官岭山中桥墩台病害加固设计方案探讨

李 杨

(中铁二院工程集团有限责任公司,四川成都 610031)

1 工程概述及墩台病害原因分析

金温线官岭山中桥位于江南与双屿区间,跨越公路,中心里程 K 219+844,桥全长 40.30m,桥上线路为曲线下坡(温州方向)3‰。该桥由2孔 12m低高度普通钢筋混凝土板梁组成,两桥台均为T型桥台,1#墩为圆端形桥墩。两桥台基础均为直径 1.25m的钻孔桩基础,1#墩基础为直径 1.25m的钻孔桩基础。建成运营后即发现桥台发生位移并呈发展趋势,已严重威胁到铁路的安全运营及线下的公路交通安全。

官岭山中桥的地基土是淤泥质土,桩基础的自由桩长较长,且桥台存在较大的主动土压力,导致桥梁墩台发生位移[2],其病害属于墩台滑移倾斜,桥梁急需加固。

2 加固原则

结合本桥的具体情况,制定以下加固原则:(1)安全、经济、有效;(2)尽量不中断铁路运营;(3)保证桥下公路净空要求,尽量不压缩既有路幅。

3 加固方案比选

针对桥梁的主要病害是桥台滑移,且目前位移仍在不断扩大。结合目前国内外加固手段以及桥位处地质条件,可以采用如下加固方案。

3.1 补桩加固方案

在原有桩基周围补加钻孔桩,并扩大原承台,以此提高基础的承载力,增加基础的稳定性,减少不均匀沉降对墩台变位的影响(图 1)。

其主要优点是:加固完后对桥下公路交通无影响,且加固效果显著,在国内有较多的成功加固范例。

缺点:施工时需封闭半幅公路,采用倒边施工顺序,影响桥下公路运营。

3.2 加撑加固方案

为防止桥台滑移,在两台与墩之间加建两道水平支撑,水平支撑设于墩台顶帽及托盘处,采用钢筋混凝土支撑梁进行加固(图 2)。

其主要优点是:直接限制墩台倾斜位移。

主要缺点是:由于桥下净空要保证大于或等于 4.8m,加设支撑后,则桥下公路净空不够,需将跨下现有路面下挖以满足净空要求,从而增加路面强制排水设施,造成公路养护、运营费用增加;其次,由于两桥台高度不一致,两道水平支撑存在受力不均的情况,可能造成墩的倾斜等新的病害。

图1 补桩加固方案示意图

图2 加撑加固方案示意图

3.3 减轻荷载方案

筑于软土地基上的桥台,由于填土较高,而受到较大侧向土压力作用,从而使桥台产生前移,以致发生倾斜[2]。可考虑更换台背填土,减小土压力,即采用减轻桥台基础所受荷载的方法加固(图 3)。本方案仅作为其它方案的配套方案。

图3 减轻荷载方案示意图

其主要优点是:造价低,加固效果便于观察。

主要缺点是:施工时需采用吊扣轨及其它支护措施,对铁路运营有影响,并且加固效果不明确。

3.4 注浆加固方案

在墩台基础之下,在墩台中心直向或斜向钻孔或打入管桩,通过浆液凝固,把原来松散的土固结为有一定强度和防渗性能的整体,从而加固地基,提高地基承载力。本方案仅作为其它方案的配套方案。

其主要优点是:对铁路及桥下公路运营影响较小;施工简便易行,可以根据不同地质情况采用相应的注浆材料和方法,可以与其它加固方案复合使用,费用较低。

主要缺点是:单独采用本方案,其加固效果有待观察。

3.5 增建辅助挡墙方案

对于桥台台背水平土压力太大引起的桥台倾斜,应设法减少桥台后壁的土壤压力,可考虑在台背加建一挡土墙,以增强挡土能力。

其主要优点是:桥台辅助挡墙承担台背主动主压力,受力明确。

主要缺点是:台后挡墙施工工期较长,对运营影响较大。

3.6 新建框架桥方案

采用倒边施工,先封闭半幅公路,路面下挖 1.6m,对地基采用 CFG桩加固后修一孔 10m框架桥,待两孔 10m框架桥修好后吊走原铁路桥梁,并凿除既有桥台胸墙,铺设框架桥道碴桥面。

其主要优点是:废除既有病害桥,新建框架桥,可以从根本上解决病害问题。

主要缺点是:本方案造价高,且对既有公路路幅有所压缩,降低了公路路面标高后需增设强排措施以解决排水问题。

4 各方案主要技术经济比较

对官岭山中桥进行详细的方案研究对比和技术经济比较,其结果详见表1。

5 方案研究结论

结合官岭山中桥的病害情况,推荐采用补桩方案。本方案虽然加固费用较高,但施工期间不影响铁路运营,仅施工时需临时封闭桥下半幅公路,施工完恢复路面即可,且加固效果显著,有较多的成功加固范例,因此推荐采用补桩方案。

[1]杨文渊.桥梁维修与加固[M].人民交通出版社,1997

[2]蒙云,卢波.桥梁加固与改造[M].人民交通出版社,2004

[3]李亚东.既有桥梁评估方法研究[J].铁道学报,1997,19(3)

[4]李有丰.桥梁检测评估与补强[M].机械工业出版社,2003