高速公路桥台加固施工技术

万思宇

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550081）

0 引言

高速公路建设周期长、施工规模大，在实际施工中会受到多方面因素的影响，如地质、地形以及人为因素等，都会影响到工程质量。为了进一步提升桥台施工质量，应根据实际情况合理选择施工工艺，营造安全稳定的行车环境。因此，本文结合实际工程案例进行讨论，并对加固施工技术进行研究。

1 工程概况

晴兴高速公路于2012 年建成通车，原设计为整幅式路基桥，桥宽2×10.5m，左右幅均为11×40m 先简支后结构连续T梁桥，0号台为肋板式轻型桥台、桩基础，11 号桥台为L 形U 台扩大基础，其余墩台均为桩基础。原桥设计荷载为公路-I 级，桥宽10.5m，场区地震峰值加速度值为0.05g，地震反应谱特征周期为0.45s，场区地震基本烈度为Ⅵ度；抗震设防等级为7度。

2 病害现状及原因

2.1 病害现状

2019 年4 月11 日，管理中心检查发现中坝大桥第11 号桥台有多处纵向裂纹、竖向贯通式裂缝，下行桥台这一问题更为严重。在利用相关技术、设备进行测量后得知，该桥梁的主要病害如下：11 号桥台前墙、侧墙均存在不同程度的开裂，外侧侧墙裂缝较为严重，主要体现在裂缝多、深，且竖向、斜向有错位的情况。根据测量，最大裂缝长度达到4.2m，宽度达到了45mm，靠近山体右侧侧墙也发现了2 道竖向裂缝，长度1.2m，宽度15mm；外侧基础立面在基底脱空范围外倾较明显，有不均匀沉降和龟裂、开裂的情况。具体如图1、图2所示。

图1 桥台左侧墙竖向裂缝明显

图2 裂缝病害

2.2 地质状况

为了更全面、更深入地了解桥台质量通病发生的原因，高速公路运营管理部门邀请了专业的勘察机构对桥台进行了钻探。通过相应的资料可以得知，桥台处下伏基岩为泥质灰岩，桥台基底部分位于换填层上，部分置于强风化泥质灰岩上。长期受到雨水、地下水侵蚀，局部出现了空洞情况，尤其是强风化基岩面有50cm 左右的软化层。勘察部门除在解了地质情况之后，还对桥台排水系统进行了检查，发现排水边沟功能正常，但桥台尾部中央分隔带部分，横向排水系统有杂物、淤泥堵塞，这是引起排水困难的主要原因。

2.3 病害原因分析

对桥台本身、地质情况、降水等多个方面进行分析得知，该桥台病害是基础产生了不均匀沉降导致的，而造成不均匀沉降的主要原因有以下几个方面：

（1）桥台基础未设置于完整基岩上，桥台基础底部混凝土浇筑存在空隙，受到降水、水流侵蚀以及车辆、桥梁本身荷载的影响，基底垫层出现了空洞，且越来越大；

（2）受到路线纵坡、台前弃土造成的桥台反坡影响，雨水会顺着裂缝进入到桥台基础中，从而引起基底强风化层的软化，承载能力大幅削弱，造成台身的不均匀形变。

3 加固方案

桥台病害已严重影响高速路的运营安全。为防止原有桥台病害继续发展危及桥梁上部结构的安全性。在得知了桥台病害的主要原因后，结合桥台病害情况，加固方案如下：

（1）对原有结构进行加固处理。包括对桥台基底的注浆加固，以及对台身结构承载力的恢复。

（2）由于桥台台身破损严重，其修复后承载能力恢复情况难以量化，考虑对上部结构进行体系转换处理，即新建支撑体系，承担上部结构的竖向荷载，桥台主要承受台后土压力。

3.1 桥台台身范围内防排水处理

（1）修复桥台台尾路基范围内的横向排水系统，清除排水沟中的杂物、淤泥，设置中央排水沟及集水槽，处理自然降水。横向排水沟，可将中央分隔带中的积水排放到路基边沟中，以免积水在桥台处汇集对桥台台身、桥梁基础造成不利影响；

