排式钢管支撑架在山区简支梁桥基础沉降病害处治中的应用

排式钢管支撑架在山区简支梁桥基础沉降病害处治中的应用

冉师齐

四川路桥华东建设有限责任公司 成都 610000

摘要

本文章介绍了一种应用于山区公路简支梁桥加固的排式钢管支撑架。该结构的应用能够解决山区简支梁桥出现上下部相对错位，支座移位、脱空，梁体低紧，桥面起拱，桩柱及系梁、盖梁大范围开裂等桥梁整体性病害。通过在墩柱旁设置支撑基础、支撑排架、调平钢箱和支座，使旧桥具有较强的稳定性、承载能力与加固功能，能够提高旧桥的整体性能，大大延长旧桥使用寿命，适合推广。

【关键词】简支梁 钢管支撑架 基础沉降处治 山区高速公路

引言

随着我国经济的发展，交通建设迎来了大发展，山区桥梁日益增多，在山区桥梁中，又以简直梁桥居多。交通量的日益增大，超载车辆的不断出现，桥梁负载日益增重，再加上山区地质地形条件的局限性、地质灾害问题突出，山区简直梁桥会出现各种病害，且病害不是局部性的，而是整体性的，诸如桥梁上下部相对错位，支座移位、脱空，梁体低紧，桥面起拱，桩柱及系梁、盖梁开裂等等。针对旧桥出现的这类整体性病害，当前主要解决方案有两种：一是建设新线路，二是对桥梁进行加固处理。

建设新线路，费用高，施工周期长，而且会阻断交通，不利于经济运行。旧桥加固处理，具有一定的局限性，只能解决墩柱承载力不足这类局部病害问题，对于支座移位、脱空，梁体抵紧等其他病害无能为力。针对上述山区公路简支梁桥出现的这种整体性质的病害，目前尚未提出有效的加固处理方法，因此提出一种快捷高效的排架支撑体系来处理山区简支梁桥整体式病害。

一、工程概况

本工程应用于已建成的雅西高速瓦厂坪段。原瓦厂坪1号大桥雅安岸的桥台伸缩缝出现明显隆起现象，瓦厂坪1号大桥6#、7#、8#桥墩及联系梁上出现多道环向贯通裂缝，K1989+350-K1989+420段右侧边坡已出现沿外倾结构面发生整体滑移的迹象。

二、加固处治方法

（一）加固结构体系

1.支撑基础。针对山区地形地表条件复杂、纵横向坡度陡峭，覆盖层土质松散，稳定性差等特点，支撑基础采用扩大基础+钢管灌注桩形式。支撑排架上的每根钢管立柱对应的扩大基础布置为2.5m×2m，每个扩大基础布置3排共9根钢管灌注桩，钢管采用Φ140×8mm无缝镀锌防腐钢管，注浆材料采用M30水泥砂浆。

2.支撑排架。排架立柱横桥向中距5m，每排纵桥向距墩轴线2m。立柱采用Φ820×12mm钢管，钢管灌注C40自密实微膨胀混凝土；立柱之间横撑每4m一道，横撑采用Φ325×6mm钢管；顶部水平布置3根I56b工字钢作为横梁。支撑排架的立柱底端与基础、顶端与横梁、立柱与横撑均采用法兰盘连接。

3.调平钢箱。支撑排架上设置调平钢箱以适应桥面横坡，调平钢箱采用钢板和Φ820×12mm钢管焊接组成，调平钢箱内部灌注M30水泥砂浆。

4.支座。板式橡胶支座，规格为GJZ250×500×52mm。

（二）加固施工方法

加固方法按照如下步骤进行：

1.钻孔及下放钢管。首先人工在承台处平整施工场地，场地大小2.5m×2.5m。采用汽车吊从桥面上将潜孔钻机YXZ90吊放到施工场地，随后潜孔钻机钻孔。钻孔完成后，在孔位处布设三脚架及定位器，钢管下孔，钢管边下孔边焊接接长，钢管伸入承台长度1m。

