浦南高速公路桥墩纠偏和加固技术探析刘 川 （中铁十八局集团北京中铁大都工程有限公司，北京 大兴 102600） ［摘要］在浦南高速建设过程中，由于山体滑坡导致了南雅大桥桥墩发生立柱偏位。本文在深入分析大桥立柱偏位产生原因的基础上，确定并实施了滑坡治理和桥墩纠偏的处治方案，取得了预期效果。实践证明，本工程实施的立柱纠偏方法可行，对同类工程问题具有参考借鉴意义。 ［关键词］桥墩；纠偏；加固；技术 纠偏和加固处治的目的是使桥墩的变形控制在规范允许的范围内，且保证处治后的桥墩仍然满足设计承载力要求。 在浦南高速C5标段南雅大桥建设过程中，大桥部分立柱突发偏位，其中0#台偏位最大达60cm，严重影响了大桥的正常施工和将来的运营安全。由于事发突然，且工期紧张，参建方处理意见不统一，一时之间无法形成一个可靠的方案来解决问题，桥梁下部结构和25mT粱预制等均处于停工状态。为了保证桥梁结构的安全可靠和高速公路年底通车的目标，公司多次邀请并组织设计院专家进行现场实地察看，在做了详细的地质勘察、监测等前期工作后，确定桥墩位移是由于西凹滑坡引起。施工质量达到设计要求。项目部准备进行T梁架设，对垫石中心放样时发现0#～3#墩顶中心产生不同程度的偏位。当时怀疑桥墩偏位是否受K205+250～K205+800段滑坡影响（本标段另一个滑坡）。设计院专家根据近一个月的监测和对地质情况进行了补充勘察，确定此桥位处于西凹滑坡带上。得此情况后，项目部立即组织测量人员对该桥其它桥墩进行监测，发现4#～13#墩也有偏位，且0#～13#桥墩的偏移方向一致，均为沿线路前进偏左（东南）方向呈20°～30°角。根据监测数据显示，桥墩仍处于持续变形阶段，受雨水影响较大，最大着位移变化达到6mm/d。 3 滑坡成因分析1 工程概况南雅大桥是一座分离式大桥，左线桥起讫桩号ZK205+987～ZK206+368，全长381m，右线桥起讫桩号YK205+992～YK206+348，全长356m，上部结构为25mT梁先简支后连续。下部结构为独桩独柱式桥墩。桩基直径φ160cm，立柱φ140cm，桥墩横向布置2根桩柱。 2 桥墩偏移情况桥下部工程完成后，全部经过中间验收， 滑坡桥台及桥墩变形机理如下： （1）填方后堵塞了原冲沟，雨水后在填方路基右侧产生一汇水区，汇水区长期存在，使得填土边坡坡脚处土体被长期浸泡，原本处于平衡状态的斜坡被破坏； （2）部分地表水漫流至1～3#墩，长期浸泡软化桩基土体，其下伏基岩为泥质粉砂岩和砾岩，泥质粉砂岩遇水易软化，成半土状，而砾岩遇水易松散； （3）黄土及砾岩为透水层，滑带土体被浸泡软化，抗剪强度下降，滑体重量增大，从而使整个桥台右侧边坡出现加速蠕滑现象。9月20日进入现场调查出现多条贯通裂缝，滑体表面出现多处错台和拉裂缝。滑体两侧出现明显的剪切裂缝。9月20日后，南雅镇降雨较多，使个滑体持续保持蠕动状态。 综上所述，滑坡是由于泥质粉砂岩具有不透水性，造成两种岩层的接触带处形成积水现象，泥质粉砂岩浸水后岩体强度较低等内因作用，以及在长期降雨、坡面积水以及填土加载等外因综合作用下形成的结果［1］。 4 桥墩纠偏治理方案由于该桥位于滑坡地段，性质复杂，外扰因素多，对滑坡的认识只依据钻孔及调查资料是很难准确把握，所以只有随工程实施过程所揭露的地质情况及深孔位移、地表位移检测情况做进一步的分析和认识，因此对于大桥桥墩纠偏冶理工程进行分期实施是必要的。 4.1 0#～3#桥墩的纠偏方案及施工顺序 为了确保桥墩上部结构运营中的正常使用，以及高速公路运营的安全，防止因滑动带活动使桥墩再次产生偏斜。在考虑了桥位处滑动带的岩土工程性质，及0#～3#桥墩的偏移量等因素并结合理论计算分析，拆除左线0～3#、右线0～2#墩立柱，在原址重新施作桩基和立柱，因此不需要进行纠偏，只需要按滑坡冶理即可。桩基直径变更为180cm，立柱直径160cm，盖梁长为141.6cm，跨距不变。具体施工顺序如下： 第一步：清方减载、反压回填。挖除0#台右侧滑体上部部分松散堆积体，放缓边坡坡率，堆放在0#左侧滑坡前缘冲沟内，进行填土反压，提高滑坡体稳定性。反压时，必须做好地下排水工程，填筑体不能堵塞原有地下水出口，必要时要增加盲沟等排水设施，避免抬高滑体的地下水位［2］。 第二步：排水。治理滑坡首先着眼于对水的处理，特别是作用于滑动面的水。在大桥0#台右侧滑坡体周边设置环状截水沟，及在滑坡体内设置树状排水沟，对已有的裂缝进行填充碾压夯实，以拦截流经滑坡的地表水，以避免地表水下渗，增大滑体重量，软化滑动带，降低其强度。 第三步：设置抗滑桩。分别在大桥0#～3#台左右两侧顺桥向布设了20根4m×3.5m的预应力锚索抗滑桩，水平间距5m，桩长40m，人工挖桩成孔。在距桩顶0.75m和1.5m处各设1道预应力锚索，锚索采用4Φ15.2mm的1×7钢绞线，锚索孔径Φ15cm，第1道锚索长度L=50m，下倾角20°，第2道锚索长度L=42m，下倾角30°。