（2）可在桥台台尾处增设集水井，除了横向排水管之外，还可设置纵向排水管，穿透桥台前墙，将积水引流到桥台范围之外。

3.2 新建支撑系统

通过实际案例得知，中坝桥台台身和基础受到严重损坏，产生了横向、纵向裂缝。当基础不稳定时，高速公路桥梁上部结构的受力情况也会发生改变，如果在施工中没有加以控制，产生了较大振动，会对桥台台身带来冲击，将会加剧病害发展。因此，可在原有桥台的基础上新增支撑系统，用于营造安全稳定的施工环境。在桥台加固施工完成后，可恢复原有桥台对上部结构的支撑，且新增支撑系统不必拆除，可继续作为安全保险措施，对桥梁起到支撑和保护作用。新建支撑系统的主要施工步骤如下：

（1）根据设计要求，在原有桥台前指定位置，利用冷开挖的方式进行施工。为了保证桥梁主体的稳定性，禁止使用爆破施工法；

（2）在上部T梁马蹄位置打孔并打入螺栓，利用锚固粘贴支座钢板；

（3）设置桩基钢筋，浇筑混凝土，浇筑盖梁、挡块及支座垫石；

（4）顶升T 梁，放置支座，回落T 梁。应严格按照《公路桥梁橡胶支座更换技术规程》（DB32/T 2173—2012）中的相关要求，进行T梁顶升施工。顶升施工正式开始之前，检查机械设备是否能够正常运行；对结构进行预顶升，确保能够按照规定开展施工；遵循同时施工的原则，合理控制T梁顶升高差。

3.3 桥台基础襟边保护

从实地情况得知，目前中坝大桥桥台外侧横坡十分陡峭，基础襟边的地基保护层十分薄弱，在长期雨水冲刷、岩石风化作用下，极易出现内部空洞问题，影响桥梁主体的稳定性。因此在桥台加固过程中，可沿着左幅桥台基础外侧设置抗滑桩，确保嵌入到强风化层的深度在5m以上，采用冷开挖，即人工开挖的方式。

3.4 灌浆密实加固桥台地基

在前几道工序完成后，即可安排施工人员开展桥台地基的灌浆加固工作，具体如下：

（1）在经过现场试验之后，即可确定浆液配合比以及注浆压力，确保符合施工要求；

（2）沿着桥台基础的内侧打孔，深度应达到强风化岩层基石以下1m 处，设置钢管并利用混凝土注浆加固；

（3）沿着桥台基础外侧竖向打孔，利用钢花管注浆，在混凝土固结之后侧向45°、侧向15°进行打孔注浆；控制好钢花管端头进入到强风化层的深度，通常在1m左右为宜；

（4）可在钢花管内部设置单向的止浆塞，避免浆液倒流，桥台外侧注浆在距孔底2m，采用后退式逐段压浆的方法，每段注浆长度不宜超过2m，桥台台背注浆止浆塞设置于基础底部，底部注浆压力控制在1.5～2.0MPa，台背后的注浆压力为0.6MPa；

（5）如果施工人员无法掌握注浆终止的时间，可在现场进行试验，当压力和压浆量得到控制之后，孔洞没有浆液外流和吸浆的情况，即可停止注浆；

（6）在压浆过程中，应安排专业人员对施工进行全过程监管，当出现冒浆、地面隆起等情况时，要立即暂停注浆，采取相应的方法进行处理；

（7）注浆浆液凝固之后，应检查其效果是否达到预期，可采用的方式如下：一是物探检测；二是在每段工作面中设置2～3 个检查孔，查看注浆是否充足，重点关注孔内的涌水量；

（8）在桥台加固施工过程中，施工人员要时刻关注台身裂缝是否有进一步扩大的情况，如果有加深、加宽的趋势，及时撤离施工人员到安全距离之外并及时通知上级部门。

3.5 台身结构整体性恢复加固

桥台台前的裂缝深度、宽度较大，其结构的整体性严重受损，无法保证正常行车的安全性和稳定性。因此，在桥台加固施工过程中，要重点关注桥台台身结构，采用合理的方法提升其稳定性，并修补裂缝，确保其侧墙的受力性能符合相应要求。①利用混凝土灌浆修补左右幅桥台台身、帽梁等裂缝处；②根据设计图纸的相关要求，在左幅桥台台身处打孔，将钢筋植入孔洞中；③利用50cm 的钢筋混凝土外墙，将左幅桥台台身侧墙进行外包，确保其稳定性。

