重庆内环快速路红槽房大桥大修处治方案研究.pdf

第 3 期（总第 146 期）2023-09-25内环快速路是重庆市主城核心区快速路网结构中的重要环线。其中红槽房大桥位于重庆市内环快速路上，为红槽房立交的中间层构筑物，是连接杨公桥立交与高滩岩立交的交通要道。内环快速路自2002 年全线通车以来，至今已有 20 余年，交通量较设计之初增长很多。尤其是高家花园大桥至西环立交段，交通严重饱和，日流量达到 16 万辆。在此重交通环境下，沿线运营了 20 余年的桥梁结构，正经历着严峻的安全考验。2018 年至 2021 年期间，红槽房大桥前后的三座小桥，相继发生了沉陷。而红槽房大桥的桥面铺装、伸缩缝等构件，也正在经历反复破坏和维修，仅 2021 年下半年就发生了多次伸缩缝沉陷险情。从2012年至2020年，在历次的定期检测结果中，红槽房大桥评定均为 D 级，2021 年该桥的专项检测结果中，桥面系评定为 E 级。因此，彻底解决该桥的安全隐患已刻不容缓。1 基本情况1.1 原桥概况1.1 原桥概况红槽房大桥为分离式的斜弯坡桥梁，上部结构主梁采用 C40 预应力混凝土简支 T 梁，桥梁全长为234 m，跨径组合为 730 m，桥面铺装采用 C40 防水混凝土，T 梁间距 2.2 m，梁高为 2 m，横截面由7 片 T 梁组成；下部结构桥墩采用双柱墩，桩及柱采用现浇 C25 混凝土，桥台为分离式 U 型桥台，片石混凝土结构，M7.5 浆块镶面。桥梁整体分左右两幅，桥面宽度为 215.5 m，行车道宽 214 m，整体按双向八车道设计。见图 1 图 4。该桥处于弯道上，由于曲线设计超高，桥面设置单向 4的横坡，其中支座垫石调 3，桥面铺装调 1（采用三角形找坡）。支座形式：矩形板式橡胶支座(200 mm350 mm42 mm)。设计荷载：汽车-超 20，挂-120。该桥于 1998 年 12 月竣工通车。图 1 红槽房大桥照片 图 2 红槽房大桥立面图 图 3 红槽房大桥平面图图 4 红槽房大桥断面图 重庆内环快速路红槽房大桥大修处治方案研究 赵 毅摘 要自 2010 年重庆市内环快速路“高转快”后，内环车流量激增。繁重交通任务下，沿线运营了 20 余年的桥梁结构正经历着严峻的安全考验，桥梁结构病害逐步增多，安全隐患频繁凸显。如何对繁重交通任务下病害突出的桥梁进行大修整治已成为当前内环快速路管养的重点、难点、急迫点。文章以内环快速路典型结构红槽房大桥为例，对红槽房大桥的病害特点针对性地提出整治的方案，以期能对该桥梁及类似桥梁的大修整治提供参考。关键词 快速路 桥梁结构 大修整治市政设施管理Shizheng Sheshi Guanli设施维护-15-第 3 期（总第 146 期）2023-09-251.2 现状主要病害1.2 现状主要病害（1）桥面系结构（技术评定等级为 E 级）。桥梁损坏最严重的当属桥面铺装，左右幅桥面铺装存在混凝土破损、坑槽、网裂、纵横向裂缝等典型病害，并且所占面积较大。同时，桥梁台背处存在大面积沉陷，全桥 16 条伸缩缝均出现了不同程度型钢断裂、混凝土破损露筋、沉陷脱空等病害，存在严重的安全隐患。见图 5、图 6。图 5 破损型钢断裂 图 6 桥面铺装沉陷（2）上部结构（技术评定等级为 C 级）。由于红槽房大桥纵坡较大，经过 20 余年的运营，桥梁整体发生了变形和移位，导致桥梁两端梁体同桥台背墙抵死，背墙局部出现前倾。并且，T 梁两侧翼板存在渗水泛碱痕迹，梁端腹板存在斜向裂缝、纵向裂缝等病害。见图 7、图 8。图 7 腹板斜向裂缝 图 8 马蹄纵向裂缝（3）下部结构（技术评定等级为 B 级）。受桥面系伸缩缝问题的影响，桥梁盖梁均存在局部受水侵蚀现象，两侧挡块均同主梁存在抵死破损现象。盖梁主体存在不同程度的横向裂缝、竖向裂缝、锈胀露筋等病害。同时，经过多年运营后，桥梁所采用的橡胶板式支座均存在中度老化现象，多处支座存在裂纹和钢垫板中度锈蚀现象，个别支座钢垫板甚至出现严重锈蚀以及支座垫石压溃、支座剪切超限等隐患1。桥台圬工背墙均存在严重灰缝脱落现象和条石垮塌现象。见图 9、图 10。图 9 支座垫石压溃 图 10 背墙破损2 大修整治方案2.1 病害成因2.1 病害成因（1）从整体上来看，红槽房大桥于 1998 年通车，服役已超过 24 年，接近设计使用年限 50 年的一半，按规律也到了应该进行大修整治的阶段。