橋墩位移病害整治與思考

　摘　要:全面分析竹絲港特大橋橋墩縱向位移病害的成因,旨在引起鐵路橋梁TRANBBS設計、TRANBBS施工、TRANBBS規(guī)劃部門都應對水利建設進行深入調(diào)查了解,以免相互干擾產(chǎn)生危害。另外,對梁體縱向復位施工方案進行分析并介紹梁體復位施工的全過程。
關(guān)鍵詞:鐵路橋梁;病害;橋墩位移;施工　
　火宣復線是鐵道部1999年開工建設的重點工程項目,全線于2001年10月28日建成并開通運營。2002年秋檢時發(fā)現(xiàn)跨越麻風圩的竹絲港特大橋的16號橋墩上梁端出現(xiàn)抵死。后經(jīng)過詳細檢查發(fā)現(xiàn)17、18號橋墩上梁端縫增大,15、19號橋墩以及兩端其他橋墩上梁端縫正常,所有支座除了16、17號橋墩上的活動支座位移過大外(位移方向相反),支座錨栓均正常,沒有任何剪切破壞的跡象。于是推斷17號橋墩出現(xiàn)了向16號橋墩方向的縱向位移,后采用全站儀測量確認該橋16、17號橋墩均出現(xiàn)了不同程度的縱向位移。
1　病害成因分析
(1)竹絲港特大橋于2001年10月建成通車,該橋16、17、18號橋墩分別于2001年7、8月份施工完畢,橋墩基礎(chǔ)均為鉆孔樁基礎(chǔ),樁長32．0ｍ。該橋的18～21號橋墩間為跨越主河道梁跨,18號橋墩正好在麻風圩大堤上。麻風圩堤防建設工程于1998年底開工建設,而堤防工程在18號橋墩處的加固施工是在橋墩建成后才進行的,大堤加固前后的橋下縱斷面變化如圖1所示。

(2)由于子堤部位土方加高,一方面增加部分的土體自重引起17～18號橋墩間原有地面土體承重加大,土體密度增大;另一方面新增土體又經(jīng)過推土機、壓路機反復碾壓,同時在整個大堤加固過程中,大量的重載汽車從橋下經(jīng)過對橋下的土體也進行了碾壓擠密。再者加上該橋墩處土質(zhì)為淤泥質(zhì)砂黏土(灰色、流塑、局部夾少量粉細砂),側(cè)向膨脹系數(shù)大,又從來未經(jīng)過碾壓夯實,土體密實度低。經(jīng)過上述反復碾壓,土體密度大大增加并不斷向側(cè)向膨脹,帶動17、16號橋墩處路基土體向大堤兩側(cè)移動。另外,主堤位置由于原有土柱較高,土體自重大,加之原有主堤上通行汽車,土體密實度大,主堤部位受新修子堤部位土體膨脹的影響較小,因而起到后背作用使得16、17號橋墩下路基土體向大堤外側(cè)位移量增大,致使橋墩出現(xiàn)了明顯向15號

橋墩方向的縱向位移。列車通過引起橋墩基礎(chǔ)的振動,擾動樁基周圍的土體,使得樁基周圍土體連帶樁基一起向大堤外側(cè)移動。

2　病害整治方案

(1)在16、17號墩加設鉆孔樁,擴大承臺,擴大橋墩墩身直徑,通過加固,增大了墩身的承載力,也擴大了墩身的核心范圍。(2)對第17孔梁體進行縱向復位。這樣,解決了16號橋墩梁端抵死的問題,也糾正了16號橋墩上活動支座偏移過大的問題;同時,對17號橋墩上的固定支座向宣城方向偏移,減少了17號橋墩上梁縫,也減少了該橋墩偏心受力的力矩,緩解了橋墩偏心受力的矛盾。

3　梁體縱向復位方案的確定

橋梁架設主要有吊裝法架設、拖拉法架設、頂推法架設。此次梁體縱移復位施工,因梁體縱移量小,僅有60ｍｍ,因而采用頂推法進行縱移復位為宜。因梁體前后均為梁跨,無法重新制作后背,初步確定以16號橋墩作為后背。下面對該橋墩在頂推過程中的受力進行分析,如圖2所示。

