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岷江二橋為國道351線四川洪雅縣至仁壽縣一級公路上的一座大橋,位于眉山主城區東北郊。橋梁采用左、右分幅設置,右幅橋(老橋)于2002年建成通車,采用汽車超20、掛車—120汽車荷載,主橋上部為45.5m+76m+45.5m連續剛構,引橋起點端為13×30m混凝土簡支T梁,止點端為5×30m混凝土簡支T梁;下部結構主橋為薄壁墩、承臺接群樁基礎,引橋采用整幅三柱墩,原橋全長702m、寬24m。
2012年該橋梁開展了拓寬改造,新建左幅復線橋(新橋),采用公路—Ⅰ級汽車荷載(JTG D62-2004),左幅橋上部主橋為45.5m+2×76m+45.5m預應力混凝土連續梁,引橋起點端為13×30m混凝土簡支T梁,止點端為3×25m混凝土簡支T梁,下部結構主橋為實體墩、承臺接群樁基礎,引橋采用整幅三柱墩,左幅橋全長720m、寬24m,于2014年建成通車。
該橋主橋橋墩完好,個別部位出現磨損、粗骨料顯露現象,評定標度為1。引橋橋墩在墩柱下端3m范圍內存在局部磨損、粗骨料顯露、水漬等現象,評定標度為2。
岷江二橋總體技術狀況等級評定為三類。其中右幅引橋下部結構技術狀況評分SBCI值為79.5,右幅主橋下部結構技術狀況評分SBCI值為73.0,根據《公路橋梁技術狀況評定標準》規定,右幅橋下部結構技術狀況等級為三類。
表1 左幅樁基病害分析表
表2 右幅樁基病害分析表
岷江流域經過長期的地質年代,河流動力與河床形成了脆弱的沖淤平衡狀態。隨著眉山市建設過程中需要大量的砂石材料,岷江流域出現了無序開采現象,采集中粗砂和混凝土用粗骨料導致河床形成大坑、深槽,破壞了河床的糙率,人為增大了河床比降,水流紊亂,沖刷加劇。
表3 受沖刷后原地面線下降高度
岷江二橋原河道位于第4孔~17孔橋下,其中4孔~13孔引橋橋墩樁基均采用三柱式樁柱墩,14孔~17號墩采用實體墩、承臺接群樁基礎。隨著河床沖刷加劇,橋梁左幅第5號~11號墩、14號~16號橋墩,右幅7號~11號、15號~17號橋墩基礎沖刷嚴重,裸露部分樁基保護層遭磨蝕,引橋橋墩樁基沖刷導致墩柱長細比變大、剛度減小,影響其穩定性,同時樁基基礎承載力下降,對橋梁自身及公路運營帶來安全隱患,必須加固沖刷嚴重的橋梁樁基。
受基礎覆蓋層下移影響,橋梁墩柱理論高度增加,左幅橋最大墩柱高度由原13號墩的15.45m,變為10號橋墩的18.3m;右幅橋最大墩柱高度由原16號墩16.21m變為21.82m。
如表1~表4所示,根據數據分析,右幅橋入中風化巖深度普遍低于左幅橋,安全性較差,是該次加固設計的重點。
該橋經過全面的橋梁檢測,除橋面鋪裝、橋梁護欄等附屬設施有輕微的局部損壞外,橋梁上部結構較完好,其評定標度均為1,因此本文未詳細闡述上部結構的橋梁病害。因上部結構仍只能滿足原設計荷載標準,該橋通過樁基加固后能有效延遲橋梁使用壽命,增加橋梁運營安全,但設計荷載仍按原標準采用。
右幅橋:原設計荷載采用汽車超20,掛車—120(JTJ 021-89《公路橋涵設計通用規范》);
表4 樁基進入基巖深度
左幅橋:原設計荷載采用公路—Ⅰ級(JTG D60-2004《公路橋涵設計通用規范》)。
采用條形承臺+群樁基礎加固引橋樁柱,如圖1所示。左、右幅橋分開設置承臺,承臺下沿墩柱連線方向布設4根樁基,樁基直徑φ1.5m,承臺寬3.5m×高2.5m,左幅橋承臺長度為26.69m,右幅橋承臺長度為25.80m。主橋下部結構采用樁基+承臺外包原樁基及承臺方式,樁基直徑采用φ1.8m,均按端承樁設計,要求樁基入中風化巖層深度達到10m。為保證下部增設的樁基承臺與既有墩柱有效連接,對承臺頂面以上墩柱外包厚30cm、高5mC35鋼筋混凝土柱靴。同時,為防止河床再次下切后河道內卵石對樁基的磨蝕,在本次新增樁基的頂部5m~7m范圍內設鋼套筒,鋼套筒采用厚12mm的Q235鋼。
圖1 方案一橋梁布置圖
圖2 方案二橋梁布置圖
圖3 方案三橋梁布置圖
采用八邊形承臺+群樁基礎加固引橋樁柱,如圖2所示。左、右幅橋分開設置承臺,承臺下沿墩柱連線左右側各布設2根樁基,樁基直徑φ1.5m,承臺寬9m×高3m,左幅橋承臺長度為20.25m,右幅橋承臺長度為19.0m,承臺倒角尺寸為3m×4.25m。主橋下部結構采用樁基+承臺外包原樁基及承臺方式,樁基直徑φ1.8m,均按端承樁設計,要求樁基入中風化巖層深度達到10m。為保證下部增設的樁基承臺與既有墩柱有效連接,對承臺頂面以上墩柱外包厚30cm、高5mC35鋼筋混凝土柱靴。同時,為防止河床再次下切后河道內卵石對樁基的磨蝕,在本次新增樁基的頂部5m~7m范圍內設鋼套筒,鋼套筒采用厚12mm的Q235鋼。
采用獨個方形承臺+四根鋼管樁后注水泥漿加固引橋樁柱,如圖3所示。左、右幅橋分開設置承臺,承臺下沿墩柱四周布設4根鋼管樁,鋼管樁直徑φ0.4m,鋼管樁四周按0.4m間距布設φ2cm水泥漿孔,承臺長2.7m×寬2.7m×高2m。主橋橋墩樁基采用分層砌筑鍍高爾凡石籠網進行防沖刷處理,但該方式僅減緩了水流對主墩的繼續沖刷。對承臺頂面以上墩柱外包厚30cm、高5mC35鋼筋混凝土柱靴,有利于加強下部結構整體性。
具體如表4所示。
表4 方案優缺點比較表
1.由于新增樁基與原橋樁基中心間距最近為2.85m,新增樁基的成孔應采用旋挖鉆,盡量減小對原樁的影響,同時施工期間應加強對原橋的監控。
2.在樁基加固施工過程中,應采用半幅施工、半幅通行的交通組織。為保證新加承臺能與原樁基形成整體、共同受力,杜絕因通車震動帶來的不利影響。在澆筑承臺混凝土后,混凝土強度未達到85%以前,應封閉交通。
3.引橋樁基與增設承臺、主墩既有承臺與外包承臺結合面均應鑿毛處理,鑿毛深度10mm,呈鋸齒狀。
通過深入分析岷江二橋病害,擬定了三種方案加固處理受損樁基。經三個月精心施工,該橋已完成加固處理。在有關主管部門檢測驗收合格后正常開放交通,社會評價良好。