既有宁启线35号桥病害分析与整治

苏欣羽

(中铁上海设计院集团有限公司，上海 200070)

1 桥梁设计概况

既有35号桥位于余家营—仪征区间内，跨越后胥河，桥梁全长62.42 m。桥墩为圆柱形桥墩，桥台为T形桥台，墩台基础均采用φ0.8 m钻孔桩。新建后胥河中桥与既有35号桥延河道方向对孔布置，桥梁全长61.47 m。桥墩为圆柱形桥墩，桥台为矩形空心桥台，墩台基础均采用φ1.0 m钻孔桩。既有35号桥与新建后胥河中桥的平面关系见图1。

桥址处30 m厚度内为第四系全新统冲积黏性土、第三系上新统圆砾土以及白垩系泥质砂岩，地基土的基本设计参数见表1。

图1 既有35号桥与新建后胥河中桥桥址平面

2 桥梁病害情况

在宁启复线修建过程中，既有线路基段轨道几何结构持续发生变化，既有桥0号桥台梁缝持续缩小直至梁端顶紧，全桥各孔间梁缝与竣工图相比均明显缩小;第一孔梁固定支座下板螺栓剪断，下板松动，支座吊空，局部有平面内扭转;桥梁两端路基沉降明显，锥体护坡顶部破裂，与台后路基已形成明显台阶。根据上海铁路局工务检测所的检查，既有35号桥现场病害实测数据如表2所示。

表1 地质资料参数

表2 病害情况实测数据汇总

3 病害原因分析

3.1 既有桥设计情况

既有35号桥的桥梁墩、台设计基本参数及计算结果见表3。

表3 桥梁设计基本参数

根据计算结果，既有35号桥的墩台刚度均满足规范要求(即桥墩刚度＞100 kN/cm，桥台刚度＞1 500 kN/cm)。

3.2 病害模拟计算情况

(1)考虑台后土体加固

根据竣工图，既有桥台后范围内采用粉喷桩加固，按照《铁路桥涵地基与基础设计规范》规定，地基比例系数m按5 000 kPa/m2取值。不考虑附加水平力作用，采用m法计算荷载作用下桩基础变形情况，结果见表4。

表4 m=5 000 kPa/m2时荷载作用下桩基础变形情况

根据计算结果，推算桥台顶水平位移为0.3～0.4 cm，仅为实际发生位移值的4%。

(2)不考虑台后土体加固

按照《铁路桥涵地基与基础设计规范》的规定，淤泥质黏土的地基比例系数m按1 000 kPa/m2取值。不考虑附加水平力作用，采用m法计算荷载作用下桩基础变形情况，结果见表5。

表5 m=1 000 kPa/m2时荷载作用下桩基础变形情况

根据计算结果，推算桥台顶水平位移为0.6～0.7 cm，为实际发生位移值的10%。

(3)考虑台后附加水平力

荷载计算时，增加软土地区台后路基填土对基础产生附加水平力，采用侧压力系数法对附加水平力进行计算。侧压力系数法是按弹性半无限空间理论计算桥头路基填土自重对地基产生的附加竖向压力，然后乘以侧压力系数，求得地基基础上的附加水平侧压力。计算结果见表6。

根据计算结果，考虑台后附加水平力后，台顶位移增加至1.2～1.3 cm，约为实际发生位移值的20%。

(4)考虑冲刷产生的自由桩长

根据实际位移情况，假设了由于河道泄洪可能导致出现的自由桩长，地基比例系数m按1 000 kPa/m2取值，不考虑附加水平力作用，采用m法计算荷载作用下桩基础变形情况，结果见表7。

表6 考虑台后水平力时的变形情况

表7 假定自由桩长后桥梁荷载作用下桩基础变形情况

经试算，当自由桩长L0=7.5时，台顶水平位移值与实际发生值基本接近，此时计算模型的受力情况基本接近于实际的结构状态。在此状态下，桩身混凝土最大应力为8.78 MPa，钢筋最大应力为148.73 MPa，均在规范允许范围内，据此可以推断桩基础尚未出现结构破坏性变形。

3.3 病害原因分析

根据上述计算分析结果与实际病害测量值的对照，可以初步判断本桥病害原因是由于桥址处地质情况较差，流塑状淤泥质粉质黏土层厚较深，整体河道及岸坡稳定性较差。既有桥台后荷载不均衡，河岸两侧土体受后胥河河道泄洪冲刷影响向河中心处滑移，推动桥台及桥墩位移所导致。同时，在新建桥施工过程中扰动了桥址周围的土体，加剧了河道的滑移趋势。因线路与河流斜交，故墩、台会同时发生纵向及横向位移。

4 病害整治办法

病害整治的主要原则是:在桥墩基础处采用“纵向顶撑，横向限位”的方法，固定墩台防止继续滑移。同时采用顶推等方法，将已经产生滑移的墩台尽量恢复原位，必要时采用链锯锯除桥台部分胸墙，保证正常运营时的梁缝。根据此原则，采取了以下措施进行病害整治:

①在台尾架设便梁，挖除台后路基土，对台后土压力进行卸载。用高压旋喷桩机具施工台后应力释放孔，进行应力释放。在对台后土体卸载的同时，在3号桥台外侧施工横向限位承台下钻孔桩基础。

②施工桥墩基础承台间连地梁和系梁，在系梁上设置连杆，安装千斤顶，对桥墩承台施加顶力，进行纠偏复位。

③施工桥台与桥墩之间连地梁下钻孔灌注桩，然后浇筑承台间连地梁和系梁，在靠近桥台侧系梁上位置设置连杆，安装千斤顶，同时对两侧桥台承台施加顶力，进行纠偏复位。

④在既有35号桥3号台外侧，浇筑横向限位承台。

⑤采用轻质混凝土对应力释放孔进行填充，对台后土体进行加固。

⑥既有桥桥墩植筋后采用钢筋混凝土包箍，将桥墩直径加大至2.5 m，以增加桥墩刚度。

⑦采用链锯锯除桥台部分胸墙，对梁体进行纠偏复位，对支座进行整修更换，恢复1号、2号墩上梁缝，0号、3号台上梁缝。

⑧在桥址及上、下游25 m范围内，进行河床铺砌，防止河道水流冲刷。

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