1、左幅 3 号墩纠偏加固工程 施工图设计 设计说明I设计说明目录1 项目概况 .11.1 桥梁概况 .11.2 项目背景 .22 检测结果 .22.1 必要说明 .22.2 桥梁病害整体现状 .22.3 桥墩外观检查 .32.4 垂直度检测 .52.5 支座及支承线偏移检查 .53 病害成因分析 .63.1 主要病害 .63.2 成因分析 .74 纠偏处治设计 .74.1 设计规范 .74.2 设计依据 .74.3 技术标准 .84.4 总体思路 .84.5 纠偏处治方案 .85 专项维修施工要点 .95.1 桥墩纵向纠偏复位 .95.2 顶升 T 梁调整支座系统 .105.3 植筋 .115.
2、4 新老混凝土界面处理 .115.5 混凝土裂缝处理 .126 其他说明 .13左幅 3 号墩纠偏加固工程 施工图设计 设计说明11 项目概况1.1 桥梁概况该桥左线桥上构为预应力 T 梁，桥跨布置为（330+ 430+430+330）m ，全桥长 427m，其中第二联为简支转连续刚构，其他 3 联为简支转连续梁；下构为桩柱式桥墩，桩柱式桥台，钻孔桩基础，墩柱直径 1.4m，桩基直径 1.6m；该桥二次跨越东坡河，无通航要求。技术指标：（1）设计汽车荷载等级：公路-级；（2）桥面宽度：分离式路基段 13.0m；（3）设计车速：100km/h；（4）设计洪水频率：1/100；（5）地震动峰值加速
3、度：0.05g。左幅桥梁正面、立面现状见图 1.1 图 1.2；桥梁右侧边坡现状见图 1.3；左幅桥梁 2#4#墩处现状见图 1.4；桥梁左幅 3#墩一般构造图 1.5。图 1.1 立面照 图 1.2 平面照图 1.3 桥梁右侧边坡现状 图 1.4 桥梁 2#4#墩处现状图 1.5 左幅 3 号墩一般构造图左幅 3 号墩纠偏加固工程 施工图设计 设计说明21.2 项目背景0#3#右侧边坡出现多次滑塌，根据滑塌资料简要汇总如下： *年*月*日，0#3#右侧边坡出现第一次滑塌；*年*月*日，0#3#右侧边坡出现第二次滑塌，本次滑塌面积较大；*年上半年，由于雨水较多，出现数次滑塌现象。*年*月*日，
4、业主、监理、施工单位对*桥进行联测，发现 L3#墩立柱出现纵向倾斜， L3-2#立柱出现多条横向裂缝。为进一步量化桥梁病害，整体全面掌握病害程度，受业主委托，我公司于*年*月*号至*月*号对该桥进行应急检查。同时，委托我院对该桥左幅 3 号墩进行纠偏处治设计，*月*日，我院完成了纠偏处治的方案设计。2 检测结果本节内容摘自*应急检查报告 （*试验检测中心 *年*月*日） ，详细内容见该报告。2.1 必要说明为更简单方便的对桥梁构件及桥梁病害进行描述：（1）纵向按路线小桩号到大桩号为前进方向，横向编号以前进方向左边为起始编号；（2）前进方向左手侧桥梁为左幅桥，右手侧桥梁为右幅桥，如左幅 1#墩记
5、为 L1#墩；（3）桥墩左侧立柱为 1 号立柱，如 1 号墩左侧立柱记为 L1-1#立柱；（4）支座按孔位、墩号、支座横向位置编号，如第 2 孔 1#墩顶左侧第 3 个支座记为 L2-1-3#支座。2.2 桥梁病害整体现状*桥右侧边坡多次滑塌，本次检查时 2#4#墩处现状如图 2.1图 2.4 所示。根据现场情况，目测各墩处滑塌土方方向与桥梁走向夹角为 3575。根据桥墩表面土迹线，判断各墩原最大土方高度为 3.113.2m，详见表 2.1。表 2.1 左幅 24 号墩滑塌土高度及冲切角汇总表墩柱号 墩高 滑塌土高度 滑塌土冲切角L2-1# 15.1 9.1mL2-2# 9.5 4.2m75L
