由於受長江大堤、已有節制閘、一線船閘等永久性建築物的限制，新建複線跨閘公路橋以近似U形的線形與節制閘橋和長江大堤相接。該橋為五聯(共20跨)連續箱梁橋，全長521.58m，跨徑佈置為3×32m+4×18m+3×32m+5×18m+5×32m；橋面寬度為8m(行車道)+2×1m(人行道)。
跨閘公路橋穿越整個船閘主體工程區域，該區域均為粉質壤土(即淤泥質土)，天然含水率極大(37.4%～51.4%)，特別是第四、五兩聯，一側為河堤，另一側為深基坑，兩側土體不平衡高差約15米以上。由於船閘工程基坑開挖影響，先期完成的橋樑第二、三、四、五等聯，上下部結構多次發生不同程度的偏位，致使工程項目幾度停工。省交通主管部門曾同意將部分已建橋跨拆除再建，以確保船閘工程建設總體目標實現。根據現場實際變化情況，參建各方多次調整相關技術處治方案，“對症下藥”，全面、安全、順利地實現了船閘工程的既定建設目標。
平面線形佈置圖
橋樑偏位發生情況回顧
第四、五兩聯與船閘工程相對位置
及周邊施工活動情況
兩聯橋樑左側為船閘主體工程，右側為原河流及大堤。周邊施工活動情況為——右側：臨時施工便道，鋼筋堆放及加工場地。左側：複線船閘5#～8#閘室基坑一期、二期土方開挖施工。
橋樑右側鋼筋臨時加工場地發現裂縫
及現場處治情況
2009年12月6日，在第四、五兩聯右側場地發現少許縱向裂縫。現場採取應急處治，將鋼筋臨時堆放及加工場地全部搬遷，右側土體部分卸載。
第四、五兩聯箱梁軸線發現相對錯位
及現場處治情況
2010年1月10日，在第四聯箱梁頂板及翼緣板澆築施工準備前，發現第四、五兩聯箱梁軸線發生相對錯位（>10cm）。隨即全場停工，對橋樑已完工程結構及周邊土體進行檢查、排查。
1.兩聯橋跨所屬墩柱及個別盆式支座均有偏位，但周邊土體未見明顯滑移及裂縫。
2.組織專家會議，研討應急處治方案。
3.繼續完成第四聯箱梁頂板後續澆築施工。
4.項目辦牽頭，組織船閘主體（水利）和跨閘公路橋（交通）設計單位，對現場檢測、監測資料進行分析與驗算，提出綜合解決方案。
5.2010年3月10日船閘主體工程基坑開挖復工。
8#墩柱偏位及現場處治情況
2010年6月8日，8#墩頂（第二、三聯過渡墩）向前進方向偏位180mm。全場再次停工，並組織專家會議，分析相關監控數據，制定處治方案。9月15日復工。
5#墩柱偏位及現場處治情況
2011年8月10日，第二聯5#墩柱向外偏位35mm，並在墩柱大樁號側發現數條半環狀裂縫(0.13mm—0.32mm)。研究決定，繼續進行跟蹤觀測及監控；待相關施工活動結束後，與其他橋樑病害一併研究處理。
橋樑墩柱偏位值陸續回調及現場處治情況
2011年8月30—10月15日，船閘上閘首及相鄰閘室結構物兩側陸續開展回填土施工,而下閘首及相鄰閘室則進行基坑開挖施工。跟蹤監控觀測結果顯示,第一聯基本穩定；第二聯的5#和7#墩柱、第三聯的8#、9#、10#墩柱，以及第四聯墩柱原有偏位值,均有不同程度的回調,但第五聯的18～20＃墩柱由於下閘首開挖,偏位值明顯有增大趨勢。研究決定,繼續進行跟蹤觀測及監控:待相關施工活動結束後,與其他橋樑病害一併研究處理。
全橋修復加固處理技術方案研究及實施
2012年1月—3月，在橋樑相鄰船閘結構陸續完成並開始回填土施工的同期，結合對橋樑墩柱、箱梁跟蹤監控數據統計、分析，全面研究制定全橋修復加固處理技術實施方案。2012年3月—8月，對全橋進行修復加固處理及後續工程施工。8月16日全橋通車。
偏位事件後的橋樑病害情況
2010年1月10日
第四、五兩聯箱梁軸線發生相對錯位後
1.第四、五聯箱梁端部（15號墩處）發生嚴重錯位；第四聯盆式支座發生相對滑移，單向固定支座橫向限位鋼板受力變形。
2.第四、五聯所有墩柱均不同程度（100～254mm）發生偏位；11號墩外立柱中部外側（基坑反向）發生多條半環狀裂縫。
3.第五聯橋墩（15～19#）系梁均不同程度地發生豎向裂縫。其中，內柱根部外側與系梁連接處裂縫，寬度由上向下逐漸變小；外樁頂部內側與系梁連接處裂縫，寬度由下向上逐漸變小。
