重庆市轨道交通三号线二期工程部分倒L墩盖梁裂缝整治

徐可

一、概况

重庆市轨道交通三号线二期工程金渝站至金童路站区间共有倒L形桥墩7个；长福路站至碧津站区间共有倒L形桥墩25个，其中长福路站至回兴站区间17个，回兴站至双龙站区间5个，双龙站至碧津站区间3个。本段自2011年12月30日正式开通运营以来已经安全运营了1年多，日前经目测发现上述几个区间位于小曲线半径内的部分倒L墩盖梁侧面有裂纹或疑似裂纹。

二、设计自查、检算情况

1、自查情况

（1）设计输入资料

经检查，各区间施工图基础资料采用正确，原始数据输入无误，相关专业互提资料单齐全，符合上阶段设计文件批复意见，满足沿线相关各方的要求。

（2）结构计算

原设计采用MIDAS软件建立倒L桥墩结构计算模型，按照最不利荷载组合进行加载，各项计算结果均满足现行铁路桥涵设计规范的要求，且每个倒L墩均有相应的结构计算书可查。

（3）内部审核体系

设计过程中各专业之间配合通過“互提资料单”进行，每册施工图正式出图前各相关专业均进行了会签。

（4）外部审查

设计过程中每册施工图都严格按照送审稿、正式施工图的流程进行外部审查。对设计审查单位提出的意见，要求设计人逐条消化、回复、并对应修改图纸，过程中积极主动与审查人沟通，审查意见及时给予回复，在得到审查人同意后，再出正式施工图。每册图纸审查手续均完善、可查。

2、检算情况

1）金渝站～金童路站区间

金渝站～金童路站区间内的倒L墩除QJ21-D17出现较大裂纹和QJ21-D06、QJ21-D16及J21-D18三个墩出现细微裂纹外，其余倒L墩无裂纹。因QJ21-D06墩高、桩长及盖梁悬挑长度都特别大，且与线路夹角37.83°，故对此墩进行检算；QJ21-D16～QJ21-D18三个墩中，因QJ21-D16号墩柱中心距线路中心偏距最大，盖梁悬挑长度最大，受力最为不利，故三个墩中取受力最不利的QJ21-D16墩进行检算。

对QJ21-D06及QJ21-D16两墩重新采用程序MIDAS/Civil 2011对整体结构（含桩基） 进行平面杆件建模计算，检算结果如下（主力工况）：

2）长福路站～碧津站区间

长福路站～回兴站区间，选取了盖梁悬挑长度最大的QJ26-D42号墩进行检算；回兴站～双龙站区间，选取裂纹最严重、悬挑长度也最大的QJ27-D48号墩进行检算；双龙站～碧津站区间，选取悬挑长度最大的QJ28-D21号墩和裂纹最严重的QJ28-D26号墩进行检算得知，所选桥墩盖梁的强度、裂缝及钢筋应力经检算均满足相关规范要求。

三、相关单位检测情况

1、相关单位检测结果

（1）QJ21-D06、QJ21-D17检测结果

1）裂缝现状

①QJ21-D06号墩盖梁

现场查看了裂缝位置（如图1所示，详细分布见图2），裂缝仅分布于盖梁一侧（机场侧），呈间断分布，且每段裂缝有中间较大，两端较小的特征，现场用裂缝测宽仪检测了裂缝宽度，结果为裂缝最宽处为0.14mm。

②QJ21-D17号墩盖梁

现场查看了裂缝位置，裂缝主要分布于盖梁两侧，裂缝有多条，呈间断分布，且每段裂缝有中间较大，两端较小的特征，现场用裂缝测宽仪检测了裂缝宽度，结果为QJ21-D17号墩盖梁机场侧裂缝最宽为0.20mm，江北侧最宽为0.18mm；主裂缝的其中一条已延伸至盖梁顶部，宽度为0.06 mm。

2）检测结论

① QJ21-D06号墩盖梁裂缝仅分布于机场侧，通过超声与钻芯检测，裂缝深度较浅（约为100mm），通过对裂缝形态的分析，裂缝为非受力裂缝；

② QJ21-D17号墩盖梁裂缝，通过超声与钻芯检测，机场侧2条主裂缝与江北侧基本对应位置的2条裂缝为贯穿性裂缝，其余裂缝为非贯穿性裂缝，深度约为150mm；

（2）QJ27-D48号墩检测结果

1）裂缝现状

现场查看了裂缝位置（如图7-图8所示，详细分布见图9），裂缝分布于盖梁两侧，呈间断分布，且每段裂缝有中间较大，两端较小的特征，现场用裂缝测宽仪检测了裂缝宽度，结果为QJ27-D48号盖梁（江北侧）裂缝最宽为：0.1mm，而另一侧（机场侧）裂缝最宽为0.08mm。