6、3-1# 19.3 11.7mL3-2# 19.4 13.5m45L4-1# 18.8 3.0mL4-2# 19.0 4.1m 35图 2.1 *桥 L2#L3#墩处现状 图 2.2 *桥 L2#墩处现状图 2.3 *桥 L3#墩处现状 图 2.4 *桥 L4#墩处现状左幅 3 号墩纠偏加固工程 施工图设计 设计说明32.3 桥墩外观检查2.3.1 墩柱裂缝检查经检查发现：（1） L3-1#、L3-2# 立柱出现裂缝数分别为 5 条、 11 条；（2） L3-1#下部裂缝最为严重，裂缝位于边坡侧（路线右侧） ；（3） L3-2#墩柱中部开裂较为严重，位于河侧（路线左侧） ；（4） L3-1#、
7、L3-2# 上部裂缝位于河侧（路线左侧） 。详细病害见表 2.2。L3#墩立柱裂缝示意图如图 2.5 所示。表 2.2 桥墩裂缝病害统计表编号 墩柱 位置 H（m）/侧面 裂缝长（m ） 裂缝宽（mm） 图号1 L3-2# 18.4/河侧 1.0 0.14 图 2.62 L3-2# 18.3/河侧 0.7 0.12 图 2.73 L3-2# 18.0/河侧 1.7 0.12 /4 L3-2# 16.8/河侧 1.6 0.12 /5 L3-2# 7.512.7/河侧 7 条共长 9.5 0.100.14 /6 L3-1# 2.2/边坡侧 1.7 0.14 图 2.87 L3-1# 1.2/边坡侧
8、 1.6 0.42 图 2.98 L3-1# 18.0/河侧 2.3 0.13 /9 L3-1# 17.5/河侧 2.1 0.12 /10 L3-1# 16.9/河侧 2.2 0.12 /图 2.5 L3-2#裂缝（1） 图 2.6 L3-2#裂缝（2）图 2.7 L3-1#裂缝（2） 图 2.8 L3-1#裂缝（2）左幅 3 号墩纠偏加固工程 施工图设计 设计说明4图 2.9 L3#墩立柱裂缝示意图2.3.2 系梁检测检测时 L3-2 墩柱相接处还被填土掩埋，无法检测，对系梁与 L3-1 墩柱相接处检查发现：（1） 系梁与 L3-1 墩柱相接处竖向通长裂缝， L1=1.35m， max=3m
9、m；（2） 系梁距 L3-1 墩柱 0.4m 处全截面贯通裂缝，L2=4.8m， max=2mm；3#墩桩系梁病害见图 2.10图 2.15。系梁裂缝分布示意图见图 2.16。图 2.10 L3#系梁大桩号侧裂缝 图 2.11 L3#系梁与 L3-1 墩柱相接处裂缝图 2.12 L3#系梁全截面贯通裂缝大桩号侧（1）图 2.13 L3#系梁全截面贯通裂缝大桩号侧（2）图 2.14 L3#系梁全截面贯通裂缝小桩号侧（1）图 2.15 L3#系梁全截面贯通裂缝小桩号侧（2）左幅 3 号墩纠偏加固工程 施工图设计 设计说明5图 2.16 L3#系梁裂缝大桩号侧示意图2.4 垂直度检测本次检测采用全站
10、仪对左、右幅 25#墩柱分别在墩柱顶、系梁顶处各取 3 点测量（其中 3号墩在墩柱中部，分别计算出墩顶处、系梁顶处墩柱中心坐标，结合各桥墩桩基成桩时测量数据，对比分析墩柱位移变化趋势及垂直度。L3 号墩墩柱偏位及垂直度统计见表 2.3。表 2.3 L3 号墩墩柱偏位及垂直度统计表实测推算位移值（mm）墩柱编号 测量断面顺桥向 横桥向墩柱高(m)柱顶底位移(m)垂直度（）墩柱底 53 113墩柱中 153 144L3-1墩柱顶 266 15019.3 216 11.19墩柱底 94 104墩柱中 163 122L3-2墩柱顶 304 13719.4 212 10.94注：顺桥向以路线前进方向为正
