四川公路桥梁震后抢通、保通及恢复技术.docx

1川公路桥梁震后抢通、保通及恢复技术庄卫林，蒋劲松（四川省交通厅公路规划勘察设计研究院，四川成都610041）汶川地震造成了公路桥梁的巨大破坏，仅四川省境内国省干线公路上的受损桥梁就达 千余座。桥梁的主要震害类型可归纳为：垮塌、落梁、梁体移位、梁体开裂、桥墩开裂、桥 墩压溃或剪断、崩塌落石砸毁桥梁等。面对急迫的抢险救灾和恢复重建，打通生命线通道是 首先需要解决的关键问题；而桥梁作为生命线通道中的控制性节点，其安全与否，至关重要。 在抢通、保通和灾后恢复重建等三个阶段中，面对的情况和要求是完全不同的，采取的技术 措施也不一样。现将汶川地震抗震救灾期间的桥梁处治技术加以总结，对与常规桥梁加固技 术不同之处予以阐述。1 .震后抢通阶段本阶段的首要目标是“通”，可以限载限宽通行；特点是“快”，因此提出的加固措施 必须以最简单的方式、最快捷的方法，并能在最短的时间内完成。该阶段所承担的安全风险 最大，必须分段逐点设置交通管制。地震发生后，要让抢险救援人员和救灾车辆第一时间能赶到现场，必须确保生命线通 道的通行。本阶段必须派出有经验的桥梁工程师开展现场调查，依据本身经验，了解桥梁的 损坏情况，正确评估桥梁的损毁程度，及时判断桥梁能否通行、限载通行，及时提出抢通措 施和加固方案。该阶段一般不动用检测仪器和设备，也没有大型装备，以目测和简单的丈量 为主。针对损毁和严重损伤的桥梁，抢通技术可归纳为如下几类：1.1便道绕避桥梁完全垮塌，或严重损毁，短时间内无法加固，当有条件能在桥侧另辟便道时，一 般采用此法。该通道一般还要满足后期的保通和灾后恢复重建阶段的通行。如国道213线百 花大桥第五联5X20m连续梁完全倾覆倒塌，其余多个桥墩被压溃倾斜，梁体严重移位，该 桥已完全丧失利用价值，只能在桥侧修抢险便道，供抢险救灾车辆和人员通行（图1）。图1百花大桥侧的临时抢险通道1.2设置槽渡跨越水库的桥梁被震毁，或崩塌山体堵塞河道形成堰塞湖、淹没公路，一般临时设置 槽渡，供抢险人员和车辆通行。如国道213线映秀至汶川段的老虎嘴堰塞湖淹没公路，在两 岸选择合理位置，临时开辟简易码头，采用槽渡运送救援人员和车辆（图2）。图2老虎嘴堰塞湖槽渡1.3搭设便桥一般跨越河流或沟谷的桥梁被震毁，而必须利用桥梁来保证生命线通道的通行，只能 在原桥附近修建便桥。最快捷、最可靠、最灵活的是采用公路战备钢桥，可根据跨度和载重 标准需求，灵活搭配组合；另外还有成套成熟的安装工艺及相应的配件，但其跨越能力一般 控制在60m以内。桥台及基础形式必须因地制宜、灵活处理，初期一般不用大量混凝土。可以用型钢笼， 内填片块石作桥台来支撑梁体，但防冲刷问题是必须考虑的，根据季节情况，分步采取措施。如映秀至汶川公路上的彻底关大桥被巨石砸断后，在该桥下游200米修建60米跨度的临时钢桥供抢通、保通和灾后重建使用（图3）。该桥因跨度大、交通量大、使用时间长而 实行严格限载和交通管制，设置专门的养护人员，明确养护责任和养护要点，安排技术人员 定期检测，确保了桥梁的安全。图3彻底关钢便桥1.4桥上架桥当上部梁体发生严重纵向移位，但未落梁，而桥墩基本完好，偏移小，有足够承载能 力时，一般可用公路战备钢桥跨越严重移位的桥跨，在梁底附着桥墩设临时支撑，防止通行 车辆振动，导致落梁发生。如寿江大桥映秀岸梁体严重移位，接近落梁，临时用公路战备钢桥跨越（图4）。震后的寿江大桥梁体严重移位临时处治后的寿江大桥图4寿江大桥桥上架设临时钢桥1.5半幅限行当上部梁体发生严重移位，难于保证全幅通行安全时，可采用隔离措施为单车道半幅 通行，还可起限载作用。极重灾区许多受损桥梁初期采用这种方式处理。2 .保通阶段该阶段目标是维持通行、提高能力；保障在抢险期间的通行安全；还要满足灾后重建 的大量运输，该阶段具有交通量大、重车比例高的特点，因此需逐步提高通行条件。本阶段应利用仪器设备对桥梁进行全面检测评估，提出的加固方案尽可能兼顾后期的 恢复重建。根据桥梁的损坏程度，分轻重缓急，首先要依靠施工设备对损坏较严重的桥梁进 行加固。加固方案尽可能一步到位，兼顾长期效果，因此也是后期灾后恢复重建阶段的一部分 工作。