张建华 王乐群 于方莹 陈露晔
(浙江省交通规划设计研究院，浙江杭州 310006)
0 引言
某独柱墩桥梁由于汽车超载引发整个桥梁上部结构倾覆，倾覆过程中对部分桥墩产生横桥向的挤推、刮擦。造成部分桥墩出现超过规范允许的裂缝。通过对事故桥梁加固前检测分析和现场调查确定未倒塌桥墩的加固方案，随后提出事故桥梁的重建方案，并对推荐方案和比较方案进行了技术经济比选，然后重点介绍了未倒塌桥墩加固的施工工艺要点。此分析方法及加固措施对今后类似问题的桥梁有借鉴意义。
1 工程案例介绍
垮塌独柱墩桥梁，位于直线段，桥跨布置为6×20 m，等截面钢筋混凝土连续箱梁桥，桥宽8 m，箱梁高1.3 m，箱梁底宽4 m。联端一侧为双柱式桥台(0号)，一侧为双柱式桥墩(6号)，双支座设置。中间墩(1号～5号)均为独柱墩单支座设置，板式橡胶支座。桥梁上部坍塌过程中，中间墩1号～5号墩的墩柱全部断裂，0号桥台挡块受损，6号墩立柱出现裂缝。
2 倒塌桥梁加固、重建方案选择
2.1 加固前检测
对事故桥梁未倒塌的6号桥墩开展专项检测(见图1)，确定其能否继续使用，主要检测内容为桥墩立柱倾斜测量和桥墩立柱损伤调查，并对基础的损伤进行分析，根据以上内容确定6号桥墩的加固措施。
桥墩倾斜采用全站仪进行测量。根据测量结果，6号桥墩南立柱受到倒塌箱梁的挤压和刮擦，在6.5 m高度范围内横桥向向北倾斜50 mm，顺桥向向东倾斜6 mm。北立柱在5.9 m高度范围内横桥向向北倾斜16 mm。桥墩南、北立柱无横梁连接，柱顶均采用活动支座，因此柱顶互不传力。第一联坍塌时力仅作用于南立柱顶，北立柱顶不受力，因此判断北立柱的倾斜可能是施工时就存在，但由于无竣工时北立柱的资料，所以难做定论。
桥墩南立柱的裂缝集中在南立柱下半部，为南半侧的环向裂缝，裂缝最大宽度为0.8 mm，裂口新鲜，裂缝实景如图2所示，综合裂缝形态及南立柱顶直接受力等因素判断，此裂缝为本次坍塌受力造成。北立柱裂缝同样集中在下半部，裂缝方向为立柱环向，在南侧偏西半圈。裂缝最大宽度为0.1 mm，裂口不新鲜，裂缝实景如图3所示，综合裂缝裂口不新鲜及北立柱顶自由等因素判断，此裂缝非本次坍塌受力造成。根据H11-2004公路桥涵养护规范对墩台裂缝的限值0.4 mm的要求，南侧立柱裂缝宽度已经超过了规范的规定，且裂缝已经贯通墩身截面一半，不满足该规范的要求。
坍塌的箱梁从桥墩南立柱上滑下时，将桥墩顶端的混凝土刮伤，使钢筋外露，如图4所示。
图1 6号桥墩加固前现场
图2 6号桥墩南侧立柱加固前现场
图3 6号桥墩北侧立柱加固前现场
图4 6号桥墩柱顶加固前现场
综上所述，6号桥墩南侧立柱裂缝宽度超限，基础未受到实质性损伤，判断桥墩经加固处理后可继续使用。加固设计采取以下措施:
1)对6号桥墩南北立柱、承台表面进行清洗，重新检查立柱表面裂缝，并根据裂缝宽度对缝宽小于0.15 mm的裂缝采用裂缝修补胶涂刷封闭，缝宽不小于0.15 mm的裂缝采用低压灌浆处理。
2)对南北立柱安装壁厚16 mm钢筒套箍，并在钢筒套箍内灌注高强无收缩灌浆料加固;对南立柱顶部由于箱梁倾覆损伤的部位进行修补。
3)在6号桥墩南、北墩帽内侧安装锚固H型钢横撑。
2.2 重建方案比选
事故造成匝道上部箱梁倒塌，下部除桥台(0号)及与相邻联交接处桥墩(6号)外，其余墩柱断裂。对于原有墩柱、桩基是否能利用，项目业主委托质量检测站针对事故损坏桥梁进行了专项检测，6号桥墩南立柱柱顶混凝土受损，偏位5 cm，柱底裂缝集中在南立柱下半部，为南半侧的环向裂缝，裂缝最大宽度为0.8 mm。检测结果为6号桥墩南立柱须加固，1号～5号桥墩桩基完整性类别有2根Ⅱ类桩，其他均为Ⅰ类桩。