11、，横桥向以右往左方向即边坡土压力作用方向为正。测量结果表明，L3-1 号墩柱顺桥向墩顶往大桩号方向偏移 266mm，墩中部偏移 153mm，墩底偏移 53mm，横桥向墩顶往路线左侧方向（即河道侧）偏移 150mm，墩中部偏移 144mm，墩底偏移 113mm。L3-2 号墩柱顺桥向墩顶往大桩号方向偏移 304mm，墩中部偏移 163mm，墩底偏移 94mm，横桥向墩顶往路线左侧方向（即河道侧）偏移 137mm，墩中部偏移 122mm，墩底偏移104mm。2.5 支座及支承线偏移检查2.5.1 支座病害检测经检查发现，左幅 4#6#墩顶为墩梁固结，其他墩支座未发现变形异常，未发现支座有明显滑移现
12、象。但发现 3 号墩第 3 跨侧支座上钢板与梁底预埋上钢板安装错位，以此判断该桥墩偏移应发生在架梁之前，架梁之后并没有继续偏移。支座现状见图 2.17图 2.20。图 2.17 L4-3-4#支座现状 图 2.18 L4-3-3#支座现状图 2.19 L3-3-5#支座现状 图 2.20 L3-3-1#支座现状2.5.2 支承线偏移检查查阅该桥相关图纸可知，左幅 3 号墩盖梁支座支承线距盖梁边缘 42cm，如图 2.21 所示；支座上钢板与 T 梁预埋钢板安装错位 支座上钢板与 T 梁预埋钢板安装错位左幅 3 号墩纠偏加固工程 施工图设计 设计说明6预制 T 梁的支座支承线距梁端距离为 47c
13、m，如图 2.22 所示。图 2.21 L3#墩盖梁支座设计支承线图 2.22 预制梁支座支承线现场检查发现，相对盖梁而言，盖梁两侧的支座支承线基本位于设计位置，距盖梁边缘约为 42cm；但相对 T 梁而言，实际支承线与 T 梁设计支承线有较大差距，第 3 跨侧 T 梁实际支承线均向梁端偏移，有的已非常靠近封锚端；第 4 跨侧 T 梁实际支承线与设计支承线位置相差不大。这说明在吊梁前左幅 3 号墩已经向大桩号侧偏移，使第 3 跨实际跨径变大，而第 4 跨实际跨径变小。吊装第 4 跨时通过缩小 4 号墩顶的现浇连续段使 3 号墩支座的实际支承线与设计线保持基本一致；而吊装第 3 跨时只有将 T
14、梁的支承线向梁端偏移。 T 梁支座支承线偏移见示意图 2.23。图 2.23 T 梁支座支承线偏移示意图根据以上示意图，测出各 T 梁支承线偏移量见表 2.4。表 2.4 T 梁支承线偏移量统计表T 梁编号 L3-3-1# L3-3-2# L3-3-3# L3-3-4# L3-3-5#偏移值 1（cm） 14.7 12.6 16.0 16.1 19.1T 梁编号 L4-3-1# L4-3-2# L4-3-3# L4-3-4# L4-3-5#偏移值 2（cm） -3.4 -2.8 0.7 2.8 0.8注：偏移值以相对设计支承线向小桩号偏移为正，反之为负。L4-3-1#为第 4 孔第 3#墩顶
15、1#梁，其他依此类推。结论：左幅 3 号墩第 3 跨侧 T 梁实际支承线向梁端偏移 12.619.1cm，而第 4 跨侧 T 梁实际支承线基本在设计支承线位置。3 病害成因分析3.1 主要病害（1）左幅 3 号墩顺桥向向大桩号侧偏移，横桥向向左侧偏移，12#墩柱顶部合成偏移量分别达到 30.5cm、33.3cm ；左幅 3 号墩纠偏加固工程 施工图设计 设计说明7（2）墩柱顶底部附近、2#柱中部附近出现环向裂缝，裂缝主要为横桥向侧，最大裂缝宽度为 0.42mm，位置 1#柱底部横桥向右侧；（3）左幅 3 号墩支座未发现变形异常，未发现支座有明显滑移现象。但发现 3 号墩第 3 跨侧支座上钢板与
