浅谈桥墩墩柱偏位的纠偏处治

浅谈桥墩墩柱偏位的纠偏处治

李京承 李符礼 陈毅福

中建四局第五建筑工程有限公司 广东 深圳 518000

摘要：近些年，随着市政建设的发展，越来越多的桥梁被用于公路及市政建设中。但城市桥梁受到交通组织、线路等因素的影响。公路桥梁尤其是山区公路桥梁，由于地形地貌的限制，时常从弧线大纵坡。桥梁支座等作为一座桥梁结构中不可缺少的一部分，它们对于桥梁墩台受力情况、桥面的收缩及行车平稳性等发挥着重要的作用，在一定程度上影响整座大桥的使用效果及寿命。基于此，本研究对影响大纵坡梁桥墩顶发生偏移因素展开分析，为改善这种情况提供重要的参考。

关键词：桥墩墩柱；偏位；纠偏处治；研究

1工程概况

某工程为红土地互通E匝道大桥立交内，为跨越主线及B匝道而设置。

2偏位原因分析

2.1偏位成因分析。

E匝道大桥15号桥墩是第四、五联之间的交界墩，采用双柱墩，第四、五联上部构造为(24.181+25+18.9+22)+4x25现浇连续梁，桥墩位于B匝道边坡上，由于施工时工期紧张，施工路基填方和E匝道桥梁共计不到一年时间，在新旧路基界面产生较大土压力；在坡脚因填方造成排水不畅淤水成塘，浸泡路基坡脚，填方产生蠕动，导致桥墩受到侧向土压力，15号桥墩向E匝道大桩号方向发生了偏位，桥墩竖直度超出了规范要求，需要进行加固处置。

2.2偏位模型分析。

用空间梁单元建立墩柱抗推受力模型，根据现场实测的路面裂缝位置推断填方边坡滑移面并计算土推力，滑移面以下的桩土侧向水平作用采用土弹簧（m法）模拟，桥墩在填土推力发生了弯曲（受拉面未见明显受拉裂缝），将墩顶受力变形位移计算结果与现场实测数据进行比对并修正土体m值取值。经过计算可以判断：桩基承载能力能够承受外力作用，桩身被破坏的可能性不大，应属于在单向推力作用下桥墩发生了偏位，桩基底部依然保持在原设计坐标。

3处置方案

3.1路基边坡处置。

为了避免桥墩继续受到水平方向的土压力，先对填方边坡进行稳定性处理。

方案一：钢管桩+反压

为了防止坡体进一步变形滑移，BK0+578～BK0+609段在坡脚处设置三排钢管桩，排距1m，间距2m，钢管桩采用φ140mm，长度18m。再在路基外侧抛石挤淤，形成稳定基础后，施工反压体，反压8～10米高，宽10～15米三角带并抵住对岸基岩。

方案二：反压措施

BK0+578～BK0+609路段右侧鱼塘直接抛石挤淤，填筑砂砾垫层，分层填筑路基；为控制变形继续发展，反压8～10米高，宽10～15米三角带并抵住对岸基岩。经过比较采用方案二，反压处治完成后进一步对桥梁处治。

该处治工程具体施工顺序如下：分流鼻排水及坡面防水措施按照现场商定方案执行。

1. 抛石挤淤抽干坡脚水搪中的水，抛大石挤淤重型压路机碾压形成硬壳，再填筑1米的砂砾石垫层，然后分层开始反压，至反压设计标高。

2. 反压反压填筑按照路基填筑要求进行，反压填方高度约9.5m，反压宽根据地形渐变。

3)施工过程中保持对设定了23个观测点，按照JTGD30-2015《公路路基设计规范》路基监测内容和项目监测，对路堤变形及桥墩涵洞的监测,发现稳定及时通知相关单位。

3.2开挖边坡释放荷载。

受到B匝道填方边坡滑动的土压力15号桥墩向大桩号方向发生偏位，为了消除桥墩受到的土压力，在桥墩小桩号侧的边坡上进行开挖，并对开挖后的边坡进行混凝土浇筑及采用注浆锚杆的方式对坡面进行防护，使桥墩在不再受到侧向土压力的作用时，自身发生一定量的回弹。

3.3顶推纠偏。

结合现场施工情况，针对15号墩柱竖直度超限进行纠偏处治，具体处理方案如下：

1. 桥墩小桩号侧填方边坡继续下挖6米，清理桩基表面，检查桩基现状，如无开裂等异常状况，再进行下一步处理。

2. 搭架并顶升15号墩两侧梁体。

3. 设反力架牵拉15号桥墩墩柱纠偏复位。

4. 对桩基进行包裹加强。

5. 检查支座梁体，落梁。

6. 边坡按水平台阶回填恢复。

施工组织设计1、对15号桥墩相邻两联上部梁体设置观测点，测量标高及平面位置。2、封闭B匝道通行，在桥墩位置继续下挖，采用人工开挖的方式，下挖时需要一边下挖一边护壁，开挖1至2米然后护壁，待护壁稳定后，再继续下挖，尽量避免对边坡的影响，开挖后检查桩基是否存在裂痕，如无开裂可以进行下一步的操作。3、搭架并顶升15号墩两侧梁体，顶升0.5梁体厘米（梁体和盖梁脱空即可），严禁在15号墩盖梁上做顶升。4、梁体顶升后，先观测桥墩复位情况，根据复位情况计算出所需的牵拉力，然后在14号墩方向设置反力架，对15号桥墩进行牵拉（向14号墩方向），使墩柱复位。单个墩柱所需牵拉力预计为70kN。建议分级加载，每级按10%递增，牵拉过程中严格监控墩柱和盖梁变形，若出现异常应立即停止施工。5、桥墩复位后，对桩基进行包裹处置，采用外包混凝土15cm并植筋与原桩基进行连接的方式，检测支座是否能够继续使用，将支座复位（或更换支座），并让梁体落架。6、边坡回填，桥墩两侧同时按水平台阶均匀回填，并采用有效措施分层回填夯实。7、以上工序完成后，应该对上部梁体进行测量，对桥墩竖直度及位移进行检测，如满足规范要求则纠偏完成。

