监测方案 | 桥梁抢险施工与结构变形监测

监测方案 | 桥梁抢险施工与结构变形监测 52监测

来源：桥梁检测与加固技术行业研发中心

一、桥梁概况

郑州市西南绕城高速K11+370须水河支沟桥为连续梁桥，桥跨布置为（5×20+6×20）m，桥梁上部结构为预应力小箱梁，下部结构桥墩为圆柱式桥墩，桩基础，桥墩柱径为1.2m，桩径为1.5m。桥梁分左右两幅，单幅全宽16.5m。桥梁设计荷载等级为汽车-超20，挂车-120。

2014年7月7日发现桥梁右幅西侧因建筑垃圾和填土堆积导致桥梁6-6号桥墩倾斜、断裂，且6-5、6-4号立柱、6号墩盖梁和上部结构梁体均出现不同程度病害。

受桥梁西侧建筑垃圾和填土的影响，桥梁病害有进一步发展的可能，并有倒塌的危险，亟需对桥梁西侧建筑垃圾及填土进行清运卸载，并对桥梁进行抢修加固。

建筑垃圾及填土卸载前及抢修过程中，对郑州市西南绕城高速K11+370须水河支沟桥的病害进行了检查，桥墩及盖梁病害分布如下图所示。

桥墩破坏及相关病害主要是由建筑垃圾撞击及土体附加压力引起。

二、抢险方案

桥梁西半幅6#墩破坏严重，已基本失去对梁体的支撑作用，从结构受力方面来看，原20m跨桥梁已变为40m跨，原6#墩顶负弯矩区已转变为正弯矩区，桥梁出现下挠，梁体出现裂缝，处于较危险状态。

最终确定的桥梁抢险施工方案为将6#墩三根立柱和盖梁凿除后更换。

实施步骤：

(1)6#桥墩西侧建筑垃圾卸载至现地面附近，然后在西侧施工安装钢管斜撑柱，对盖梁形成支撑；

(2)对桥下建筑垃圾和淤泥进行清挖换填处理，形成桥下施工作业面；

(3)墩柱周边淤泥开挖，露出桩基系梁，并对系梁和桩头进行病害检查；

(4)在原桥墩前后两侧施工临时支撑扩大基础和临时支撑钢立柱；

(5)钢立柱横撑和柱顶钢横梁施工安装完成后，在钢横梁顶部安装千斤顶，

然后同步顶升将上部结构荷载托换至临时支撑；

(6)将破坏的6#墩三根立柱、盖梁凿除，然后立模浇筑新的立柱盖梁，最后将上部结构荷载托换至新的立柱、盖梁，随后拆除临时支撑。

三、应急监测

桥梁抢修过程中，桥墩有随时倒塌的危险，施工过程中需要对结构变形和应力监测，为桥梁抢修施工提供及时准确的信息化数据，以确保桥梁施工安全和结构安全。

变形监测：高精度全站仪、电子水准仪及激光挠度测试系统。激光挠度系统利用激光幕接收镭射光线，然后用镭射传感器接收到其位置信息，计算出测点位移。

应变监测：表贴式智能振弦应变计，并配合相应的数据采集器监测结构的应力应变。

   

监测预警控制：主要由变形变化速率控制，按黄色、橙色和红色三级警戒状态进行管理和应对。

四、监测结果

卸载工况监控结果

桥梁西侧建筑垃圾和填土卸载期间对6#墩柱、盖梁和上部主梁进行变形监测。

数据显示该期间主梁基本稳定，但在靠近桥墩位置卸载清挖建筑垃圾过程中桥墩和盖梁向西恢复变形速率较快，为保证安全，监测方及时进行了报警并将监测数据反馈给业主和施工方，控制了卸载速度，避免了结构的急剧变形，保证了人员和结构安全。

临时墩施工期间监控结果

西侧临时斜撑、桩基和承台施工期间对6#墩柱、盖梁和上部主梁进行变形监测。

监测数据显示该期间主梁基本稳定，在桩位处建筑垃圾清挖和承台基坑开挖过程中桥墩、盖梁累计向西恢复变形，结构总体变形平稳。

在钻孔桩施工、桩位垃圾清运过程中和承台位置基坑开挖期间加强了观测，实时掌握了结构的变形情况。

西侧临时斜撑安装完成后，桥下清淤和换填期间对6#墩柱、盖梁和上部主梁进行变形监测，对临时斜撑进行变形监测和应力监测。

监测数据显示该期间主梁基本稳定，桥墩、盖梁累计向西恢复变形，期间结构总体变形平稳。

临时钢斜撑顶、底部监测断面应力增量较小，处于安全受力状态。

桥下临时支撑扩大基础、临时钢立柱施工安装期间对6#墩柱、盖梁和上部主梁进行变形监测；对临时斜撑进行变形监测和应力监测。

监测数据显示该期间主梁基本稳定，桥墩、盖梁累计向西恢复变形，观测期间结构总体变形平稳。临时钢斜撑顶、底部监测断面应力增量较小，处于安全受力状态。

桥梁顶升期间监控结果  

桥梁试顶升和顶升完成后对临时支撑进行沉降和应力观测，对扩大基础进行沉降观测，桥墩及盖梁拆除并重新浇筑施工期间，对临时支撑进行进行沉降和应力观测。

测数据显示该期间临时支撑及扩大基础基本稳定，总体沉降量较小。2014年9月13日之后6#墩附近因雨水聚集，导致临时钢支撑扩大基础及钢支撑被淹没，引起临时支撑明显沉降，但持续观测后显示总体沉降量较小，监测方及时通知并要求施工单位在支座垫石达到强度后安放了永久支座，保证了上部结构安全。

经专家论证后，桥梁于2014年9月22日顺利将上部结构荷载转换至新做盖梁、桥墩。

后记

河南省公路工程试验检测中心有限公司承担了郑州西南绕城高速公路K11+370须水河支沟桥抢修过程中的监测及相关技术服务工作，也为类似监测项目的实施提供了切实可行的应急监测方案。截止2014年9月底，该项目施工完成，桥梁开放通车。资料由河南省公路工程试验检测中心有限公司监测项目组刘海宽等工程师提供，转载请注明出处!