16、梁底预埋上钢板错开，以此判断该桥墩偏移应发生在架梁之前，架梁之后并没有继续偏移。（4）左幅 3 号墩第 3 跨侧 T 梁实际支承线向梁端偏移 12.619.1cm，而第 4 跨侧 T 梁实际支承线基本在设计支承线位置。（5）受现场条件限制，左幅 3#墩桩基暂未挖出检测，但墩柱垂直度检测发现该桥墩1#、2#桩桩顶在横桥向分别发生 11.3cm、10.4cm 的偏位，在纵桥向也发生了 5.3cm，9.4cm 的偏位。据此估测，桥墩桩基顶部一定范围内很有可能也已出现环向裂缝，桩基的承载力会有所降低。3.2 成因分析由以上检测可知，该桥最主要的病害就是左幅 3#墩的偏位，墩柱、系梁混凝土开裂也是由于偏
17、位造成的。该病害的原因分析如下：（1）查阅相关施工记录可知，左幅 3#墩桩基、墩柱和盖梁分别于 2012 年 12 月、2013 年5、2013 年 7 月施工完毕。而在 2013 年 5 月至 2014 年上半年间，由于该地区多次普降暴雨，使该桥右侧边坡多次出现滑塌，滑塌土体直接堆积在左幅 3#墩附近，堆积层最厚时达 13.5m，直到 2014 年 9 月发现该桥墩有偏位时，堆积层还有约 8m 厚。如此长时间的堆积土偏压是造成左幅 3#墩偏位的最主要原因。（2）现场检测发现堆积土对左幅 3#墩的偏压与顺桥向约有 45的夹角，由于盖梁、墩柱和系梁的框架效应，横桥向土侧压力会使桥墩横向框架内产生
18、较大次弯矩，最大弯矩理论上分布在横桥向 1#柱顶部左侧、底部右侧和 2#柱顶部左侧、底部右侧。现场检测在其中三个部位均发现环向裂缝分布，受现场条件限制，检测时 2#柱底部右侧还未挖出，没有检测，据以上分析，该部位很有可能也存在环向裂缝。横桥向框架水平受力弯矩分布示意如图 3.1 所示。图 3.1 横桥向框架水平受力弯矩分布示意图4 纠偏处治设计4.1 设计规范(1) 公路桥梁加固设计规范 （JTGT J22-2008）(2) 公路桥梁加固施工技术规范 （JTG/T J23-2008 ）(3) 公路工程技术标准 （JTG B01-2003）(4) 公路桥涵设计通用规范 （JTJ021-89/JT
19、G D60-2004）(5) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范 （JTJ023-85 /JTG D62-2004）(6) 公路桥涵地基与基础设计规范 （JTG D63-2007）(7) 公路工程质量检验评定标准 （JTG F80-2004）(8) 公路桥涵养护技术规范 （ JTG H11-2004）4.2 设计依据（1） *桥应急检查报告 （*试验检测中心 *年*月*日）（2） *高架桥施工图 （*）（3） *相关设计变更及施工资料。左幅 3 号墩纠偏加固工程 施工图设计 设计说明84.3 技术标准设计荷载：维持原设计荷载公路-级。4.4 总体思路针对该桥病害，本次桥墩纠偏处治主要针对
20、左幅 3 号墩，要求达到以下目标：(1) 对墩柱和桩基进行适当加固补强，保证桥梁结构安全；(2) 对桥墩进行适当纠偏，确保墩柱垂直度满足规范要求；(3) 对支座系统进行调整，杜绝落梁风险。4.5 纠偏处治方案4.5.1 总体方案4.5.1.1 桩基补强方案由检测结果可知，左幅 3 号墩原桩基顶部发生较大偏位，桩身可能已出现环向受力裂缝，承载力可能有所降低。因此，有必要对桩基进行补强。补强方案：在左幅 3 号墩原桩基两侧各新增两根直径 120cm 的钻孔灌注桩，根据原桩基钻孔施工时记录的地质状况，新增桩基设计为端承桩，桩长 16m；在原桩间系梁位置新增一字型承台，将新老桩基连接在一起共同受力，如