2）检测结论

通过超声与钻芯检测，QJ27-D48号盖梁裂缝同一侧表面不连续，且裂缝深度不等，但均大于275mm。

2、检测单位对裂缝性质的建议

由于仅通过检测结果无法判断桥墩盖梁主裂缝性质及其对结构安全的影响，建议通过监测进一步分析、鉴定，由鉴定确定裂缝性质以及裂缝对结构安全的影响。

四、裂缝原因初步分析

本次出现的区间部分倒L墩盖梁开裂原因复杂，从设计、施工各自的自查报告上看，都没有明显问题，都符合各自的相关规范、规程要求，并且在以往二号线及三号线一期中都有类似的倒L墩，结构构造也基本一致，但只有三号线二期出现了问题。单纯从设计、施工方面似乎都找不到合适的理由，但根据相关检测结果，裂缝又是确实存在的，因此有必要对裂缝进行进一步的观测、鉴定，才能判断出裂缝的性质及其对工程的危害性。初步分析应是一些难以预料的因素综合作用的结果。

五、处理方案

根据上述桥墩盖梁裂缝的现状以及检测单位的检测结论，初步考虑了以下三种处理方案：

1、方案一：在盖梁两侧加贴钢板

在墩柱与盖梁刚节点范围内混凝土表面粘贴钢板，板宽40cm，单侧共设三道。裂缝采用高渗透改性环氧化学灌浆材料进行封闭。加固方案如下图示意：

2、方案二：在盖梁下底面、悬臂根部增設加劲肋支撑

采用劲性钢板肋支撑盖梁根部，以达到缩短盖梁悬臂长度，改善盖梁顶端及盖梁与墩柱刚节点受力状态的目的。裂缝仍采用高渗透改性环氧化学灌浆材料进行封闭。加固方案如下图示意：

3、方案三：体外预应力补强方案

每侧采用两束FECS.SP 3-15.2填充型环氧涂层钢绞线进行补强。该方案能够将力传递到盖梁的中部，有效改善节点受力状态，以达到限制裂纹发展的目的。预应力的施加通过张拉台座实现，张拉台座采用钢梁形式，同时对既有裂缝采用压力注浆法进行处理。加固方案如下图示意：

4、方案比选

方案一施工操作方便，但对结构受力改善不明显，一般只适用于混凝土浅表裂缝。由于本线桥墩盖梁裂缝普遍较深，且具有内部大、外表面小的特点，故本方案不适用。

方案二随着加劲肋板尺寸加大，对结构受力有所改善，但考虑到桥下净空等因素，加劲肋板不宜做得太大，因此在使用效果上受到一定限制。

方案三对结构受力有明显改善，适合于本线裂缝性质不明、内部大、外表面小的特点，且施工操作也不复杂。为控制盖梁裂缝发展，并保证处理效果，推荐采用方案三，即体外预应力补强方案。

5、体外预应力补强方案施工步骤及采用的主要材料

（1）施工步骤

具体施工步骤为：首先对裂缝进行修补；然后安装张拉台座；最后张拉体外预应力，预应力的张拉采用二次张拉工艺。

（2）采用的主要材料

张拉台座：Q345C钢材；

钢绞线：FECS.SP 3-15.2填充型环氧涂层钢绞线；

锚具：TW.E15-3低回缩锚具；

锚栓：Surperplus后扩底锚栓 BLS M16-25/150/60；

裂缝修补材料：高渗透改性环氧化学灌浆材料。

（3）张拉台座构造

张拉台座采用箱型截面，腹板高300mm，顶板宽约572mm，底板宽约692mm，具体值根据计算及构造确定，详图见附件。

六、建议意见

鉴于本线桥墩裂缝性质不明的特点，建议：

1、对全线有细微裂纹的桥墩盖梁也进行检测。

2、对有较大裂纹的桥墩盖梁尽快处理，处理后的盖梁仍需要进一步观测，以检验处理效果。

3、对目前没有出现裂纹，但悬臂较大的倒L型墩，尤其是位于小半径曲线上的倒L型桥墩，加强检查、巡视，一旦发现裂纹及时检测、处理。

4、在以后的设计中，倒L墩悬臂偏大或者受力条件不利时，尽量都增加预应力钢束。