3.6 恢复原有桥台支撑

通过地基注浆加固、襟边保护、外包钢筋混凝土等方式加固原有桥台，提升其整体性；随后将桥台上部的支反力由新建桥台支座转移到原有桥台支座上，使受力结构恢复正常。①利用同步液压顶升系统同步顶升T 梁；②打造全新的桥台支座，用于替换原有桥台；③在新建桥台支座建设完成后，拆除临时的钢垫板；④同步回落T 梁，将新建桥台支座和T 梁底部的间隙控制在3mm 为宜。在T 梁支撑转换之后，其受力模式可恢复至原有水平，且支座不予拆除，可继续起到保护作用。

3.7 上部结构裂缝处理

混凝土长期暴露在室外环境中，上部结构出现不同程度裂缝问题。当下部结构加固完成后，应修复上部结构的细小裂缝。如果裂缝宽度在0.15mm 以下，可利用环氧砂浆进行处理；如果裂缝宽度在0.15mm以上，可采用混凝土注浆法处理。

4 施工主要材料

4.1 混凝土

在本次桥台加固施工项目中，混凝土材料的应用十分普遍，但不同部位、结构对混凝土强度要求存在差异，具体型号如下：①C25片石混凝土，主要用于桥台基础护脚墙；②C30混凝土，主要用于新建桥台桩基以及原有桥台外包墙体；③C35混凝土，主要用于新建桥台的盖梁；④C50混凝土，主要用于新建桥台支座垫石；⑤环氧砂浆，主要用于桥梁上部结构细微裂缝处理。

4.2 钢筋

钢筋材料的选择应严格按照国家的相关标准进行，使用HPB300、HRB400型号钢筋。

5 施工要点及注意事项

桥梁施工工艺、施工质量标准都要符合《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）、《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2019）中的相关要求，此外，还应注意以下几个方面。

（1）本项目是针对桥台加固开展的，不改变原有结构尺寸；如果在设计和施工中发现和原有尺寸不符的情况，以原桥尺寸为准；

（2）所有数据都是根据设计资料获得的，在检查无误后即可开展施工；

（3）要明确施工工序和步骤：排水系统恢复→原有桥台注浆加固→新建支撑体系→第一次体系转换→桥台台身修复→第二次体系转换→上部结构裂缝修补→验收并恢复正常交通；

（4）为尽可能减少对原有桥台的影响，本项目施工中，并没有使用到任何大型设备，并明令禁止爆破施工；

（5）即便在桥台加固施工完成之后，也要持续观察其沉降量并记录，当发现异常情况时，及时记录并上报；

（6）安全管理工作。一是作业区道路交通标志。为了保证施工的安全性，应在现场设置醒目的警示牌，粘贴安全施工标语。二是设置作业区道路交通标线，主要目的是引导和管制施工中的交通流。三是在夜间施工期间，应设置照明或主动发光标志，灯光照射半径应在30m以上。交通锥的形状、颜色、大小都要参考《道路交通标志和标线》（GB 5768.2—2022）中的相关要求进行，控制好交通锥的间距。本项目施工周期较长，应采用稳固的安全设施，定期进行维护和检查，施工期间不得出现任何违规操作。

采取了上述手段对中坝大桥第11 号桥台进行加固之后，效果显著。新建支撑体系解决了桥台承载力不足的问题。设置了新的排水系统之后，积水、雨水可顺利排出且离桥台距离较远，不会对其稳定性带来影响。桥台基础襟边、桥台地基的强度得到了显著提升，能够为正常行车提供保障。

6 结语

高速公路的发展满足了人们的出行需求，能够带动区域经济发展，成为地区间连接的纽带。如果项目施工不规范，或后期养护不到位，易出现桥头跳车、桥台裂缝、沉降等问题，影响行车的安全性。本文通过实际案例对高速公路桥台加固施工技术进行了全面分析，为提升桥台加固施工效果提供有效借鉴。