某边坡滑移桥梁应急检测及变形监测

2022-07-09 12:47彭佳斌

甘肃科技 2022年4期

彭佳斌

（中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北武汉 430050）

1 引言

高速公路圆柱式桥墩的设计荷载一般不包括水平力，当基础横向或纵向变位较大时往往会导致主梁错位和不均匀沉降等病害[1]，严重者出现落梁或墩顶现浇连续段开裂、桥面下沉，危及运营安全。高速养护人员巡检中发现某连续梁桥墩顶处桥面有明显下沉现象，见图1。管养单位组织应急检测工作后，组织专家进行讨论，判断出桥台边坡的滑坡体与桥梁病害直接相关，决定展开桥梁专项应急处置和维修加固工程，并在处置全过程中开展桥梁变形监控量测。

图1 左幅桥梁边坡滑坡体及墩顶处桥面V 字形下挠

定期监测桥梁空间变位、挠度及基础沉降等控制性指标，对于确保桥梁处置施工的安全十分重要[2]。桥梁变形监测工作中利用水准仪、全站仪等电子测量专业仪器持续性地观测特征位置处的变形，分析异常变形发展态势并做出判断和预测，采取措施防止处置过程中的桥梁二次损伤[3-5]。

2 工程概述

某高速公路双幅分离式桥梁全长727.50 m，单幅桥宽12 m，上部结构采用18 m×40 m 预应力混凝土（后张）先简支后结构连续（刚构）T 梁，桥跨组合为（3 m×40 m+3 m×4 m×40 m+3 m×40 m）。第五联下部结构桥墩采用双柱式墩配桩基础，18# 桥台采用U 型台接扩大基础，两侧护栏采用混凝土防撞墙。养护巡查中发现左幅第17# 墩顶处桥面有下沉现象，见图2。

图2 左幅桥梁病害调查情况立面图（单位：cm）

3 应急检测

为准确判断桥梁病害程度，同时为应急处治提供基础数据支持，对第五联（第16～18 跨）进行应急检测。检测发现第18 孔桥下位置有大面积堆土，堆土坡面陡、方量大（堆土顶面高出原状土约10 m，体积约2 000 m3），在左右幅中间位置坡顶及地表裂隙宽度达10～20 cm。17#墩顶存在不同程度的支座滑移，支座上钢板与梁底预埋钢板焊接点剪断，盖梁端部挡块与边梁相抵。17#墩外侧墩柱在墩柱底、桩顶附近出现多条环缝，在桩顶系梁与桩基交界处出现竖缝。初步判断堆土造成墩柱两侧出现较大土压力差，从而引起桥墩偏位，见图3。

图3 左幅17# 桥墩偏位

进一步的调查发现墩顶负弯矩区域T 梁现浇段均出现严重开裂，底部可见局部混凝土掉块脱落，现浇段端部钢筋外露，见图4。现浇段梁端出现大量斜裂并向两侧延伸至梁底，在马蹄底形成贯穿横向裂缝。

图4 左幅17# 墩现浇段开裂病害图

4 监控量测方案

4.1 监测目的

变形监测中对监测点的三维坐标进行周期性、重复性的测量，以确定桥梁结构的相关几何指标[6]，如支座相对滑移、桥墩各向位移、墩柱竖直度、梁体挠度和刚性位移等。本例监控量测旨在推断滑坡体和基础变位及不均匀沉降的发展程度和趋势[7]，同时通过桥墩和梁体监测数据分析施工过程中的异常扰动并排除施工环节的不合理之处[8]。

4.2 监测方法与频率

变形监测内容包括墩台及桥面的位移、沉降观测和桥墩竖直度观测，通过累积的监控量测数据对桥梁变形情况进行分析、预测。

位移观测点以植入的全站仪反射镜为标志，现场布设3 个基准点组成位移基准网。沉降观测采用电子水准仪配合铟钢条码尺作业，其中墩、台身沉降观测点以植入混凝土的L 型不锈钢钉球冠端头为标志，桥面测点布置在行车道两侧，以植入沥青砼桥面铺装的不锈钢钉球冠端头为标志。桥墩竖直度测量采用全站仪进行，每个桥墩取墩顶、墩中、墩底共3个截面，每个截面由全站仪测出3 点，形成墩顶、墩中、墩顶3 个圆心坐标，根据墩顶与墩底圆心位置关系计算桥墩竖直度。具体方法为由圆心的相对水平（纵向、横向）偏位计算得到合成偏位，再除以实测墩柱顶、底面的高差，即可得到桥墩竖直度计算值。

根据监测需要，墩台、桥面的位移监测频率为2次/d，墩台、桥面的沉降监测频率为1 次/d。

4.3 监测测点布置

墩台共布置位移监测点12 个，分别布置于左/右幅16#～17#墩系梁上方及左幅18#台台身。L17-1#、L17-2#墩柱在盖梁下方（墩顶测点）各增设一处位移监测点。墩台共布置沉降观测点10 个，分别布置于左/右幅16#～17#墩系梁上方及左幅18#台，见图5。

图5 17#墩和18#台位移、沉降监测点布置图

桥面共布置位移监测点23 个，其中左幅外侧测点10 个（编号ZW1～ZW10），左幅内侧测点8 个（编号ZN1～ZN8），右幅内侧测点5 个（编号Y1～Y5），见图6。桥面共布置沉降监测点20 个，其中左幅外侧测点11 个（编号W1～W11），左幅内侧测点9 个（编号N1～N9）。左幅18#台后共设置路基沉降监测点4个，其中左幅外侧测点1 个（编号WLJ4），左幅内侧测点3 个（编号NLJ1～NLJ3），见图7。