桥梁U型钢圈梁及台背注浆法加固处理技术

薛 志 强

(山西省盂县公路管理段，山西 盂县 045100)

桥梁U型钢圈梁及台背注浆法加固处理技术

薛 志 强

(山西省盂县公路管理段，山西 盂县 045100)

针对桥台前(侧)墙开裂、桥台背沉陷跳车产生的原因，分析对比了桥梁桥台及台背加固思路及方法，介绍了桥台及台背加固的处理技术，其施工工艺简便，加固处理后压实度和承载力得到了较大提高。

U型钢圈梁，注浆法，工艺

1 概况

处于重交通且位于煤矿采空区干线公路的桥头台背路基填方路段，施工压实后极易出现自然沉降，而营运期间桥头台背路基沉降是引起桥头跳车的主要原因。桥台的超负荷服役现象十分严重，大部分活载强度已远远超过了原设计的荷载等级。而台背填料遇水摩擦力减小、土压力增大等原因，致使桥梁两桥台台身产生竖向裂缝，台背沉陷，直接威胁着交通运输安全。省道石阳线郊里至水泥厂二级公路改建工程，建设于1993年10月，投入营运后在车辆荷载作用下，沿线榆林垴桥、滴峻桥、榆河桥、滴水崖桥、4号小桥等出现台背自然沉降且加剧，出现跳车现象。针对这种情况，制定了U型钢圈梁加固桥台、注浆处理台背填料的加固方案。在此以石阳线榆林垴桥为例，对上述加固技术进行浅析。

2 桥梁桥台及台背加固思路与方法

石阳线郊里至水泥厂路段为重交通路段，是盂县通往阳泉的主要通道之一，本身公路运营已经满负荷，如果再加之阶段性施工或中断交通，该条公路将出现交通拥堵或瘫痪状态。因此必须考虑到既加固提高桥梁承载能力，又不能给公路带来拥堵现象，对于桥台前墙、侧墙开裂、台背沉陷的桥梁如果采取拆除重建肯定是行不通的，但直接给台背注浆，可能导致桥台开裂，故采取U型钢圈梁将开裂的桥台进行拉、圈、箍，再在台背钻孔注浆，有效地解决桥台侧墙开裂、台背沉陷、桥头跳车，且不需要中断交通。这种通过加固桥台侧墙和前墙及改善台背填料性质的综合治理方案，提高桥台的承载力，恢复其整体受力功能，延长桥梁的使用寿命。

3 加固方案设计及施工工艺

榆林垴桥位于省道石阳线K134+179处，跨越燕龛河，为4-10 m斜30°的钢筋混凝土空心板桥，修建于1993年7月，桥长56.94 m，下部结构为重力式墩，U型桥台，扩大基础，桥面净宽为9-2×0.25 m，桥高5.4 m，设计荷载为汽—20、挂—100。其加固前该桥的主要病害为南岸桥台(阳泉方向)的左边侧墙有多条自上而下的竖向裂缝，其中较为严重的一条是从台帽开始向下，延伸到台身底部的裂缝，最大缝宽0.8 cm，而且呈发展趋势；主河槽孔(第三孔)受河流冲刷影响，致使墩身下部砌体受水侵蚀较严重，勾缝风化脱落。

通过分析其主要原因是竣工投入使用之后，交通量不断增大，大吨位及超载车辆剧增，墩台的负荷强度不断增加，超负荷服役现象十分严重，大部分活载强度已远超过了原设计的荷载等级，加之台后路面失效，有渗水迹象，随着台后填料水分的增加，其土体压力将持续加大，并产生膨胀变形问题，致使该桥的南岸桥台台身产生竖向裂缝，直接威胁着交通运输安全。其具体施工工艺及技术浅析如下：

