张贻能

江苏华通工程技术有限公司

摘 要： 文章结合高速公路新光路互通主线跨新光路桥梁为案例,重点对该大桥28#(8个)桥墩的偏移情况分析,通过m法计算和附加水平力法进行桩基计算,桩顶的最大位移为31 mm,墩顶为66 mm,而现场墩顶实际最大偏位达到133 mm,大于设计值,且同一桥墩上各柱的偏位量也有较大差异,这说明现场实际偏位情况与设计存在较大差异,为此进一步探究造成桥墩偏移的原因,并针对性地采取相应技术措施进行纠偏和复位,将桥墩变形控制在50 mm设计允许数值之内,从而满足桩基和立柱各项设计技术要求。

关键词： 高速公路;桥梁桥墩;偏移;纠偏;施工;

作者简介： 张贻能(1969—),男,本科,高级工程师,研究方向:公路与桥梁施工与检测技术、质量管理。;

0 引言

桥梁桥墩发生偏移的情况时有存在，探究其原因得知，一般是因为地质问题或是施工过程中处理不当等造成，尤其是海积成因的淤泥层，弃土堆和河流冲积区域较为常见。为了确保桥梁的安全稳定性，通过纠偏加固处理可以很好地消除桥墩偏移的隐患问题，能够将其变形控制在设计或规范要求的范围内。

1 工程概况

新光路桥主线桥跨径为（3×25+28+2×25)m，上部结构为现浇预应力混凝土连续箱梁，梁高1.6 m，悬臂长2 m，箱室宽度2.9～4.2 m。下部为桩柱式桥墩，1.6 m桩接1.2 m柱，半幅每个桥墩4根桩，左幅桩间距6.05 m，右幅桩间距4.85 m，桩顶设1.5 m×1.2 m系梁。桩长60～64 m。经勘查发现，新光路互通多处桥墩发生偏移问题，最为严重的是桥墩28#墩8个，墩柱偏位量均在102～133 mm，均大于50 mm，被交路填土高度相对较高（2.3 m），且未进行地基处理，桥墩离被交路较近，需要进行桥墩纠偏处理。

2 桥墩偏移主要原因

2.1 路基填料粒径偏大

从现场情况看，被交路路基填料粒径偏大。设计要求路堤部分最大填料的粒径不大于20 cm，路床部分的最大粒径不大于10 cm。根据现场已开挖的断面来看，实际施工的路基填料的尺寸大于设计要求。填料中的大石块会造成碾压不实，增加沉降，而且容重也大[1]。这一方面引起路基荷载增大，另一方面会将压路机等振动荷载通过大石料直接传递给桥梁桩基和系梁，从而增大了对桥梁桩基的水平推力。这也是同一桥墩中各墩柱偏位大小不一的重要因素。

2.2 边沟施工开挖面大，土体回填不密实

考虑排水的需要，被交路两侧设置了边沟。鉴于互通景观和路基稳定的需要，设计时采用了矩形的盖板沟，可以将两侧土体之间的作用力通过盖板传递。从现场实地测量揭示，边沟施工实际高程比设计高程低，施工时开挖断面较大，且没有及时回填，致使桥墩外侧处于临空状态，土体未能对桩顶形成有效的支撑约束，增加了路基的临空高度。

2.3 地形整治诱导

从支座上的钢板可以看出，桥墩前后一共发生了两次较大的偏位。由于先施工桥梁，再施工被交路路基和路面，我们推测在路面施工期间，路基填筑和压路机震动对桥梁桩基产生了较大的推挤，导致发生了第一次偏位。第二次偏位是在外侧开挖边沟和地形整治过程中削弱了土体对桥梁桩基的侧向约束引起的。

3 桥墩纠偏处治方案

经过专家组讨论研究后，28#桥墩墩顶偏位大于50 mm的桥墩，采用增补钻孔灌注桩，通过一定的工程措施主动纠偏的方案。纠偏方案采用内侧卸载、外侧顶推的方案。具体采用以下方案：

(1）对被交路进行适当卸载。

(2）在桥墩柱的路基侧施工消能孔，观测桥墩回位情况。

(3）在桥墩外侧一定距离，补两排灌注桩，在桩顶设置承台将桩基连接成整体。以承台作为顶推的后背，在桩顶位置用千斤顶顶推，使桩基回位。

(4）因桥梁上部已完工，在桥墩纠偏复位过程中墩顶会产生摩阻力，故施工时在墩顶位置施加向被交路方向的牵引力，以克服墩顶摩阻力。

(5）进行顶推后的体系转换。

(6）路基路面恢复施工，观测纠偏效果，提供相关数据。

4 桥墩顶推纠偏施工技术要点

4.1 准备工作

先提前准备纠偏机具、构件、材料等。为掌握纠偏过程墩柱的回位情况，确保纠偏工程顺利完成，应在桩柱纠偏的全过程对桩基回位、被交路位移等进行全方位测量监测，根据监测资料的信息反馈结果及时调整设计与施工方案，即“设计施工为动态调整过程”，并进行预警控制[2]。