在常年的水、大气、温度和风作用下，支座出现了老化开裂。由于早期施工技术水平有限，期间养护不当，随着桥面破损、开裂病害的增多，以及重车长期通行冲击，主梁也出现裂缝。（2）相关设计规范已更新，与当初的设计指标相比，该桥原设计荷载等级相对较低。如桥面铺装采用6钢筋（配筋较弱），长期重车荷载冲击作用造成桥面铺装开裂损坏。垫石混凝土标号较低（C25），加之部分垫石施工质量较差，养护不到位等原因，在超重超限车辆长期作用下，垫石出现个别压溃现象。由于该桥为大纵坡弯道桥梁，主梁采用预制 T 梁拼装的方式，导致在弯道上的伸缩缝外侧间隙较大，为保证伸缩缝的正常安装，采用了在梁端浇筑楔块的方式，但由于施工质量不过关、设计强度不足等原因，原有的楔块多数发生破坏，从而导致上部伸缩缝的混凝土锚固区无法得到有效的受力依托，反复发生破损沉陷等险情，仅仅依靠日常的小修维护无法有效根治此类安全隐患。（3）运营的环境发生了重大改变。交通流量逐年迅速增长，目前红槽房大桥所处的内环快速路段已成为整个重庆内环快速路交通运输量最大的路段，是重庆北区至西区的重要交通要道，日间车辆近年已达到 16 万辆/d，夜间大量重车进城，其中不乏超重超限车辆。在此反复作用下，桥梁结构已发生了局部受损的情况。比如桥台圬工背墙在重车等长期荷载冲击作用的影响下，背墙砌体结构发生松散、开裂以及沉降现象，背墙砌体的损坏进一步造成伸缩缝（特别是背墙侧）、桥头搭板及搭板顶铺装的损坏，加之雨水通过裂缝渗入加速了病害的恶化，从而又加剧了车辆荷载的冲击，使圬工背墙的病害进一步发展，两者相互影响，形成恶性循环，最终将导致桥台背墙开裂、块石脱落甚至背墙坍塌等严重后果2。桥台背墙与主梁抵死的原因有以下几种可能：一是因为桥面铺装台背处存在网裂、坑槽等缺陷，雨水通过桥面铺装缺陷处渗入台背填土，导致填土强度指标降低，土压力增大，造成背墙外鼓与主梁抵死；二是由于桥梁位于较大纵坡处，在长期车辆制动荷载下，主梁与橡胶支座之间产生相对滑移，从而造成背墙与主梁抵死。桥台前墙渗水市政设施管理Shizheng Sheshi Guanli赵 毅：重庆内环快速路红槽房大桥大修处治方案研究-16-第 3 期（总第 146 期）2023-09-25大概率是因为桥面伸缩缝止水带破损，桥面的雨水经伸缩缝处漏至背墙与前墙处；也有可能是雨水从台后桥台搭板等出现路面病害处渗入台背填料，进而从桥台前墙渗出。2.2 大修整治原则2.2 大修整治原则由于红槽房大桥位于重庆市内环快速路上，并且是连接杨公桥立交与高滩岩立交的重要交通要道。该路段交通压力较大，封闭交通影响范围广，同时，综合考虑交通影响、结构耐久性与后期维护费用及车辆行驶过程中造成的桥梁震动对混凝土浇筑质量的影响，红槽房大桥宜在最短工期内采用半幅全封闭，并充分利用完成施工的拓宽车道，将交通转换为单幅双向 5 车道加拓宽 1 车道通行的方式进行桥梁整治施工。大修整治方案设计的一般原则可采纳如下：（1）设计方案科学合理，经济环保，满足技术与使用安全的要求。（2）尽量不增加原结构自重，桥梁技术指标均维持原设计标准。（3）加固后桥梁能满足设计荷载标准的使用要求，并能具备一定的安全储备。（4）施工简便、快捷，施工期间对交通影响小。（5）加固后桥梁耐久性强、养护方便，后期养护维修费用低。2.3 处治对策2.3 处治对策2.3.1 桥面铺装整治红槽房大桥桥面铺装的技术评级为 E，桥面铺装应作为该桥大修整治的主要内容进行针对性处治。由于桥梁为曲线桥，曲线外侧的桥面铺装厚度较大，原竣工图现浇层厚 6 20 cm，经多处钻探核实，桥面铺装较薄一侧平均厚度为 15 cm，较厚一侧平均厚度为 30 cm。受工期限制，原铺装的拆除在不损伤T梁翼缘板的前提下实施难度很大，所以不能考虑全幅拆除进行重新浇筑的方式，原则上对现状情况较好的行车道保留桥面铺装层，仅对破损严重的局部进行补强修复，修补范围按车道进行划块。对沿车道方向的规则性通长裂缝，采用环氧砂浆灌浆封闭的方式进行修复，再进行全幅厚1.5 cm 微罩面。桥面现浇层铺装的拆除必须保证 T 梁结构不受损伤，且必须保证拆除施工效率。由于该桥位于市区，周边住户较多，人流量较大，施工环境要求避免高噪声、扬尘等污染，尽可能地降低市区施工的噪音影响。