2.采用二次灌浆施工工艺对钢管灌浆。注浆材料采用M30水泥砂浆，最大粒径不超过2mm。首次灌浆压力0.1~0.2MPa，灌浆需注满钢管，孔内灌浆至管外侧返浆。钢管下孔设置二次注浆高压管，二次注浆采用带套环的注浆塑料导管，导管直径36mm，导管每隔1m在其侧壁开有若干小孔并用橡胶圈覆盖，在首次注浆24后，进行二次高压劈裂注浆，劈开压力不宜低于2.5MPa，使水泥浆液向钢管桩周边的土体渗透、挤压和扩散。

3.扩大基础混凝土浇筑、养护以及预埋基础钢板。基础钢板1500×35×500mm和高强地脚螺栓M30×1000mm在工厂内加工成型。首先根据支撑排架的立柱钢管位置定位高强地脚螺栓，将其与扩大基础内相应位置的钢筋绑扎固定。随后，安装基础钢板，进一步调整高强地脚螺栓位置，保证全部螺栓能够与基础钢板精确对位。最后，浇筑混凝土及混凝土养护。

4.安装支撑排架，向立柱内压注微膨胀混凝土。立柱采用Φ820×12mm钢管，每一段的连接部位焊接法兰盘，在工厂加工成型。横撑采用Φ325×6mm钢管，每一段连接部位焊接法兰盘，在工厂加工成型。钢横梁采用3根I56b工字钢，在工厂加工成型。首先将单根立柱在现场组装成整体，采用汽车吊从桥面上侧向吊放，同时在湿接缝相应位置处开孔，布置辅助竖向吊点，协助立柱安装作业，安装顺序先内侧后外侧。随后采用汽车吊安装横撑，借助脚手架完成法兰连接作业。最后吊装顶部钢横梁，完成钢横梁与立柱及斜撑的法兰连接。支撑排架安装完成后，利用钢管底部预先开设的压注孔，安装阀门及泵送管。利用桥面上的天泵和桥下地泵相结合的浇筑方式，向立柱内压注C40自密实微膨胀混凝土。

5.安装调平钢箱。

根据现场实际情况，确定调平钢箱的高度尺寸，在工厂加工成型。采用汽车吊与链条葫芦相结合的方式安装调平钢箱，到位后采用法兰连接方式与钢横梁固结。最后，向调平钢箱内灌注M30水泥砂浆。

6.顶升及落梁施工。

在梁体端头对应的盖梁处布置CB100型千斤顶，每根盖梁上所有梁体同步进行顶升作业。首先进行预顶升，持荷5min，检查系统工作情况；随后正式顶升，顶升采用分级顶升方式，以2mm为一级，逐级加载，顶升至能取出支座为止。随后，更换旧桥盖梁上的支座，以及在调平钢箱上安放GJZ250×500×52mm板式橡胶支座。最后落梁，落梁前确认所有临时支撑已拆除及支座完成安装作业，落梁作业与顶升作业程序相反。

该地质灾害段自2019年9月25日完成全桥加固后，持续3年的深部位移监测数据显示桥面及路面累计沉降值斜率明显放缓，说明该结构体系运用在山区病害简支梁桥加固上的合理性及有效性。

图1 实测沉降时程曲线

三、结论

（一）此加固结构和方法弥补了针对山区简支梁桥整体性病害的加固技术空白。通过本结构和方法，可以有效对山区简直梁桥进行加固，使桥梁整体可靠性能得到提高，承载能力得到提升，桥梁的使用寿命得到大大延长，能够广泛的推广运用到山区简支梁桥加固工程中；

（二）加固结构中支撑排架、调平钢箱能够在工厂加工成型后，运至现场安装，拼装采用高强螺栓连接方式，现场焊接工作量小，施工效率高，操作简便，施工质量可靠性高。

参考文献：

[1]葛皖.简支梁桥常见病害及对应维修措施[J]交通与运输(学术版)2018,(02)

[2]李少莉,蒋小鹏.简支梁桥桥面连续常见病害成因分析及处治措施[J]中国公路2012,(13)

[3]邬刚柔,万虹宇.山区高速公路梁桥支座设置研究[J]重庆科技学院学报(自然科学版)2012,14(06)

作者简介：冉师齐（1995-），男，汉，重庆万州，本科，四川路桥华东建设有限责任公司，助理工程师，研究方向：道路桥梁