在被交路路基开挖前要选定纠偏回位观测基准点。在场地上选定某一不动点作为基准点，在路基开挖前测量支座上钢板中心、墩顶中心、桩顶中心相对于该基准点的位置关系，以此作为基础数据。纠偏过程中以墩顶和桩顶相对该不动点的位移量来指导纠偏施工。随时用全站仪做好观测记录，一旦发现数据异常，应立即停止顶推，分析原因并采取必要措施。

4.2 支座补充硅脂

在纠偏过程中，桥梁上部结构会通过支座摩阻力阻碍桥墩回位。为减小上部结构在墩顶产生的摩阻力，在纠偏前宜先清理墩顶支座污渍，并补充涂抹硅脂，以降低支座橡胶块与滑板之间的摩擦系数。

4.3 被交路路基卸载、布设消能孔

分级挖除一定宽度范围内的被交路路基，挖除桥墩内侧的石料，为桥墩回位提供空间。如图1所示。在顶推纠偏实施前，为减小桩周的土压力对桩基的抵抗作用，在靠近被交路侧布设消能孔。在每根桩侧按间距80 cm布设了5个消能孔。消能孔直径300 mm，深度17 m，使施工钻孔桩时桥墩两侧的土压力尽量平衡，起到保护桥墩桩基的作用。消能孔采用泥浆护壁，防止发生塌孔。注意消能孔数量根据观测桥墩回位量为指导逐步增加和推进。若桥墩回位速度过快，需采取必要措施（如回填路基）控制桥墩回位速度，同时观测被交路沉降及位移情况。

图1 被交路卸载示意图 *载下**原图

4.4 施工钻孔灌注桩、顶推后背

在与被交路垂直的方向、现有桥墩外侧距离3.5 m处布置两排钻孔灌注桩，桩径1.2 m，桩间距3 m，桩长30 m。并在新加的两排桩基顶部设置承台，作为顶推纠偏的后背。

灌注柱及承台施工流程为常规工艺，在此不详述。但在灌注桩施工时要注意交叉平衡对称浇注成桩的施工顺序。

桩基达到一定强度后，施工顶推后背（即新增桩基承台）。施工顶推后背前需开挖基坑，为防止开挖基坑时对桥墩外侧卸载过大，应尽量减小开挖面积，尤其是桥墩侧尽量少开挖。开挖基坑与浇筑顶推后背可交叉进行，即先开挖桩顶处基坑并浇筑桩顶承台，再开挖承台间系梁基坑并浇筑系梁将顶推后背连成整体。开挖基坑时边坡宜做成台阶，循序下挖，防止发生滑塌[3]，并做好抽水和防护工作。基坑开挖完成后在底面铺洒碎石并适当夯实，在碎石上浇筑顶推后背。后背浇筑完成后应及时回填桥墩与后背之间的空间，以及顶推后背远离被交路侧的临空面，并夯实。回填以留出顶推操作空间为原则，将操作空间以外的地方全部填实。

从开始钻孔到顶推后背施工完毕的整个过程要严格监测桥墩位移情况。一旦发现桥墩有向远离被交路方向位移的趋势，要及时采取措施（如在被交路侧牵拉桥墩、增加被交路侧消能孔、回填钻孔和基坑等）控制其位移发展。

4.5 顶推纠偏

(1）组拼顶撑构件。在桥墩与顶推后背之间用混凝土预制块贴紧顶推后背侧，用混凝土块的另一侧放置钢板，以混凝土块和钢板作为后支撑。在桥墩桩头的牛腿侧面安放钢板，防止桩头发生局部破坏。在两钢板之间安装千斤顶。

(2）施工监测。桥梁的同步顶移需分级完成，对桥梁顶移过程中的整个运动轨迹、整体姿态等监控是关乎桥梁结构安全的重要环节。该次桥墩纠偏监控内容主要包括箱梁位移、墩顶位移（支座位移）、桩基顶部位移、后背承台位移、被交路深层水平位移等，并要贯穿于顶移的整个施工过程中。设专职观测人员3人，其中1人观测、1人复核、1人记录。

(3）施顶。施顶前，千斤顶油表经有资质单位标定，并在每个油表上做好标识，计算出油表压力值与施顶力换算对照值。此墩有8个桩柱，每半幅的柱与柱之间有系梁连成整体，故需采取公司具有智能监控的PLC液压系统实现多点同步控制整体顶推纠偏方案。每个桩基顶部设置一个支点，各配置1个单顶卧式薄型液压千斤顶（顶力1 000 k N、行程57 mm），如图2所示。共配置8台千斤顶，并配置了4台千斤顶作为备用。