　(1)豎向力Ｇ為兩孔梁上凈荷載的一半和兩孔梁本身自重的一半,即Ｇ=(2227．4+10×32．6)×2÷2=2553．4ｋＮ(2)頂推力Ｆ1(梁體在輥軸上移動的滾動摩擦力)為一孔梁上的凈載和梁本身的自重乘以輥軸與鋼板及支座底板的摩擦因數(shù)μ(取0．05),即Ｆ1=(2227．4+10×32．6)×0．05=127．67ｋＮ(3)在利用16號橋墩作為后背進行第17孔梁體縱向頂推時,勢必引起16號墩頂向15號橋墩的位移,因而在15號橋墩的活動支座上產(chǎn)生摩擦力,該摩擦力通過16號橋墩上的固定支座反作用于16號墩頂Ｆ2,該力為第16孔梁上凈載及梁體自重的一半乘以盆式橡膠支座活動支座的摩擦因數(shù)μ(取0．05),即Ｆ2=(2227．4+10×32．6)÷2×0．05=63．835ｋＮ(4)檢算內(nèi)容主要包括:16號橋墩上的固定支座所能承受的水平剪力的檢算,16號橋墩墩身水平剪應力的檢算,16號橋墩墩身底面彎曲拉應力檢算。通過檢算,以上3項應力均小于設計承載力或混凝土的容許應力,證明該跨梁體的縱移施工可以通過16號橋墩作為頂推后背進行施工。

4　主要施工步驟

(1)制作鋼結(jié)構(gòu)夾具,沿梁體橫斷面將梁體夾住(與梁體形成一個整體),并在梁體底部向下懸出,作為頂推前端的受力點。(2)在16號橋墩墩頂?shù)闹С袎|石間埋設錨栓,綁扎鋼筋網(wǎng),澆筑Ｃ20混凝土,與支承墊石形成整體作為頂推的后背。(3)鑿除17號橋墩上固定支座錨栓周圍混凝土,使之活動,并保證錨栓能向18號墩方向移動60ｍｍ。(4)利用封鎖點,拆除第17孔梁上軌道、梁兩端的擋碴板,安裝梁體鋼結(jié)構(gòu)夾具。(5)安裝豎向千斤頂將梁體頂起,在支座底部和支承墊石面的鋼板間插入輥軸后落梁。(6)安裝縱移的水平千斤頂,頂推梁體縱移到達設計位置后再安裝豎向千斤頂落梁就位。(7)拌制環(huán)氧樹脂砂膠,埋設17號墩上的固定支座錨栓。(8)拆除梁體鋼結(jié)構(gòu)夾具,恢復線路。

5　頂推施工注意事項

(1)梁體鋼結(jié)構(gòu)夾具安裝應盡量靠近梁體橫隔板,安裝必須牢固,在混凝土面上采用雜木板支墊保護混凝土梁體,避免損傷梁體混凝土。(2)輥軸材料必須采用45號鍛鋼,其制作精度要求高,每根輥軸直徑必須一致,表面光潔度要好。(3)千斤頂在起頂和落頂時步調(diào)必須一致,避免左右兩片梁體受力不均引起梁體橫隔板損傷或是對16號墩身水平頂力不同引起水平扭矩造成對墩身的扭傷。(4)采用經(jīng)緯儀對16號墩的墩頂位移進行觀測,避免出現(xiàn)過大的水平位移。(5)在穿入輥軸時必須保證梁體兩端高度一致,避免出現(xiàn)水平分力來影響頂推力,避免梁體自由縱移影響安全。(6)在頂推移梁時,必須在17號墩的梁縫中放入相應厚度的雜木板進行梁縫保護。

6　結(jié)語

(1)鐵路橋梁是鐵路線路設施中的重要設備,它勢必跨越河道、圩區(qū)或是TRANBBS城市TRANBBS交通要道。它在建成前后必將影響地方水利、公路、城市建設的發(fā)展,同時地方的建設與發(fā)展也對鐵路設備造成重大的影響,因此,無論是鐵路或者地方設施的新建項目必須進行深入細致的調(diào)查和了解,相互溝通,在相互干擾的處所進行相互協(xié)調(diào),趨利避害以達到雙贏的目的。(2)本次移梁施工通過各項檢算,巧妙地利用既有橋墩作為頂推的后背,成功地實現(xiàn)了32．0ｍ梁體的縱向復位,及時地恢復了火宣復線的正常行車,確保了華東二通道運輸?shù)恼＿M行。