锚索锚固长度均为10m，每道锚索设计荷载为450kN。在挖抗滑桩之前，先在桩孔下方设一排Φ100cm降水井，降水成孔采用旋挖机械成孔，孔深大于桩底深5m，孔内采用预制无砂混凝土井管进行排水，井管周围回填砂卵石。抗滑桩要在减载反压提高滑坡体的稳定性之后在施工，避免出现安全隐患。 第四步：滑坡观测。在预应力锚索抗滑桩完工之后，在每根桩顶建立位移观测点，观测其一个月的数据，确定滑坡体基本趋于稳定后。然后在施工左线0～3#和右线0～2#墩的桩基、立柱和盖梁。 4.2 4#～11#桥墩的纠偏方案 根据《大桥墩台位移观测记录表》中数据分析来看，4#～11#桥墩的变形已满足规范要求，只有在连续降雨后一段时间后桥墩位移量才变大，说明线路右侧山坡是趋于稳定状态。介于此情况，经专家讨论分析后，接下来只需对4#～11#桥墩进行加固，防止桥墩继续变形，具体加固措施： （1）平整桥基和桥基右侧附近自然冲沟，使冲沟坡度不小于5%，以保证桥基附近不出现坡面积水现象［3］。 （2）在线路左侧增设一排预应力抗滑桩进行加固。共增设34根，桩截面尺寸为1.75m×2.5m，水平间距5m，桩长24m。在距桩顶0.75m和1.5m处各设1道预应力锚索（见图1桥墩加固示意图），锚索采用4Φ15.2mm的1×7钢绞线，锚索孔径Φ15cm，第1道锚索长度L=35m，下倾角20°，第2道锚索长度L=30m，下倾角30°，每道锚索设计荷载为450kN。  图1 桥墩纠偏示意图 4.3 12#～13#桥墩的纠偏方案 根据监测结果显示，12#～13#桥墩同属于ZK206+277～ZK206+345段滑坡。由于线路右侧原冲沟处有约15.5m厚的软土层，而西凹隧道开挖的弃碴直接倾倒在桥墩旁边，在填土荷载作用下，软土地基必然产生挤压和沉降现象，再加上填土层透水性强，当出现降雨、积水时，填土荷载增加，由于水渗透作用，使土体出现蠕滑变形，最终导致桥墩出现位移。根据以上分析桥墩偏移原因，提出12#～13#桥墩偏位的治理同滑坡共同进行，主要采用削坡减载、坡面截排水、填土反压等措施，具体施工顺序如下： （1）清除线路上自然冲沟内增加的隧道弃碴，恢复原有冲沟地形，以降低填土固结沉降变形，消除不均衡水平土压力，消除立柱的弹性变形［4］。经实测，现场弃碴清除后立柱立即回位了1.2cm，事实证明隧道弃碴也是产生立柱偏位的原因之一。 （2）沿滑体周界外5m设置环滑体截水沟，在滑坡设置1道坡面截水沟，平整桥基右侧附近自然冲沟，使冲沟坡度不小于5%，以保证桥基附近不出现坡面积水现象。 （3）分别在12#和13#桥墩周围，开挖断面直径为250cm的圆形探坑，开挖为深度15m。开挖后未发现桩基周有明显的裂缝、剃切等破坏。 （4）开挖出的土方量堆载到桥的另一侧，进行填筑反压。 （5）开挖反压后，在墩顶建立观测点，每天分析立柱位移和垂直度的变形数据。 （6）待桩基复位至规范允许的5cm范围之内，对开挖基桩进行回填夯实，再对桩体基周围土体进行注浆加固措施，以预防纠偏后的再次偏位。 5 结语纠偏和加固处治的目的是使桥墩的变形控制在规范允许的范围内，且保证处治后的桥墩仍然满足设计承载力要求。本文通过对大桥0#～13#桥墩采取纠偏及加固措施后，经设计院进行全面检测，其变形满足规范要求，且桩基和立柱均未发现裂纹，满足设计要求，达到了预期的效果。可以说本工程实施的立柱纠偏方法是成功可行的，特别针对发生在弃土堆、山坡洼地和不良地质带等环境下的立柱偏位问题具有较强的适用性，且纠偏效果能够得到保证。 ［参考文献］ ［1］ 吴徐华，袁述林，邓爽. 桥墩立柱偏位分析与纠偏处治［J］. 公路工程，2013，02（1）：22-23. ［2］ 高文军，许长城. 某连续梁桥桥墩偏位处治和加固［J］. 公路交通技术，2012，（6）：34-35. ［3］ 侍刚，伍贤智. 某桥桥墩桩基偏位纠偏方案设计与实施［J］. 桥梁建设，2015（1）：48-49. ［4］ 张天明. 桥墩病害处治方法探索——重庆菜园坝长江大桥引桥桥墩的纠偏与加固记实［J］. 公路交通技术，2008（1）：11-12. ［5］ 裴碧峰. 某桥墩桩基偏位分析与纠偏实施效果［J］. 福建工程学院学报，2005，（4）：8-9. Analysis on the rectification and reinforcement technology for the pier of Pu-Nan Expressway LIU Chuan ［中图分类号］U445.7 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2017）05-0148-03 DOI：10.14189/j.cnki.cm1981.2017.05.028 ［收稿日期］2017-03-18 ［通讯地址］刘川，北京市大兴区西红门镇欣荣北大街31号 |
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