4墩顶纠偏措施

4.1支座滑移引起的墩顶纠偏。

在实际施工中，一些支座的滑移明显大于结构的常温变形，且远大于制造时的滑移。当桥墩因支座问题而发生偏位时，具体措施是消除桥墩偏位，及时更换支座，通过优化支座提高桥梁的使用寿命。更换支架前，必须先校正梁体。拆除原轴承后，用临时滑动轴承代替，以纠正偏差。主要采用PLC多点同步控制液压系统对多个千斤顶进行油压控制，然后对反力台进行顶推。反力支座受力后，通过精轧螺纹钢拉反力支座，反力支座作用在盖梁侧壁上，形成循环力系，最后将偏离的墩柱拉至最终复位状态（经计算和现场监测确认），反力支座与盖梁侧壁形成循环力系原来的轴承可以换成摩擦系数更高的轴承。具体施工方法如下：（1）准备阶段。搭设平台、设置升降纠偏装置、墩身限位措施、垂直提升前墩身临时加固限位、采用精轧螺纹钢拉回的加固装置、采用钢管和钢板支撑的限位装置。精轧螺纹钢直径32mm，采用外径76mm，壁厚4mm的钢管，钢管端部设置5块20mm厚的u型钢板。（2） 顶升和复位阶段。T梁分三次垂直吊装，第一次吊离支座，同步吊装T梁，第二次调整伸缩缝两侧高差，第三次吊装时将梁底恢复原位，最大吊装高度为由拉线位移传感器控制，最大起升高度≤1.5cm。（3） 安装临时支架。（4） 墩柱校正。在纠偏过程中，检测墩身应力，在墩身两侧布设应变片，监测墩柱的应力和位移。对最终矫正后的位移值进行计算分析，明确矫正后墩柱的状态，验证加固方案。（5） 更换轴承。梁体吊装到有足够的施工作业空间时，最好只取出临时支撑，球面支撑高度为95mm，吊装后的施工作业空间为105mm，通过测量梁底预埋钢板的坡度加工楔形钢板保证落梁后支撑的水平无偏斜。拆除临时支撑后，将球形支撑移至支撑垫石上找平。（6） 落梁、伸缩缝调整检测。落梁前检查伸缩缝相对高差，落支座前注意各墩速度是否一致，位移是否一致，若相差过大，找出原因后再落梁。落梁前，确保已拆除所有临时支架并安装新支架。梁落下后支架钢板与梁底钢板焊接牢固，采用对称间断焊接。校正后连续观测梁体和墩身的位移，得到10天内温差与位移的相对关系。

4.2修正摩擦系数不足引起的墩顶偏差。

有限元分析表明，摩擦系数越小，墩顶位移越大，墩底主拉应力越大。解决这类问题的方法是在了解支座工作性能和现状的基础上，合理控制摩擦系数，保证墩顶不偏离位置。即在盆式支架下方设置支撑垫石，根据支架底板的螺栓间距和预设螺栓孔位置要求支撑垫石表面平整。在实际施工中，地板下环氧砂浆垫层的厚度必须预先设置在顶面标高内。支架底板的垫石应设坡面，防止积水。

4.3垂直坡度引起的墩顶偏差校正。

为了减小纵坡对墩顶位移的影响，设计时应考虑纵坡对墩顶位移的影响，合理控制墩高和坡度，减小纵坡，要根据具体情况进行施工。在此基础上，对墩身根部应力等方面进行监测，进一步减小对结构的不利影响。在实际施工中，尽量减小施工误差，以保证桥梁具有良好的使用性能。

5结论

纠偏加固处理的目的是将桥墩的变形控制在规范允许的范围内，保证处理后的桥墩仍满足设计承载力要求。15号桥墩经纠偏加固后变形符合规范要求，未发现裂缝。桩基和墩柱满足设计要求，达到了预期效果。这种墩柱纠偏方法是可行的，适用于桥墩桩基纠偏的一般处理。实际上，本工程桥墩的挠度本来是可以避免的。在设计中，应尽量避免在填方边坡上设置桥墩。如果必须在填方边坡上设置桥墩，应在桥墩位置设置填方平台，待填方边坡沉降稳定后，为了避免由于填土边坡的固结和桥墩的挠曲而产生的侧向土压力，将建造桥墩桩基。

参考文献

1. 秦攀,刘洋.某山区桥梁桥墩偏位计算分析及处治措施[J].四川建材,2017,43(01):84-86.

[2]蔡静.大纵坡桥梁桥墩纵向偏位处治研究[J].湖南交通科技,2016,42(03):134-137.

[3]钱申春.公路、市政桥梁的墩柱加固技术[J].安徽建筑,2015,22(05):109+112.

[4]苏龙,周礼平.某简支梁桥桥墩偏位成因分析及拆除方案探讨[J].公路交通技术,2015(01):83-87.