U型钢圈梁是针对石阳线榆林垴桥南桥台持续扩大的裂缝，为控制这些裂缝沿纵深方向发展，并诱发新的裂缝出现，通过U型钢圈梁、拉杆、锚杆组成的钢结构框架对桥台侧墙及前墙进行锚、拉加固。即分别将水平钢圈梁(槽钢)布置于台身的上部、中部和下部，同时在台身东面和西面侧墙位置，用横桥向的拉杆将竖向槽钢连接在一起，后者分别用锚杆锚固于侧墙前，槽钢采用焊接连接，在台身转角位置，将包角钢焊接其上，再用钢垫片将侧墙位置的槽钢与拉杆、锚杆连接在一起，钢垫片需要用螺丝锁紧，同时侧墙槽钢交叉的位置，需在电焊处理后，防护好外露的铁件、钢构件等。

台背注浆是在桥梁通过上述U型钢圈梁箍套之后，在台背呈梅花形分布钻孔，利用注浆设备，将浆液均匀注至台背填料、路基地层内，浆液分层填充，产生渗透和挤密的作用，将台背填料和路基地层中土体颗粒中的水分与空气挤出，充满原来土体的间隙。这样一来，台背填料和路基的地层，强度将得以提升。通过这种注浆方式，注入的浆液，将和原本松散的土体颗粒紧密地凝结成统一体，使得台背填料和路基地层都得到妥善加固。

3.1 桥台及台背加固的施工技术要求

1)分别将水平钢圈梁(槽钢)布置于台身的上部、中部和下部，同时在台身东面和西面侧墙位置，用横桥向的拉杆将竖向槽钢连接在一起；2)利用长度2 m的锚杆锚固前墙，同时借助规格22号的槽钢作为钢圈梁，槽钢焊接后，再用钢垫片与拉杆、锚杆连接在一起，钢垫片需要用螺丝锁紧；3)灌浆布孔设计。灌浆孔按梅花形布置于台背后，孔距2.0 m，顺桥向至桥台外侧5 m路基范围，孔深视钻孔在台背的位置不同而不同，以达到前墙或侧墙圬工砌体处；4)注浆管以无缝钢管作为加工主材，规格φ50 mm，布置注浆管道后，沿着钢管的直径，均匀布置直径10 mm的小孔，小孔之间距离均保持在20 cm，以梅花形状分布，直至注浆管的管道底部；5)注浆孔的成孔方式，需要参照图纸的孔深标准，通过干钻成孔，边缘孔深，原则上需深入原地面的50 cm，如地质条件特殊，可进行因地制宜地调整；6)注浆管与注浆孔的长度，后者长出25 cm，目的是为注浆孔底腾出便于控制灌浆流动的空间，而在路基顶面位置，注浆管和注浆孔之间的间隙，需要利用水泥砂浆进行填充，填充长度至少为30 cm，在填充水泥砂浆终凝之后，再进行注浆，注浆时重点控制浆液的外冒；7)本工程选用32.5号普通硅酸盐水泥作为注浆材料，材料不能够掺杂颗粒比较大的杂质，同时选用不含泥土等杂质的河水，以免输送时堵塞注浆管道；8)压浆始于边孔，随后往中间位置依次压浆。

3.2 加固施工工艺及设备选择

3.2.1 U型钢圈梁箍套

在桥梁施工过程中,横向拉杆钻孔较困难,横向钻孔横穿整个桥台水平方向较难掌握,钻机开钻后钻杆遇到硬的石料后会上飘,会出现水平方向不垂直现象,选用有丰富经验的施工队与先进的施工机械，保证钻杆水平。采取德国WEEKE公司制造的型号为BST100/25自动钻孔机，精确钻孔、前后侧边，底部顶部垂直钻孔，钻头5排垂直钻头，操作尺寸2 500 mm，最小间距160 mm。

