山体坠石受损桥梁加固实例解析

一、工程概况
西汉高速公路XK1145+430大桥位于涝峪河沿岸，该桥上部结构为5x20m预应力混凝土先简支后连续箱梁，下部结构为双柱式桥墩、桩基础，台座式桥台。该桥于2007年10月投入运营。
2010年9月9日上午，该桥北侧对角岔隧道入口处洞顶上部山体落石，砸在第1孔1-2#中梁上，导致第1孔桥面、护栏和梁体严重损坏。


地质灾害发生后，集团公司组织相关技术人员进行现场踏勘。陕西高速公路工程试验检测有限公司对该桥受损部位及损伤情况进行应急检查。
一 、桥梁检查主要结果如下：
(1)桥面及箱梁顶板损伤检查结果
桥面及箱梁顶板损伤部位距桥头约6.7 m，离左侧护栏约3.5m，面积约2.0mx0.8m，深度0-30cm，桥面及箱梁顶板严重破损、塌陷，损伤情况详见照片2。
(2)1-2#箱梁损伤检查结果
箱梁损伤集中在1-2#箱梁上，其中左侧腹板和底板部位严重开裂、破损。损伤主要分布在0号台起3～9m范围内。主要表现为中心位置大范围的混凝土压碎、钢筋和波纹管外露现象，损伤严重区域腹板完全裂透，裂透区域长度约0.35m，宽度10～25cm。
(3)1-1#箱梁损伤检查结果
1-1#梁1/4L附近右侧腹板存在2条斜向裂缝，缝宽0.12-0.20mm，3/4L附近右侧腹板存在5条斜向裂缝，缝宽0.08～0.12mm，裂缝病害描绘图见图1。箱梁底板、左侧腹板未见明显开裂。另凿除湿接缝施工时引起1-1#梁1/4L附近右侧翼板出现1处纵向开裂，最大缝宽0.50mm。
(4)1-3#箱梁损伤检查结果
1-3#梁1/4L附近左侧腹板存在1条斜向裂缝，缝宽0.10mm，3/4L附近左侧腹板存在3条斜向裂缝，缝宽0.10～0.16mm。箱梁底板、右侧腹板未见明显缺损。
(5)护栏损伤检查结果
落石对第1孔局部护栏钢管的损伤较严重，其中左侧护栏的钢管损毁6m，位置在距桥头17m～23m之间，右侧护栏的钢管损毁2m，位置在距桥头4m～6m之间。
(6)结论
落石造成该桥第1孔箱梁严重开裂、破损，承载能力严重削弱，不能满足设计荷载通行要求。




二、桥梁加固处理方法及施工顺序
2.1加固处理主要原则
1、由于落石对该桥边跨中梁造成了严重的冲击，使箱梁腹板出现严重破损，腹板开裂、破损范围大，损伤情况极其严重，因此，根据现场专家及领导要求，对该桥边跨中梁极其桥面铺装进行拆除，更换边跨中梁后，并恢复桥面铺装；
2、在落石冲击荷载的作用下，该桥第一跨两片边梁靠近中梁的腹板1/4L处出现不同程度的斜裂缝，该斜裂缝必会造成边梁承载力降低，因此本次设计中，采用裂缝注浆封闭及粘贴钢板的方法对边梁进行加固处理。
3、恢复受损的护栏及桥面铺装。
2.2施工顺序：

1、预制新的边跨中梁；
2、洗刨原桥桥面沥青混凝土铺装层；
3、凿除原桥边跨中梁顶面5m宽、纵向20m长范围内的混凝土现浇层；
4、对受损的边跨中梁及其两侧湿接缝、横隔板进行拆除，并应注意保留两侧边梁的湿接缝以及横隔板钢筋，以便与新预制主梁钢筋焊接；
5、架设新的预制中梁，并重新浇筑边跨中梁两侧纵向湿接缝以及两侧横隔板；
6、对边跨两片边梁进行加固处理；
7、恢复桥面铺装及受损护栏；
8、恢复桥面交通。
二、 检测主要病害如下：

1、箱梁左侧腹板严重开裂、破损，裂缝分布范围较大，分布长度约6m。主要裂缝宽度为5~8mm，最大裂缝宽度为10mm。且裂缝附近伴有大范围混凝土剥落，钢筋外露等严重损伤病害，剥落区域长度约0.9m，宽度12~13cm，最大深度约7cm。
2、箱梁右侧腹板与翼板交接位置自58#墩顶前0.5m处产生一条长约7m的纵向裂缝，裂缝最大宽度0.4~0.5mm。
3、箱梁左侧腹板裂缝在58#墩顶附近延伸至底板位置，形成3道斜向裂缝。
4、桥面及箱梁顶板损伤部位距桥头约13 m，离护栏约1m，面积约1.7mx0.9m，深度12~13cm，桥面及箱梁顶板严重破损、塌陷，损伤。
5、本次落石对下行线右侧护栏（靠近山体处）造成严重损伤，其中护栏的钢管扶手损毁8m，位置在距桥头12m~20m之间，护栏砼砸损1处，形成1.5mx0.6m缺口，位置在距桥头约18m处。
检测结论如下：


（1）损伤外观检查结果表明：落石对第59孔的护栏、桥面及箱梁底板、箱梁左右侧腹板、底板均造成严重损伤，行车道不能正常通行。
（2）结构自振频率测试结果表明，损伤孔前2阶自振频率与对比孔的前2阶自振频率比值为0.79~0.80，约下降20%左右，表明损伤孔结构刚度明显降低，结构承载能力将显著下降。






二、桥梁加固处理原则及施工顺序
2.1加固处理主要原则
因为本桥落石砸伤箱梁跨下为坚硬的花岗闪长岩，地质条件比较好，另外也为了将以后山体的落石砸到桥墩和箱梁的危害降低到最小，该桥加固方案如下：
1、将该跨梁底空间用浆砌片石填充，箱梁里用填充42.5普通硅酸盐水泥浆；
2、在58号墩两侧砌成片石混凝土挡墙，对58号墩进行防护，防止落石对桥墩的冲击，并对桥墩桩基进行防护；
3、恢复受损的护栏及桥面铺装。



2.2施工顺序：
1、清理需浇筑钢筋混凝土挡墙部位山体浮土及碎石（挡墙位置在58号墩西安侧两米外）；
2、浇筑片石混凝土挡墙（为方便施工可预留部分后期浇筑），同时浇筑梁底混凝土；
3、挡墙内及梁间填筑片石混凝土；
4、受损箱梁顶板开人孔，并给箱填充42.5普通硅酸盐水泥浆（如可断交通，未受损箱梁也可同样操作）；
5、修复桥面铺装及护栏；
6、通车放行。