根据检测报告，在保证残余结构能满足使用要求的前提下，对匝道桥的重建提出了两个方案。设计荷载除基础维持原设计标准外，上部结构板梁按照04版桥梁规范要求执行。
推荐方案上部结构:6×20 m一联等截面钢筋混凝土连续箱梁桥，桥宽8 m，箱梁高1.3 m，箱梁底宽4.0 m。下部结构:利用0号桥台、加固6号桥墩，在原1号～5号桥墩的桩基上接立柱成双柱式桥墩，柱径1.1 m，双柱间设地系梁，柱高超过5 m的墩柱设顶系梁。均为双支座，支座间距3 m。6号桥墩支座间距仍为2.8 m。
比较方案上部结构同推荐方案，下部结构:利用E0号桥台、加固6号桥墩，在原 E1，E2，E3，E4，E5号桥墩的桩基上设承台，E1，E3，E5 承台上设矩形实体墩，尺寸3.8 m ×1.4 m，均为双支座设置，支座间距2.8 m。E2，E4承台上设独柱方墩，尺寸1.4 m×1.4 m，单支座。
方案比较见表1。
表1 加固方案比较表
3 桥墩加固施工工艺要点
3.1 桥墩混凝土表面缺陷处理和裂缝封闭、灌浆
混凝土表面修补按照病害情况分混凝土表层缺陷修补和混凝土深层缺陷修补两种情况进行处理。
1)表层修补:混凝土表面出现蜂窝、麻面等未露钢筋部位。
a.混凝土表面缺陷处应凿毛，并露出密实部分;
b.配制修补材料时，应称量准确，搅拌均匀;
c.应仔细涂布压抹修补材料;
d.应进行表面修整，必要时表面应涂布涂料。
2)深层修补:混凝土表层破损深度已露钢筋。
a.混凝土表面应凿毛，并露出混凝土坚硬部分，表面的松散层、附着物、油污、污垢、灰尘等应清除干净;
b.配制修补材料时，应称量准确，搅拌均匀;
c.裸露钢筋应除锈，并涂一薄层环氧浆液，在尚未固化前再压抹修补材料;
d.修补材料应具有一定的可使用时间，满足被粘混凝土构件的定位、调整等操作时间;
e.修补材料根据破损深度可一次或分次嵌入缺陷，并抹平修整。
3.2 桥墩钢筒套箍施工
对立柱、承台表面进行清洗，钢套筒范围内的立柱、承台表面要求凿毛。根据实际施工条件安装钢筒套箍并设置注浆孔。钢筒套箍卷管成型后，分剖成两半，安装后用剖口焊进行焊接，焊缝厚度16 mm。
在钢套筒安装校正完毕后在承台上钻锚固螺栓植筋孔。在钢筒套箍内灌注高强无收缩灌浆料。完成后将钢筒套箍表面焊缝打磨平整，并对其进行防腐、防锈处理。浇筑C30护脚混凝土。
3.3 立柱顶增设H型钢横撑及混凝土修补
主要措施是在6号桥墩南、北墩帽内侧增设H型钢横撑来加强桥墩的横向联系和刚度。
加固工艺流程:
1)钢套筒施工完成后，按设计图纸在6号桥墩南、北墩帽内侧对锚固钢板和H型钢横撑进行精确测量放样，确保施工无误。
2)根据放样尺寸在墩帽内侧进行钻孔，加工锚固钢板及H型钢横撑。
3)按设计图纸将H型钢与锚固钢板进行焊接连接，工艺技术应满足相关规范要求。
4)采用M16定型化学锚栓锚将锚固钢板及H型钢横撑锚固在墩帽放样位置。M16定型化学锚栓锚深为16 cm，并填充结构胶，锚固钢板与混凝土接触面用结构胶进行注实。
5)安装完成后对所有外露钢构件进行防腐处理。南立柱顶部由于箱梁倾覆损伤的部位，对变形的钢筋进行复位，凿除表面松散的混凝土，对底部混凝土凿平整，避免出现斜坡，用C40混凝土浇筑。浇筑加固墩混凝土之前，应确保原表面混凝土清洁湿润，浇筑混凝土，加强施工期间养护及管理，养护天数要求不少于7 d。根据墩顶凿平整后的实际情况，可增加部分钢筋，掺加适量防裂纤维。
4 结语
按上述加固后，经实地回访，结构受力性能良好，加固桥墩未出现新裂缝。独柱墩加固的方法较多，文章通过实际案例，抛砖引玉给同行提供些许加固思路。超载车辆不仅给社会造成巨大的损失，同时严重危害社会公共安全。希望有关各方能够采取有效措施从源头上治超，确保现有桥梁的安全、耐久。
