烏奎高速公路瑪納斯河大橋搶險加固工程
一、項目概況
瑪納斯河大橋位于新疆烏奎高速公路瑪納斯縣西南約3.3公里。該橋上部結(jié)構(gòu)為13孔25米預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，跨徑組成（5×25+3×25+5×25）m,橋面連續(xù)，下部結(jié)構(gòu)為柱式墩，擴(kuò)大基礎(chǔ)，橋梁全長330.89米。該橋于1997年9月開工，2000年8月竣工（概貌見圖1-1）。
圖1-1 橋梁概貌
該橋跨越瑪納斯河，水源主要來自天山山區(qū)冰川融雪和降水，年內(nèi)降水分配極不均勻。夏季隨氣溫升高和降水量增大，導(dǎo)致河水流量增長迅速，可能形成季節(jié)性洪水。原設(shè)計勘察時，橋位處瑪納斯河自然縱坡8‰，河床內(nèi)多亂石飄石。洪水時，河水流量驟增，且流水集中，沖刷下切能力強(qiáng)。
該橋運營10年來，瑪納斯河橋上下游挖沙嚴(yán)重，河道內(nèi)多采砂深坑，河床沖刷、下切非常嚴(yán)重。以5號墩為例：1996年3月前，設(shè)計調(diào)查時，5號墩地面線標(biāo)高約520.40m，2000年竣工時，基礎(chǔ)底面標(biāo)高513.75m，基礎(chǔ)埋置深度6.65m，其他各墩基礎(chǔ)埋置深度多為6.6～7.0m。2010年7月30日，現(xiàn)場踏勘情況表明，目前基礎(chǔ)已經(jīng)沖刷至第三層臺階1/3處，約514.41m，由此可以推測，目前實際沖刷已達(dá)6.0m。
2010年7月30日，瑪納斯河洪水流量490m3/s，洪水主要集中在4～7孔；2010年8月14日16:00左右，瑪納斯河大橋上游幅7號墩發(fā)生基礎(chǔ)傾斜沉陷險情，橋墩混凝土局部破碎，橋面下沉約39cm，橋墩蓋梁橫向偏移約30cm。橋梁交通中斷（見圖1-2）。
圖1-2 橋面沉陷及橋墩破損情況
二、橋梁主要險情原因分析
經(jīng)現(xiàn)場踏勘及初步分析計算，瑪納斯河大橋橋位處，地基強(qiáng)度達(dá)400～550kPa，原橋墩基礎(chǔ)設(shè)計承載力有較大的安全儲備。橋梁產(chǎn)生病害的主要原因系7號墩基礎(chǔ)由于沖刷產(chǎn)生不均勻沉降，造成基礎(chǔ)傾斜滑移及墩柱破壞。而河道采砂，是造成河床嚴(yán)重沖刷的主要原因。
竣工資料顯示，該橋7號墩2000年竣工時，地面線高程520.4m，基礎(chǔ)底面標(biāo)高513.74m，基礎(chǔ)埋置深度6.65m，2010年8月14日，現(xiàn)場踏勘情況表明，目前7號墩上游側(cè)基礎(chǔ)，已經(jīng)沖刷至第三層臺階底部，約513.7m，由此可以推測，目前實際沖刷已達(dá)6.7m以上。
三、橋梁搶險工程設(shè)計思路
3.1、設(shè)計原則
本項目在加固設(shè)計階段應(yīng)重點貫徹“安全、可行、經(jīng)濟(jì)、便捷”的總體設(shè)計原則。
1、設(shè)計科學(xué)合理，安全可行，滿足技術(shù)與使用安全的要求；
2、設(shè)計方案不對主要承重構(gòu)件造成損傷；
3、加固后橋梁基礎(chǔ)能滿足設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)的使用要求，并有一定的安全儲備；
4、施工簡便，快捷，加固施工過程將社會影響降至最??；
5、加固設(shè)計與河道整治及水工構(gòu)造物設(shè)計結(jié)合。
3.2、設(shè)計目標(biāo)
1、恢復(fù)橋梁基礎(chǔ)原有的設(shè)計承載力，保證橋梁基礎(chǔ)的強(qiáng)度、剛度和耐久性，切實起到修繕作用，保證安全正常運營。
2、維修加固方案技術(shù)合理，造價經(jīng)濟(jì)，施工便捷。
