茅草湾大桥墩柱置换施工技术措施探讨

文 / 贵州桥梁建设集团有限责任公司 梁康

解决桥梁工程墩柱遭遇外力局部破坏，采用有效施工技术措施，保证上部构造稳定，对下部构造进行置换，从而降低事故经济损失，节约工程修复造价，同时降低社会影响，稳定了社会环境。本文将以茅草湾大桥的施工为例，对1～3#墩偏位处治施工过程中2号墩墩柱置换施工技术进行了深入的探讨和分析，以期为灾害后桥梁处治工程提供相应的参考。

工程概况

茅草湾大桥项目区地处黔北高原北部，属桐梓县新站镇所辖。根据贵州省桐梓县气象台统计，2020年汛期以来，项目所在地从6月11日20时至7月7日20时累计降雨量为607.4毫米，处于历史第1位，其中6月30日、7月1日、7月5日、7月6日均达到暴雨等级。项目所在区遭遇严重自然灾害，茅草湾大桥2号墩发生地质滑坡，2号墩桩柱向左侧滑移偏位17-34cm，同时造成桥梁梁体偏位，支座位移、变形，其中左幅2-2#桥墩墩身存在环向裂缝墩身环向裂缝共计16条，长度 0.5m～2.8m，最大缝宽0.27mm。墩柱倾斜度为：0%～1.03%，墩身竖直度超过规范限值，不满足设计及规范要求。

茅草湾大桥第一联桥梁形式：上部结构为：3×40m预应力砼T梁，先简支后结构连续。0号桥台为扩大基础U型台，左幅1号墩平均墩高为11.88米，桩长15米，右幅1号墩平均墩高8.53米，桩长15米。左幅2号墩平均墩高为3.58米，桩长20米，右幅2号墩采用桩柱一体式桩基，桩长16米。左幅3号墩采用桩柱一体式桩基，桩长18米，右幅3号墩采用桩柱一体式桩基，桩长11米。

茅草湾大桥桥梁处治：左幅1#墩增设4根桩基，厚4米H型承台包裹原地系梁及墩柱进行基础加固；2#墩增设6根桩基为群桩基础，搭设临时钢支撑，转换上部构造荷载于钢支撑上，保留原有盖梁，进行墩柱及桩基置换。

如图1设计方案所示，影音部分为需要置换的墩柱。左幅2#墩需置换墩高分别为6.772m和7.054m，墩柱直径2.0m。右幅2#墩需置换墩高分别为7.222m和7.504m，墩柱直径2.0m。置换墩柱上部与原有盖梁连接，下部接入新增承台中（如图2所示）。

图1 桥梁墩柱置换断面图

图2 墩柱置换后侧断面图

墩柱置换施工技术措施

荷载转换

在2#墩大小里程分别设立临时支撑，通过千斤顶循环同步顶升，使临时支撑承受上部结构恒载以及锁定盖梁的全部荷载，实现荷载转换，便于墩柱置换安全实施。

临时支撑立柱对应梁片设置，采用ø630x12螺旋焊缝钢管，横向间距241cm，前后间距150cm；水平联系、斜撑杆件采用双拼[18槽钢，施工时，立柱连接采用法兰盘结构连接，水平联结斜撑杆件与立柱采用现场焊接工艺，采用二级贴脚焊缝，焊缝高度8mm。临时支撑顶部设置3拼56工字钢作为分配梁，使两排支撑立柱受力合理分配，分配梁上设置3组双拼56工字钢，作为梁体顶升横梁，每组之间间距6cm，锁定盖梁悬挂吊杆（32精轧螺纹钢）从两组横梁间穿过，将盖梁锁定于横梁之上。

在横梁上通过千斤顶和顶升调节钢板循环同步顶升梁体，使上部结构恒载以及锁定盖梁的全部荷载全部作用于临时支撑上，实现荷载转换。顶升钢板采用2-30mm厚度不等的钢板以满足不同高程的需要，若调节钢板支垫总高度过大（＞28cm)，可采用I25工字钢组合代替。所有支垫钢板必须采用直接焊接、压板焊、帮条焊工艺以防止支垫滑移。

新旧混凝土界面处理

从施工安全以及新旧混凝土界面的连接效果方面考虑，盖梁下端桩柱保留60-70cm不拆除，同时预留上端1.0米墩柱采用人工凿除，保留主筋，以便墩柱置换重建时，钢筋连接达到规范要求。