正式顶推前应先试顶，以便发现问题并及时调整。根据设计要求，“顶推荷载最大总加荷量每根桩不可超过400 k N”。分级同步整体加载，分级顶移，每一级行程的最大位移控制在1 mm以内，顶移速度控制在1 mm/min，每级加载20 k N。每级千斤顶顶推力施加到位后，需稳定不小于30 min，然后再逐级间断加载。顶推期间观测每一次加压时千斤顶活塞的伸长量与桥墩的回位量，并做好记录，严格控制好每个墩柱的回位速度。以桥墩回位量为指导来控制顶推荷载的大小和荷载的施加过程。当出现下列情况之一时应停止加载：

(1）桥墩桩基回位达到设计要求。

(2）千斤顶顶推力达到400 k N。

(3）桥墩出现裂缝或其他损伤。

进一步分析原因（如路基侧消能孔未起到减弱桩侧土体抗力的作用等），并采取相应措施后再缓慢加载。顶推过程根据支座位移情况采取“动态调整”。即“顶进→回位→停留→再顶进→再回位→再停留→再顶进”的循环过程，直至施顶力和支座位移达到设定目标状态。该次施顶过程持续时间约7 d时间。

图2 单个顶推平面示意图（mm) *载下**原图

4.6 墩顶辅助牵引

顶推过程中千斤顶支顶的桩头处位移应与墩顶位移基本一致（最大偏差不应超过20 mm）。为克服纠偏过程中箱梁在墩顶产生的摩阻力（箱梁恒载摩阻力约为120 k N），可在墩顶位置主动施加牵引力。牵引力采用在被交路上安放牵引装置，通过机械控制牵引力大小，逐级加载到墩顶，不可施加过大的牵引力。墩顶牵引与桩顶顶推同步实施。

4.7 完成顶推

在纠偏过程中不断观测，当墩顶相对于支座上钢板中心的水平偏位不大于50 mm，且墩柱斜度不超过20 mm，即可认为达到纠偏目标，此时可停止千斤顶进一步加载。但为防止反弹，施顶到位后宜超顶10 mm，同时保持千斤顶顶推力维持不动。桩基纠偏满足要求后，在千斤顶两侧安装支撑梁，顶紧桥墩和顶推后背。支撑梁应满足在撤离千斤顶的情况下的受力要求。复测桥墩偏位量和墩柱垂直度，再次确认是否达到纠偏要求。

4.8 桩周注浆加固

在桥墩远离被交路侧的桩基牛腿与系梁相交处布置直径100 mm的注浆孔，注浆孔距桩边20 cm，深度17 m。将压浆管伸入注浆孔和桩周的空隙底部，用砂石回填注浆孔和桩周空隙，进行压浆，直至水泥浆渗出地面。远离被交路侧的注浆孔和桩周空隙加固完成后，采用相同方法加固被交路侧的消能孔。

4.9 填实顶推作业空间（体系转换）

在已纠正的桥墩的牛腿上植筋。将植入钢筋与支撑梁、顶推后背的预留钢筋焊接连成一体，撤出千斤顶，然后浇筑早强、高强、无收缩性自密实混凝土，将桥墩和顶推后背连成整体，形成群桩。

4.1 0 路基路面恢复施工

桩基纠偏完成后，回填开挖的被交路路基，施工路面桥墩内侧开挖的矩形沟采用黄沙或小石子回填[4]。路基采用碎石土填筑，要求最大粒径不大于15 cm。路床采用级配碎石填筑。回填过程应分层缓慢进行，严格控制填料粒径、压实度等指标，不可使用大型压路机碾压。在被交路回填施工过程中，严格监控桥墩位移情况，谨防再次发生偏移。

4.11支座纠偏结果

28#桥墩8个桩柱纠偏过程各阶段的支座偏位数值如表1所示。

表1 支座偏位纠偏数值实际变化过程统计表 *载下**原图

/mm

注：各墩柱斜度经检测均不明显，均小于20 mm，符合设计要求。

5 结语

通过对28#桥墩纠偏复位后，再经过偏位量、垂直度、坐标等相关方面的检测，相邻墩柱偏位量差值均控制在5 mm内，墩顶相对于支座上钢板中心的水平偏位不大于50 mm，且墩柱斜度不大于20 mm，全部达到纠偏要求目标和施工预期效果。此成功案例值得同行参考和借鉴。

参考文献

[1] 赵成功.桥梁纠偏技术及其应用[D].西安:长安大学,2015.

[2] 陈祥希.桥墩纠偏施工技术探讨[J].福建建材,2018(7):55-57.

[3] 公路桥涵施工技术规范:JTJ041-2000[S].北京:人民交通出版社,2000.

[4] 公路路基施工技术规范:JTJF10-2006[S].北京:人民交通出版社,2006.

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