验算，并根据计算结果考虑相应的加固补强方案，还要考虑因桥面抬高对该桥桥台耳背墙、台后路面顺坡、交安设施的影响。