21、图 4.1 所示。桩基采用 C30 混凝土，承台采用 C40自密实混凝土。图 4.1 左幅 3#墩加桩后一般构造图4.5.1.2 墩柱纠偏及补强方案由检测报告可知，左幅 3 号墩墩柱相对桩顶纵桥向偏位约 21cm，第 3 跨 T 梁支座实际支承线也向梁端偏位 12.619.1cm，第 4 跨 T 梁支座实际支承线基本在设计位置。另外，由于横桥向的框架效应，墩柱顶底部附近均出现横向环形裂缝。纠偏方案：在帽梁上架设自平衡反力架，通过顶推第 3 跨侧 T 梁横隔板进行纠偏复位。左幅三号墩墩顶支座均为四氟滑板支座，四氟板与不锈钢板的表面摩擦系数不大于 0.03，墩顶恒载约 680T，因此，每台千斤顶的
22、顶力大约 4T。纠偏示意如图 4.2 所示。纠偏量的确定：在纠偏中，既要让第 3 跨 T 梁支座实际支承线适当靠近原设计中心线，也要让第 4 跨 T 梁支座实际支承线不要太靠近梁端。因此，墩柱纠偏量取为第 3 跨 T 梁支座实际支承线较大偏位量的一半左右，约为 10cm。补强方案：墩柱外包均厚 30cm 的 C40 自密实混凝土，同时将墩柱纠偏后残留的偏位纠正。墩柱竖向主筋在顶部通过植筋与盖梁有效连接，底部可预埋在新增承台内。由于墩柱外包混凝土后尺寸大于盖梁宽度，故对盖梁侧面也采用外包 C40 自密实混凝土加宽，盖梁相对墩柱的余宽取 10cm。图 4.2 自平衡反力架纠偏示意图4.5.1.3
23、支座系统调整方案调整方案：待墩柱、盖梁混凝土外包混凝土施工完毕后，拆除自平衡反力架，顶升梁体，重新调整支座上钢板的位置，并安装永久性限位装置。左幅 3 号墩纠偏加固工程 施工图设计 设计说明94.5.2 施工步骤具体施工步骤如下：（1） 平整左幅 3 号墩四周场地，进行钻孔灌注桩的施工；（2） 桩基施工的同时，利用自平衡反力架进行墩柱纠偏复位施工，到位后锁定反力架，拆除千斤顶；（3） 对系梁裂缝进行封闭处理，绑扎承台钢筋网，浇筑新设承台，使新增桩基与原桩基形成整体，浇筑承台时应注意预埋墩柱外包砼的竖向钢筋。（4） 对墩柱裂缝进行封闭处理，凿毛墩柱表面混凝土并植筋，绑扎墩柱钢筋，浇筑外包混凝土；
24、（5） 凿毛盖梁表面混凝土并植筋，绑扎盖梁钢筋，浇筑外包混凝土；（6） 拆除自平衡反力架，顶升梁体，重新调整支座上钢板的位置，并安装永久性限位装置。4.5.3 裂缝处理（a） 对裂缝宽度0.15mm，采用表面封闭法处理；（b） 对裂缝宽度0.15mm，采用压力注浆法处理。5 专项维修施工要点5.1 桥墩纵向纠偏复位5.1.1 施工工艺流程由于本项目需要纠偏复位的联跨均 T 梁结构，根据项目特点特有针对性制定如下施工工艺流程，见图 5.1：图 5.1 桥墩纠偏复位施工工序图1）为便于施工操作，需在桥墩位置搭设施工吊架或采用桥梁检测车。吊架设计由施工单位根据现场情况及施工荷载确定。2）在桥墩纠偏复
25、位前应采用垫块将该墩伸缩缝处梁间缝隙进行可靠塞垫，确保梁体复位过程中，不引起其他联跨梁体发展纵向滑移。3）然后，在帽梁上架设自平衡反力架，通过顶推第 3 跨侧 T 梁横隔板进行纠偏复位。4）同步顶推进行桥墩复位，左幅三号墩墩顶支座均为四氟滑板支座，四氟板与不锈钢板的表面摩擦系数不大于 0.03，墩顶恒载约 680T，因此，每台千斤顶的顶力大约 4T。5）施工质量检验合格后锁定反力架，拆除顶升系统。5.1.2 施工注意事项在复位施工过程中，应对桥墩底部，千斤顶安装的横隔板病害进行全程跟踪观测，发现意外情况，应立即停止复位，查明原因后方可继续复位工作。同时，应在复位过程中不间断监测梁体纵向复位量、横向偏位梁及桥梁墩柱偏位量，发展意外情况应查明原因后方可继续复位工作。5.1.3 施工质量检验当梁体纵向复位量与设计计算值之间差值控制在 5mm 以内，且复位后，各相关伸缩缝、梁体间变形在极端温度下均满足要求，可确定复位满足要求。