3 .灾后恢复重建阶段本阶段的目标是：确保结构的长期安全，恢复至其使用寿命；合理采用桥梁抗震技术， 适当提高桥梁的抗震能力；一般情况下需恢复至原设计标准，满足设计规范。采取的方法是在详细检测、全面评估的基础上，开展加固设计，形成较完善的设计文 件。除采用一般的旧桥加固技术外，还根据震害和外部环境特点，采取一些特殊加固技术。3.1同步顶升、整联复位灾区大部分梁式桥的结构形式为先简支后桥面连续，发生纵横向移位的梁 体采用了整联各片梁同步顶升，整体复位，而不破坏桥面连续构造。每片梁各自由两个扁千 斤顶支撑，由于每一联的梁片数多，整联需布设数十个千斤顶，必须采用同步控制技术，将 整联均匀顶升，更换临时带四氟板的支座，以减小移动时的摩擦力。同时在盖梁的侧面或顶 面钻孔植筋，分别固定纵横向反力架，反力架与梁体间设置千斤顶提供梁体复位力。如都江 堰至映秀高速公路的庙子坪岷江大桥引桥，一联4跨，200米长，共40片T梁，重达8000 吨，采用了 80个扁千斤顶同步顶升，更换临时支座，纵横向顶梁，整联逐步复位后，再更 换永久支座（图5）。整体复位过程示意图顶升用的扁千斤顶钢制反力架千斤顶顶升梁体千斤顶施加复位反力图5庙子坪大桥整体复位3.2桥墩置换震后上部梁体损伤较小，完全可以利用；而下部桥墩和基础受损较严重，无法复原或 难于加固时，可采用置换桥墩的方式。如都江堰至映秀高速公路新房子大桥连续梁部分震后梁体移位60厘米，地基变形，桥 墩严重倾斜，无法矫正，对严重损伤的四个桥墩予以置换，即增设桩基、临时支墩支撑梁体， 破除原桥墩，重新施工新桥墩，再进行梁体复位（图6）。震后桥墩倾斜，地面拉裂桥墩置换施工恢复后的新房子桥连续梁部分图6新房子大桥桥墩置换3.3钢套加固桥墩桥墩严重开裂、压溃或剪坏，而基础基本无损伤，圆形墩可采用外包钢管，再内灌混凝土予以加固；大尺寸、深水方形墩可采用下沉钢套箱，内灌混凝土予以加固。震后墩身发生剪切破坏外套钢管加固图7 K26+773大桥墩身加固映秀至汶川公路K26+773大桥的斜剪破坏，该墩用外套钢管，内填混凝土加固（图7）。都江堰至映秀高速公路的庙子坪岷江大桥5号主墩通过蛙人水下摄像检测发现，在水 下约50米和60米处出现两道环向裂缝。经检算评估，开裂处的主筋未达到屈服状态，通过 适当补强，主墩承载能力完全能满足要求。多方案比较后，最终确定在墩柱出现裂缝节段采 取双壁钢箱+内浇砼的“穿靴”加固方案进行裂缝封闭与局部加强，并增加墩底节段的延性（图 8）。主墩加固过程示意图浮箱上拼装钢箱，起吊下沉修复加固后的庙子坪岷江大桥图8庙子坪大桥墩身加固具体实施步骤如下：1）在岸上分节段分块制作双壁钢箱；2）利用水上平台，逐段拼接施焊形成完整的双壁钢箱；3）采用高压射水，清除墩壁青苔，并凿毛墩壁以利新老混凝土结合；4）利用桥上的龙门吊机下放重达400吨的双壁钢箱至水下60米的承台上，箱底用橡胶密封；5）向钢箱与桥墩之间的空间灌注水下不分散混凝土。3.4减隔震技术矮墩桥梁应采用隔震技术，减弱地震对桥梁的作用，恢复重建中部分桥梁采用了铅芯 隔震支座。高墩长桥应重视防落梁和限位技术，如设置阻尼器，增设防落梁措施等。3.5增加桥墩塑性铰区域的延性谨防桥墩在地震作用下发生脆性破坏，在墩身外侧增加钢套能有效改善桥墩的延性； 另外桥墩塑性钗区域外缠纤维，也能有效改善桥墩的延性（图9）。在条件许可时，应对一 些高烈度区的老桥桥墩进行延性补强。桥墩底部包裹钢管，上部包裹碳纤维4.结语桥梁震害的修复加固技术除使用了一般旧桥加固技术外，还有许多新技术，基于震害 损伤评估，必须因地制宜，方式多样。在不同的阶段，由于目标不同，采取处治方式也不同。 震后道路首先要“通”，再逐步采取加固措施，使桥梁使用性能满足要求，安全风险在可控 状态。在桥梁的抢通、保通和恢复重建阶段中，遇到和克服了许多技术难题，还有许多难题 需进一步研究解决，如桩基的损伤识别技术、震后桥梁恢复后的验收评定标准等。汶川地震后，四川交通系统得到了交通运输部和许多兄弟单位的支持和帮助，许多领 导和专家多次深入灾区，指导抗震救灾工作，在此表示诚挚的谢意。