4.第四、五聯箱梁橫隔梁兩端腹板出現不同程度的豎向裂縫,腹板外側裂縫較內側多,個別裂縫上延至翼緣板。
2010年6月8日
8#墩柱發生偏位後
1.8#墩盆式支座單（橫）向限位板兩側縫隙稍有變化；
2.8#墩立柱向跨中有少許位移；
3.10#墩頂箱梁伸縮縫縫隙變小。
2011年4月—8月
5#墩柱發生偏位後
在這期間,5#立柱向大樁號方向累計偏位35mm，並出現半環狀裂紋(0.13mm—0.32mm)。
偏位分析及樁基結構完整性判斷
橋樑偏位發生原因分析
1.地基土體強度低，靈敏度高。船閘工程區淤泥質軟土自地面向下分佈，厚度在30m以上。該土層強度低，含水率達40%左右，空隙比大於1，液限指數大於1，壓縮性高，處流塑狀，承載力小，土體靈敏度3～5，具觸變性。從土層特性及已發生的基坑邊坡變形特徵分析，地基受荷載變化或施工擾動都會造成土體蠕變，受擾動土體強度降低，引起邊坡土體向臨空面方向的蠕變，從而帶動橋樁變位，這是造成橋樑偏位的主要原因。
2.施工順序不合理。受區域交通、施工進度等影響，採用先橋後閘的順序施工，橋樑施工完成後再進行船閘主體工程基坑開挖。已建橋樑的存在，對基坑開挖引起的土體變形提出更為苛刻的要求，這是深基坑機械開挖施工難以保證的。
3.施工過程產生附加荷載。包括第四、五聯橋外側填土及工程材料臨時堆載；各種施工機械及過往車輛引起的震動。
4.船閘基坑開挖施工，對鄰近已有橋墩未採取任何有效防護措施。
5.參建各方對工程區域土體蠕變潛在危害認識不足，現場施工管理主觀缺乏安全監管意識，前期橋樑偏位未能及時發現。
樁基結構完整性分析與判斷
1.立柱部分所發生的已知偏位、半環狀裂縫，以及系梁豎向裂縫，都為可見、可測、可處理病害。
2.基樁部分全為隱蔽工程，基樁偏位可能引起變形開裂。通過對蓋梁、立柱與系梁已發生的裂縫病害形式、程度，以及對三者形成的框架結構受力特點和地基土體力學特性綜合分析，作為總長近60米、淤泥質覆蓋層30多米的雙柱樁，可以排除樁基受剪斷樁可能。因此，除可能存在的環狀裂縫外，可以判定樁基整體結構基本完好。
應急處理及綜合保護方案
第四、五兩聯橋位土體卸載應急處理方案
由於橋樑安全處於高度敏感期，任何不當施工都可能引起橋位地基土體的滑動或蠕變，加劇橋樑原有病害程度或樁柱偏位的發展，需對橋位兩側土體進行平衡卸載，改善樁柱的不平衡受力狀態。
橋樑綜合保護方案
為確保後續船閘主體工程的實施，專家意見提供了兩種方案。
方案1，將第三聯（主跨，跨越航道）和第四聯（偏位發生最大）箱梁先行拆除，待船閘工程完工後再予以恢復。方案2，在橋位地基、基坑邊坡土體固結穩定和橋樑實施全天候安全監控基礎上，全面調整船閘基坑開挖和結構施工方案，對已建橋樑進行綜合保護。
最終研究決定，採取方案2，即橋樑綜合保護方案。
1.橋樑全天候安全監控方案：參建各方聯合成立橋樑全天候安全監控小組。設計方負責提供安全監控預警值，監理和施工方負責工程現場全天候安全監控、巡查和報告工作，項目辦負責綜合監控及應急處理調度工作。
2.橋樑綜合保護方案：
a.採用雙向攪拌水泥樁工藝，對第四、五兩聯地基土進行固結穩定。
b.對於8#墩柱發生偏移問題，由於卸載放坡開挖，致使9#和10#墩樁柱懸空高度達20m以上。為減少上閘首施工影響，在基坑開挖前，採用型鋼桁架將第三聯橋墩縱向聯結，增強橋墩順橋向抗變形能力，以減少橋樑偏位值。
c.對於第二聯墩柱偏移問題，採用鋼板樁阻隔土體的方法，即在5～8#橋墩基坑側採用鋼板樁進行輔助支護方案。
d.對於橋位土體卸載引起的樁基暴露問題，考慮樁基水下混凝土施工可能存在缺陷，對已發現明顯缺陷的樁基進行相應加固處理。
修復加固方案的制定與實施
隨著船閘工程土方回填工作的陸續完成，橋樑樁柱的原有偏位均有不同程度的回調，第四、五兩聯箱梁也各有少許回調。
橋樑檢測情況
1.委託公路橋樑專業檢測單位對全橋箱梁、支座、立柱、蓋梁、系梁等結構構件，進行全面檢查檢測，出具翔實的檢測報告。
2.委託樁基專業檢測機構對偏位最大的15號墩樁基,進行鑽孔取芯及孔壁成像技術抽樣檢測，驗證樁基結構的整體完整性。