因此，可先分块切割，再采用液压劈裂机劈裂拆除法进行原桥面铺装的拆除。拆除施工过程中还应采取相应措施，降低粉尘污染。见图 11。图 11 桥面铺装挖补整治的示意图2.3.2 楔块及伸缩缝整治对梁端局部轻微破损的楔块采用环氧砂浆修补，对梁端空间较宽、楔块破碎严重的部位进行拆除，并重新浇筑混凝土。楔块的整治与现浇层的整治应分开浇筑，先完成楔块的整治再浇筑现浇层。取消桥墩（除 4#桥墩外）处的伸缩缝，采用 C50 聚丙烯纤维混凝土整体重新浇筑成连续桥面，纵向钢筋在原伸缩缝处应保持连续，并在伸缩缝处设置纵向加密钢筋。4#桥墩仍采用模数式伸缩缝，对于施工中所断开的伸缩缝之间可以考虑采用栓接的方式进行连接。见图 12。图 12 伸缩缝更换示意图2.3.3 T 梁和盖梁的病害整治为提高 T 梁和盖梁的抗剪承载能力并增加耐久性，对该类结构的裂缝采用粘贴碳纤维布的方式进行加固。碳纤维布粘贴前应先对梁体存在的病害进行处理，包括钢筋阻锈处理、混凝土破损修补以及裂缝的封闭处理。结构裂缝可采用压力灌浆的方式进行处治，对于混凝土破碎位置可采用环氧砂浆进行修补。见图 13、图 14。图 13 T 梁碳纤维布粘贴示意图赵 毅：重庆内环快速路红槽房大桥大修处治方案研究市政设施管理Shizheng Sheshi Guanli-17-第 3 期（总第 146 期）2023-09-25图 14 盖梁碳纤维布粘贴示意图2.3.4 支座及垫石更换 红槽房大桥原桥支座采用板式橡胶支座，垫石采用 25 号钢筋混凝土。可以考虑将整跨 T 梁同步顶升后，对支座进行同型号更换；将压溃的混凝土垫石进行凿除后采用环氧砂浆重新浇筑，重新浇筑的垫石可以考虑环向扩大尺寸。由于 T 梁桥必须进行整跨同步顶升，在顶升作业期间必须封闭本幅桥桥面交通（仅保留拓宽桥的 1 车道），将另一幅桥转换为双向通行。在顶升前可先拆除桥面现浇层，减小自重和顶升力。2.3.5 桥台背墙及搭板整治 因4个桥台背墙均存在不同程度的垮塌、破损情况，且全桥背墙灰缝脱落严重，本方案对4个桥台背墙均进行拆除重建。拆除桥台背墙至台帽顶，采用C25混凝土重新浇筑。台背填料开挖至台帽顶，采用透水性砂砾石重新换填，并设置 4 层土工格栅。更换全桥的桥台搭板，增大搭板钢筋直径，纵横向主筋均采用 20。桥台背墙及搭板的整治可采取分车道的方式逐步进行。见图 15。图 15 台背加固整治示意图3 施工组织作为市区核心地段的桥梁，在考虑大修整治的方案时，应充分考量周边环境和交通运输的功能替代性。经研究，行车造成的桥梁共振，对新浇筑混凝土的抗压强度影响是比较明显的3。由于红槽房大桥是采用预制 T 梁的拼装式简支结构，在车辆行驶过程中会发生明显的振动，若采用车道封闭的方式进行桥面铺装现浇层混凝土浇筑，对其终凝前的强度形成将有较大干扰，会严重影响结构的使用质量和寿命，增大二次维护的概率4。并且在如此大交通量下反复进行铺装修复工作，既会引起社会舆论的不良影响，也增大了维护作业人员的安全风险。因此，施工方案应尽量考虑桥梁半幅全封闭施工的方式以保证混凝土质量。4 结语红槽房大桥作为重庆内环快速路繁重交通任务下的典型结构，与其类似的桥梁众多，面临的安全隐患问题不可小觑。只有通过认真分析桥梁病害原因，针对性地提出处治办法，因地制宜地制定施工方案，严格把控施工质量，才能确保该类桥梁能继续安全运行。同时，对于此类重要交通要道下的桥梁，管理单位在日常的维护管理中，应建立健全针对性的巡查监测机制，加强对桥梁重点部位的检查，及时发现并处理安全隐患，从而更早地消除潜在的风险。参考文献1 董长友.浅析公路桥梁橡胶支座应用及常见病害J.居舍,2022(9):45-47+80.2 杜欣.基于重庆高速公路 U 形桥台常见病害的维修加固方法研究 J.湖南交通科技,2018,44(04):96-99+199.3 黄维蓉,习磊,易金明,等.行车振动对现浇混凝土力学性能的影响研究 J.混凝土,2018,0(7):37-4145.4 刘莉.扰动对混凝土抗压强度影响的机理分析J.北方交通,2018(5):59-63.（作者单位：重庆市市政设施运行保障中心，收稿日期：2023-06-28）市政设施管理Shizheng Sheshi Guanli赵 毅：重庆内环快速路红槽房大桥大修处治方案研究-18-