王树东1 李向东2 王振藩1
1.深圳市市政工程设计院 深圳 518028
2.东莞市交通规划勘察设计所 东莞 512325
摘 要：介绍东莞市中堂镇厦芦大桥遭受船舶碰撞事故后，对其抢修以及旧桥永久加固工程的设计与施工情况，总结设计与施工经验。
关键词：旧桥加固 设计 施工
1 工程概况
厦芦大桥全长325.1m，桥宽9.5m，跨径组合6×20m+2×30m+7×20m的预应力混凝土简支T梁。需要加固的8号墩位于主航道下，下部构造采用2根直径150cm钻孔灌注桩、2根直径130cm墩柱，双桩双柱式的门架结构，设计荷载汽车20级、挂-100，人群3kN/m2，桥位处于6度地震区，未设防。
2000年10月24日下午，该桥受到一艘总吨位为777t船舶的撞击，撞击部位正对8号墩。根据相关部门提供的事故检测报告，8号墩下部构造(墩柱、系梁、桩基)处于破坏的危险状态，横向位移50cm，墩柱、系梁、盖梁严重开裂，墩柱主筋断裂，在此状态下，不能再承受船撞、汽车等外力作用。
为了防止安全事故造成危桥病害的进一步加剧，及早解决当地群众的交通问题，须尽快对8号墩及相邻的两跨30mT梁临时抢修加固，确保安全通车，并对8号墩进行永久性加固。而且该桥建成后已经使用了12年，水下桩基础、系梁及墩柱结构、桥面系都有很多地方出现严重破损，为保障安全、延长使用寿命，全桥也需要进行永久性全面整修加固。
2 设计施工方案的原则[1]
(1)在尽快恢复安全通车的前提下，节约临时工程投资。经临时抢修加固后，中间两跨30mT梁只容许一辆15t以下汽车单向、以20km/h的速度缓慢通过。
(2)临时抢修加固方案应不妨碍后期永久性加固施工，并能尽量利用或者与将来的防撞措施结合。
(3)设计、施工单位紧密结合，技术方案必须考虑施工单位的机械设备、技术力量，尽量采用新技术、新工艺，加快施工进度，尽早恢复通车。
3 临时抢修加固通车技术方案[2]
在8号墩两边各打4条直径100cm、厚8mm的钢管桩设置临时支承墩，后用千斤顶顶梁，方木顶塞，桥面铺设过载板，以保证临时通车。见图1所示。
3.1 临时钢管桩施工方案
对桥面宽度范围以外的1、4、5、8号钢管桩，采用30t水泥船、16t汽车浮吊，60t震动锤，直接下沉钢管桩；对桥面宽度范围以内的2、3、6、7号钢管桩，则在桥面开孔，桥下反吊滑轮，在6号跨、10号跨的桥面上设置卷扬机，通过滑轮起吊60t震动锤，钢管桩船运至桥下定位后，直接下沉钢管桩。
具体施工过程中发现，潮水的影响很大，涨潮落潮的落差很大，小吨位的船只就位非常困难，水上作业难度高、速度慢。为确保施工工期要求，争取提前临时通车，最后决定修改原施工方案：采用300t大驳船、16t汽车吊直接开上驳船，固定起吊。钢管桩的就位采用两艘定位船搭设导向架固定就位的方法。下沉钢管桩的方法也改为先用30t震动锤轻震就位，所有钢管桩就位后再一次性用60t震动锤锤击成桩。
3.2 钢管桩的换砂处理
钢管桩成桩后，用高压水枪冲洗管内淤泥，用泥浆泵抽干，换填中粗砂，水密实至桩顶下50cm后，用振捣棒振捣密实，再灌注50cm厚的30号钢筋混凝土，抹平桩顶。
3.3 临时支承墩的设置
钢管桩成桩后，采用设置剪刀撑等有效措施，确保支承墩整体稳定。然后在桩顶架设第一层工字钢底梁，采取相应稳定措施放置垫梁枕木及千斤顶，再铺设第二层工字钢顶梁。
3.4 顶梁转换支点
多台千斤顶同步顶起后牢固垫塞枕木，同时新增加的工字钢与梁底、原有盖梁与梁底，保证T梁支点由原8号墩转换到临时墩。
3.5 8号墩顶桥面过载工字梁、钢板的设置
由于原桥梁结构是预应力简支T梁，临时支撑点到梁端部分不容许承受负弯矩，必须在墩顶相邻两跨临时支撑点之间设置过载板。施工要求工字钢之间焊接成梁格、钢板与工字钢之间也要焊接，确保临时通车顺畅。
由于设计、施工部门的紧密配合，临时抢修加固施工于2000年12月1日完成，仅用了22d，最大限度地减小了船撞事故造成的影响。
具体施工过程中由于外部条件的变化，原有技术方案实施时尚作了较多修改：桥面以下的4根临时钢管桩无法下沉，水下遇到不明物体，紧急改为桥面以外打8根钢管桩，顶升结构改为下层贝雷架、上层工字钢相结合的方式。这种情况在很多旧桥加固项目中可能都会遇到，特别是以前旧桥施工时操作不规范，大块的模板、钢筋跌落河底，河道没有清理好，严重影响旧桥加固的施工作业。故建议以后在方案设计阶段必须考虑多几套方案，确保抢修工程的顺利进行。
4 8号墩永久加固技术方案[1，3]