3.3、搶險方案
本方案對7好墩頂傾斜主梁，采用臨時支護(hù)措施，并拆除原橋墩及蓋梁，在原基礎(chǔ)位置重新設(shè)置擴(kuò)大基礎(chǔ)，加深加寬原基礎(chǔ)，并重新澆筑原橋墩及蓋梁，并更換橋梁支座，恢復(fù)橋面線型。針對下游側(cè)6號墩、上游側(cè)5號墩等已發(fā)生輕微沉降的橋墩基礎(chǔ)，采用鋼花管注漿錨桿進(jìn)行地基注并在原基礎(chǔ)周邊，澆筑帶裙墻的擴(kuò)大基礎(chǔ)的方案一并進(jìn)行加固。
7號墩主要施工工序如下：
1、在原橋墩上下游兩側(cè)處，澆筑臨時條形基礎(chǔ)；
2、條形基礎(chǔ)上設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)臨時支墩；
3、在新增擴(kuò)大基礎(chǔ)上，設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)臨時支墩；
4、架設(shè)貝雷梁、并設(shè)置斜撐；
5、解除橋梁縱向聯(lián)系，主梁頂升至略高于原設(shè)計標(biāo)高，并調(diào)整橫橋向線型；；
6、拆除原結(jié)構(gòu)蓋梁和橋墩；
7、針對原基礎(chǔ)地基，采用鋼花管注漿錨桿進(jìn)行地基注漿；、
8、在原基礎(chǔ)周邊，澆筑帶裙墻的擴(kuò)大基礎(chǔ)；
9、立模澆筑新橋墩、蓋梁、擋塊及支座墊石；
10、安裝新支座；
11、梁體復(fù)位；
12、拆除臨時鋼結(jié)構(gòu)支撐；
13、局部洗刨橋面鋪裝層，橋面縱向鋼筋連接，并恢復(fù)橋面系。
四、施工過程中的監(jiān)測要求
1、墩臺沉降和變位觀測的目的
1）、了解墩臺基礎(chǔ)在各個階段內(nèi)的沉降情況，實測沉降量。了解沉降的不均勻性，判定結(jié)構(gòu)物是否趨于穩(wěn)定。
2）、為施工過程，提供及時的預(yù)警信息，確保施工過程中人員和機(jī)械設(shè)備的安全；
3）、便于在以后的管理和養(yǎng)護(hù)中及時發(fā)現(xiàn)問題、采取措施、保證結(jié)構(gòu)物滿足安全使用要求。
2、沉降觀測
1）、設(shè)置觀測點：基礎(chǔ)觀測點對稱地設(shè)在橋墩的四角；墩臺身設(shè)在兩側(cè)與基礎(chǔ)觀測點對應(yīng)的部位，其高度最好能在普通低水位之上。
2）、埋設(shè)觀測點：觀測點須固定可靠，可用鉚釘或圓頭鋼筋做成，打入墩身中。
沉降觀測示意 偏轉(zhuǎn)觀測示意
3）、確定水準(zhǔn)點：應(yīng)設(shè)在橋位附近且保證不受地基變形影響和施工影響，要求堅固可靠，并嚴(yán)加保護(hù)，以備長期使用。
4）、觀測儀器：用水準(zhǔn)儀按時觀測，并記入已有表格中。
3、橋墩偏轉(zhuǎn)觀測
觀測點的布置：設(shè)在已經(jīng)傾斜的7號墩上下游兩側(cè)中心線上；
觀測點的埋設(shè)：在A點埋設(shè)一根螺栓，B點鑿槽埋設(shè)水平刻度尺；
觀測儀器的埋設(shè)：在A處懸掛垂球，讀出垂線通過B點的讀書，當(dāng)墩臺發(fā)生轉(zhuǎn)動時，垂線偏離初始讀數(shù)，即可從刻度尺上讀出由轉(zhuǎn)動引起的水平位移△，其傾斜度，L為AB間的距離。
4、觀測時間及記錄
沉降觀測應(yīng)于施工開始時就開始進(jìn)行，在整個施工期間內(nèi)必須專人密切觀察，隨臨時支撐設(shè)置完成，觀測時間間隔可以適當(dāng)加長。工程完工通車后尚需每月觀測一次，如半年內(nèi)變位不超過3mm，即可以認(rèn)為趨于穩(wěn)定，終止觀測。觀測時必須隨時做好觀測記錄，并及時整理存檔。
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