由鑽孔取芯及孔壁成像技術檢測影像結果可知，在蓋梁頂面以下20～40米（距原地面約10～30米以下樁長範圍）段落髮現少許水平應力縫，與專家分析淤泥質土體蠕變影響範圍吻合。
橋樑修復加固方案的制定與實施
1.樁基：鑑於橋位土體均已全面恢復平衡、墩柱偏位回調情況，除對15號柱樁進行孔內壓密注漿處理外，對其他偏位殘值較大的樁周土體，進行壓力注漿處理。
2.橋墩立柱、蓋梁及系梁：根據裂縫寬度分別進行開槽封縫或壓力灌縫處理。再對出現環狀裂縫的立柱進行外包鋼（內加粘鋼膠）處理。
3.箱梁：分別對裂縫、腹板及中橫樑進行維修加固處理。對箱梁腹板、翼緣板裂縫進行壓力灌縫處理；對第四聯箱梁中橫樑進行增大截面加固處理；對第五聯箱梁中橫樑進行粘鋼處理。
4.支座：考慮到大部分橋墩樁柱及箱梁偏位回調（但仍有殘值），如果採用同步頂升工藝更換受損支座，擔心會引起偏位再次波動或上下部結構受力變化，最後採用在原支座鄰近位置增設同型號支座方案（環氧砂漿底座、自流平混凝土頂託塊）。
5.增設限位裝置：針對該橋彎、坡、斜特點，第6、8、11、15、16、18、19號墩蓋梁增設橫向限位裝置。
6.伸縮縫預留縫隙：第二、四兩聯處於彎、坡、斜段，由於橋樑偏位影響，伸縮縫預留間距減小。為保證箱梁伸縮縫保持合理間隙，採用混凝土取芯機對伸縮縫隙進行擴展恢復。
7.橋面鋪裝鋼筋網：原設計網片鋼筋均為Φ8，分別調整加強為縱向Φ14（墩頂負彎矩區為Φ25）、橫向Φ12，並間隔增設植筋（Φ12），以加強橋樑整體抗變形能力。
加固修復後的檢測與評價
為全面瞭解該橋通車後的整體工作情況，2014年3月份對該橋進行了荷載試驗檢測，該橋試驗聯跨滿足公路I級荷載標準。具體檢測項目和內容如表1所示。
主要檢測結論
1.本次試驗荷載效率係數值均在規定的0.95～1.05範圍內，滿足《公路橋樑承載力檢測評定規程》要求。
2.試驗聯跨在等效試驗荷載作用下，實測應變和撓度均小於理論分析值，結構工作狀況較好，強度和剛度滿足設計要求。
3.橋樑試驗跨各主要控制斷面在等效試驗荷載作用下，應變校驗係數在0.30～0.90範圍內，撓度校驗係數在0.41～0.80範圍內；各工況下應變、撓度校驗係數滿足要求，結構各主要受力部位工作性能良好，安全性較好。同時，加載前後支座、墩頂位移均無明顯變化。
4.試驗跨段經過各工況下的循環加卸載作用，各主要控制截面均未出現明顯新產生的受力裂縫，加載前後的裂縫長度、寬度和加載過程裂縫寬度均未有明顯變化。相對殘餘應變及相對殘餘撓度值，均滿足規範不超過20%的要求，表明結構處於彈性工作狀態。
5.全橋支座橫向、豎向位移在荷載試驗前後均未見明顯變化；9#、11#、15#墩橫向、豎向位移，在各工況加卸載後均未見明顯變化。
體會與建議
1.對於場地受限的工程項目，在方案設計階段就要考慮新建工程之間或新建工程與周邊已有建築物之間的相互安全影響，做好對已有建築物的安全防護設計。對於軟土地基及臨水工程，還要充分調查、論證軟土地基及水情變化對基坑開挖的影響，並做好各種應對預案。
2.對於橋樑結構內部或隱蔽工程可能存在的重大病害，要進行針對性檢測，綜合分析其成因，以數據成果論證最不利工況時的結構安全狀態，然後進行橋樑保護、維修加固方案設計。方案設計時要充分考慮各種技術措施的綜合運用，全面消除或抑制病害。
3.對於複雜結構橋樑維修加固方案設計，不但要充分查證工程設計圖紙、施工記錄等原始資料，最好還要請原施工現場有關技術人員一同回顧橋樑施工過程、分析病害產生原因，然後才能“有的放矢”“對症下藥”，形成最佳設計方案。
4.對於設計施工總承包模式，《公路工程設計施工總承包管理辦法》已經進行了相應規定，目前公路行業比較推崇，特別適合大型複雜結構橋樑維修加固工程。這種模式，不但為工程實施過程及時提供合理有效的動態設計，而且設計理念與施工配合度較高，可以從根本上排除“誤診”“漏診”，工程效果和效益俱佳，值得業界推廣。
本文刊載 /《大橋養護與運營》雜誌 2019年 第4期 總第8期
作者 / 徐傳倫
作者單位 / 尚德建設集團有限公司