根据检测报告及现场观测情况，8号墩已经偏位50多cm，墩柱及桩身局部裂缝严重。永久加固方案当时有两种意见：1将原有墩柱盖梁全部凿除，重新浇注；2在8号墩原有桩基础上下游附近各设一条直径180cm的钻孔桩，凿除原有8号墩的系梁，原有墩柱、盖梁采用适当措施复位后，在原有桩头部位设置锚筋，新浇筑一个巨型承台，再将原有墩柱凿除保护层，外包钢筋混凝土补强，确保达到设计要求，盖梁再适当处理调整支座标高后落梁就位，补设防震挡块，开放通车。
对于第一种方案，存在两点困难，一是水下桩基础部分很难判断是否完整，必须等盖梁墩柱凿除后再检测，会大大影响抢修工期，一旦不行还得补桩；二是盖梁的浇注必须在桥面开洞，桥面下作业空间狭窄，混凝土浇筑质量很难保证。第二方案在不增加费用、确保安全、质量的情况下，可以大大地缩短工期，应选择该方案。经实践证明技术上也是切实可行的。
4.1 钻孔灌注桩
钻桩平台利用防撞岛的3根钢护筒搭架，泥浆池采用泥浆船或采用打入临时钢护筒的方法。由于补桩是在原有桩基础旁边“掏洞”，钻桩施工过程中一定要做好预防塌孔的措施。
4.2 原有墩柱盖梁的复位
原有墩柱盖梁的复位是永久加固工程的重点、难点所在，需要在两岸共设置3条缆风锚固纠偏系统(根据偏位方向设置)，特别是1号锚，起着主要纠偏作用。施工过程中，通过缆风、滑轮组、卷扬机将原有墩柱盖梁控制复位，盖梁最终复位的误差控制在5cm范围内。
4.3 原有系梁、墩柱、盖梁的处理
原有桩间系梁需要全部凿除，系梁凿除后，在原有桩顶部位“植筋”若干，让新浇筑的承台钢筋能较多地与原有桩身连接。
原有墩柱盖梁保留，墩柱采用外包钢筋混凝土补强的处理方法，即凿除原有墩柱钢筋保护层(约3cm)，外包钢筋后重新浇筑混凝土；盖梁与墩柱连接，采用在盖梁上“植筋”若干的方法，让盖梁与外包墩柱钢筋有机的结合在一起。
承台浇筑、墩柱外包混凝土施工完成以后，检查支座垫石完整情况，并作相应修补、调整支座标高；原设计图纸8号墩均为滑板支座，加固工程全部更换为橡胶支座(由于纵坡较大，不要滑板以减小梁体的活载位移)。落梁就位后，在原有盖梁的两端“植筋”若干，补设防震挡块。
5 全桥永久加固技术方案[1]
5.1 7、8、9号墩的上下游设置防撞岛
采取在各墩上下游各打3根钢管桩的方法设置防撞岛。利用原有临时支承墩的2根钢管桩，再在上下游各打1根钢管桩，3根钢管桩用型钢、钢板连接成一体，成三角形，外刷红丹、油漆等。3根钢管桩成桩后，都要用高压水枪冲洗管内淤泥，用泥浆泵抽干净，灌注30号钢筋混凝土。
5.2 6、7、9、10号墩墩柱、系梁、桩身修补
据调查显示，6号墩系梁顶以上1.5m，7、9、10号墩系梁顶以上2m高范围，墩柱混凝土已经多处出现蜂窝狗洞，7、9号墩系梁顶以上1m处墩柱甚至出现3mm以上的裂缝，均需要处理。对墩柱裂缝采取高分子化学材料灌注修补，蜂窝狗洞采取整节段凿除墩柱表层混凝土，重新立模浇筑钢筋混凝土的方法外包补强。对严重破损的系梁采取整体凿除表层混凝土，重新浇筑混凝土的方法修补。对桩身修补采取下沉直径1.8～2.0m钢护筒，钢护筒封底后，外包钢筋笼，重新灌注水下混凝土的方法补强。钢护筒长度控制在系梁底面以下2m。桩身修补的施工方法、施工程序比较复杂，是全桥维修加固工程的技术难点。下沉钢护筒在系梁上设反力架，采用2个半圆、螺栓连接、橡胶条止水的施工工艺，封底橡胶裙由潜水工水下绑扎，混凝土浇注采用压浆混凝土。实际效果非常理想。
5.3 更换桥面伸缩缝
全桥共计5道伸缩缝严重变形、破坏，需全部更换。原设计铺装层厚7～12.3cm、直径6mm钢筋网，已大面积破损，无法承担日益加大的荷载标准。如果全部更换工作量太大，影响通车时间太长，故先处理局部破损约350m2，铺装层厚度不变，钢筋网改为直径12mm，网格间距15cm。
5.4 人行道、栏杆作适当修补
人行道板局部破损约90.5m2，需重新修补，栏杆大部分都已经破损露筋，全部更换工作量太大，现按破损的17节局部修补，保持式样不变处理。全桥栏杆用水泥砂浆修补缺角，用白色乳胶涂料通刷一遍。
6 结语
旧桥、危桥抢修加固的技术方案设计，必须紧密结合施工实际，注意现场施工条件的多变性，采取的方案必须可行、先进，以最大限度地满足工期要求。施工单位应配合设计部门多提出一些切实可行的代表先进水平的施工工艺，以最大效率地发挥生产力。
参考文献：
1 赵明华.桥梁桩基计算与检测.北京：人民交通出版社，2000.82～116
2 刘效饶，蔡 键，刘 晕.桥梁损伤诊断.北京：人民交通出版社，1999.41～92
3 张俊平.桥梁检测.北京：人民交通出版社，2000.63～108
（摘自：《交通科技》2004年第3期）