3.2.2 钻孔工艺及设备选择

1)设备选用。考虑本工程需要施钻的钻孔数量多，但钻进深度比较浅，钻机移动频率高，要求所选用的钻孔设备要具备比较高的功率水平和机械化条件，最终选用Q91 mm普通合金回旋钻；2)钻孔工艺。钻进压力控制在最低状态，速度保持中等，钻进时以短回次方式，进行速度的调整，如果有空洞等不良地质的影响，要将钻进情况进行登记，在确定地质情况后，再进行填筑和灌注，以消除不良地质对钻进质量的影响；3)合理布置图。侧墙立面见图1，桥台平面见图2。

3.2.3 注浆方法及工艺

考虑到台背填料中，存在大小不一的缝隙空间，需以注浆方式，将这些缝隙空间填充满，以提高台背的整体性，以及土体的密实度。台背注浆施工，需要兼顾以下几方面的施工重点：

1)注浆时，钻孔必须被浆液填充满，当浆液达到孔口，要检查是否有吸浆迹象，如果没有，才能够停止注浆。在停止注浆之后，将碎石和水泥砂浆搅拌，进行钻孔的封闭。

2)台背注浆为使水泥浆凝固速度加快，缩短施工工期，减少对行车的影响，注浆时掺加一定量速凝剂。

3)用调压力式注浆泵，采用静压注浆，防止压力过大地基或路基土产生劈裂通道，钻孔注浆要适时取芯记录，浆液水灰比为水∶水泥干粉=0.9∶1，注浆压力0.5 MPa～1.0 MPa，注浆量视加固效果而定，一般以裂缝处溢出水泥浆为止。

3.2.4 注浆效果检查

1)为便于检查水泥的入渗情况，需布置适量的注浆质量检查孔，布置数量为钻孔总数量的7%。利用检查孔，将土芯取出，然后以适当的注浆压力、渗入、吸浆量等情况，进行注浆质量良莠的判断；2)在进行台背注浆时，同步兼顾台身裂缝位置的溢浆情况，假若随着注浆时间的增长和注浆量的加大，溢浆情况良好，说明注浆能够有效填充缝隙。

4 效果分析

通过以上检查，比对分析了台背的检测数据，具体详见表1和表2，发现距U型桥台背6 m路槽以下1.0 m位置的台背填土的有关参数的变化。

表1 加固处理前后压实度比较 %

表2 加固处理前后承载力比较 kPa

从表1，表2可以看出，加固处理后压实度和承载力有了较大的提高，加固效果比较明显。

5 结语

省道石阳线郊里至水泥长路段通车已将近二十年，桥头跳车现象较台背没有注浆加固的干线公路有了明显的改善，从而可见U型钢圈梁及台背注浆加固是解决干线公路桥台开裂、桥头跳车问题的有效方法。文章通过研究，基本明确了案例桥梁U型钢圈梁及台背注浆加固的方法，但考虑到不同桥梁U型钢圈梁及台背注浆加固要求、条件等的差异性，以上方法在相关桥梁工程中应用时，需要结合具体桥梁工程的情况，予以灵活的参考借鉴。

[1] 张云普.高速公路桥涵台背注浆加固施工技术分析[J].科技创新导报,2014(17):31.

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[3] 郭 涛.桥涵台背回填钻孔注浆处理施工工法[J].山西建筑,2011，37(12):194-195.

[4] 吴 徽.注浆技术在解决桥头跳车问题中的应用研究[J].科技咨询导报,2007(8):75.

Analysis on reinforcement technology of bridge U-shape steel-circle beam and deck grouting method

Xue Zhiqiang

(ShanxiYuxianHighwayAdministrationSection,Yuxian045100,China)

In light of bridge deck wall cracking and deck subsidence causes, the paper comparatively analyzes bride deck and deck reinforcement concept and methods, introduces bridge deck and deck back reinforcement processing techniques, and finally concludes that: the construction technology is rather simple， the reinforced compaction degree and bearing capacity have been greatly improved.

U-shape steel-circle beam， grouting method, technology

2015-04-08

薛志强(1979- )，男，助理工程师

1009-6825(2015)17-0181-02

U445.72

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