为了新旧混凝连接效果更好，将原墩柱凿成凸出台阶状，台阶宽40cm，中心高于边部40cm。为了施工安全，盖梁支架锁定后，将吊杆张拉至盖梁和支架荷载总和的相应应力，使盖梁荷载转换至临时支撑横梁上。先对人工凿除部分墩柱环向凿除40cm深，预留核心部分。并在原桩柱新旧混凝土接触面植入连接钢筋，从外向内按照环向间距15cm植入直径16螺纹钢，植入深度10cm，外留40cm，采用植筋胶植筋，植入连接钢筋前，务必保证锚孔植筋胶已灌满，增强新旧混凝土粘结，预防墩柱偏心受力时，新旧混凝土界面出现裂缝。

墩柱模板安装前，绳据切割面需凿毛，不得留有切割光滑面，并将混凝土接触面冲洗干净，表面不得有松散体和其他杂物。

原墩柱切割与拆除

墩柱拆除采用绳据切割，根据现场实际情况进行合理分段切割。第一段切割位置选择为平车横梁对应墩身处，净高为30±5cm，便于平车移动时，避免墩柱与平车横梁碰撞。后续段落切割长度理论计算为4m（35T），但需根据墩柱切割现场实际情况和平车运行效果进行调整，以平车能安全平稳运行出为宜，建议不大于2m。

墩柱切割一段，平车转运一段，高于平车横梁上方的墩柱采用托运的方式，低于平车横梁下方的部分墩柱采用吊运方式，移动动力采用卷扬机牵引至桥位区域外，破碎后，运至弃渣场填埋。

置换墩柱钢筋安装

置换墩柱钢筋必须按照设计要求与承台二次浇筑部分钢筋同步安装。为了提高墩柱与承台力的传递效果，承台顶部沿墩柱钢筋笼向四周增设同主筋植筋传力钢筋，分配、增强承台抗剪应力，长度200cm斜向45度安装，按20cm一道增设ø10环形钢筋。墩柱上部与原墩柱钢筋连接时，采用焊接连接，同一断面钢筋接头不得多于50%，保证焊接长度及焊接质量，使用二氧化碳保护焊。钢筋安装时，不得影响新旧混凝土界面增设的连接钢筋。

置换墩柱模板设计与混凝土灌注施工

置换墩柱模板采用与原墩柱直径相同的圆柱模板，采用卷扬机与手拉葫芦配合，分块吊装就位，所有栓孔必须采用高强度螺栓锚紧，并在模板四周每5米安装1道型钢支撑，固定圆柱墩模板，防止在混凝土灌注过程中，模板移位。在圆柱模板下端开孔，接入混凝土输送泵管，固定牢靠。接入模板的输送管需用软管，消除混凝土输送对模板的冲击，在墩柱顶部模板位置，环向均匀设置6根排浆管，排浆管直径100，高度80cm～100cm。

置换墩柱模板安装后，已成封闭空间，人工无法进入振捣，为了提高混凝土密实度，降低混凝土收缩，采用自密实微膨胀混凝土，强度提高至C40浇筑设计混凝土配合比。从墩柱底部混凝土灌注孔压灌混凝土，直至顶部排浆出气口排出合格混凝土。并在模板四周每4米1道安装附着式振捣器，辅助混凝土排浆排气，提高墩柱外观质量。

混凝土养护

墩柱养护采用包薄膜富水养护，混凝土浇筑完毕24小时后，拆除墩柱模板，喷水淋湿墩柱后，包裹薄膜，并采取滴水养护，至少养护14天。

施工安全风险与监控

盖梁悬挂采用8组16根吊杆，通过受力计算安全系数已达3.2，但吊杆受力的均匀性十分关键，需专人查看受力传感器，受力不均时，立即暂停，采用千斤顶调整吊杆，满足要求后，再进行其他施工作业。原墩柱部分需要人工凿除以及置换墩柱施工均是在悬吊的原盖梁下施工作业，风险较大，现场管理人员须执行班前安全隐患排查，召开班前教育，讲清安全分项和防范措施。施工过程中全程旁站，需对吊杆、分配梁、锚箱等构件进行监控，但凡有异常情况，必须停止作业，并撤除作业人员，全面检查无隐患后方可施工。置换墩柱采取压灌方式浇筑，混凝土输送泵压力不得太大，以防模板爆模。

结语

综上所述，本文对茅草湾大桥1～3#墩偏位处治过程中的墩柱置换施工的关键技术进行了相对全面的论述和探讨，对于施工过程中常见的问题给出了相应的解决方案，希望能够为同行业的工作人员提供一些有益的参考。