乌奎高速玛纳斯河大桥抢险加固工程
一、项目概况
玛纳斯河大桥位于新疆乌奎高速公路玛纳斯县西南约3.3公里。该桥上部结构为13孔25米预应力混凝土T梁，跨径组成（5×25+3×25+5×25）m,桥面连续，下部结构为柱式墩，扩大基础，桥梁全长330.89米。该桥于1997年9月开工，2000年8月竣工（概貌见图1-1）。
图1-1 桥梁概貌
该桥跨越玛纳斯河，水源主要来自天山山区冰川融雪和降水，年内降水分配极不均匀。夏季随气温升高和降水量增大，导致河水流量增长迅速，可能形成季节性洪水。原设计勘察时，桥位处玛纳斯河自然纵坡8‰，河床内多乱石飘石。洪水时，河水流量骤增，且流水集中，冲刷下切能力强。
该桥运营10年来，玛纳斯河桥上下游挖沙严重，河道内多采砂深坑，河床冲刷、下切非常严重。以5号墩为例：1996年3月前，设计调查时，5号墩地面线标高约520.40m，2000年竣工时，基础底面标高513.75m，基础埋置深度6.65m，其他各墩基础埋置深度多为6.6～7.0m。2010年7月30日，现场踏勘情况表明，目前基础已经冲刷至第三层台阶1/3处，约514.41m，由此可以推测，目前实际冲刷已达6.0m。
2010年7月30日，玛纳斯河洪水流量490m3/s，洪水主要集中在4～7孔；2010年8月14日16:00左右，玛纳斯河大桥上游幅7号墩发生基础倾斜沉陷险情，桥墩混凝土局部破碎，桥面下沉约39cm，桥墩盖梁横向偏移约30cm。桥梁交通中断（见图1-2）。
图1-2 桥面沉陷及桥墩破损情况
二、桥梁主要险情原因分析
经现场踏勘及初步分析计算，玛纳斯河大桥桥位处，地基强度达400～550kPa，原桥墩基础设计承载力有较大的安全储备。桥梁产生病害的主要原因系7号墩基础由于冲刷产生不均匀沉降，造成基础倾斜滑移及墩柱破坏。而河道采砂，是造成河床严重冲刷的主要原因。
竣工资料显示，该桥7号墩2000年竣工时，地面线高程520.4m，基础底面标高513.74m，基础埋置深度6.65m，2010年8月14日，现场踏勘情况表明，目前7号墩上游侧基础，已经冲刷至第三层台阶底部，约513.7m，由此可以推测，目前实际冲刷已达6.7m以上。
三、桥梁抢险工程设计思路
3.1、设计原则
本项目在加固设计阶段应重点贯彻“安全、可行、经济、便捷”的总体设计原则。
1、设计科学合理，安全可行，满足技术与使用安全的要求；
2、设计方案不对主要承重构件造成损伤；
3、加固后桥梁基础能满足设计荷载标准的使用要求，并有一定的安全储备；
4、施工简便，快捷，加固施工过程将社会影响降至最小；
5、加固设计与河道整治及水工构造物设计结合。
3.2、设计目标
1、恢复桥梁基础原有的设计承载力，保证桥梁基础的强度、刚度和耐久性，切实起到修缮作用，保证安全正常运营。
2、维修加固方案技术合理，造价经济，施工便捷。
3.3、抢险方案
本方案对7好墩顶倾斜主梁，采用临时支护措施，并拆除原桥墩及盖梁，在原基础位置重新设置扩大基础，加深加宽原基础，并重新浇筑原桥墩及盖梁，并更换桥梁支座，恢复桥面线型。针对下游侧6号墩、上游侧5号墩等已发生轻微沉降的桥墩基础，采用钢花管注浆锚杆进行地基注并在原基础周边，浇筑带裙墙的扩大基础的方案一并进行加固。
7号墩主要施工工序如下：
1、在原桥墩上下游两侧处，浇筑临时条形基础；
2、条形基础上设置钢结构临时支墩；
3、在新增扩大基础上，设置钢结构临时支墩；
4、架设贝雷梁、并设置斜撑；
5、解除桥梁纵向联系，主梁顶升至略高于原设计标高，并调整横桥向线型；；
6、拆除原结构盖梁和桥墩；
7、针对原基础地基，采用钢花管注浆锚杆进行地基注浆；、
8、在原基础周边，浇筑带裙墙的扩大基础；
9、立模浇筑新桥墩、盖梁、挡块及支座垫石；
10、安装新支座；
11、梁体复位；
12、拆除临时钢结构支撑；
13、局部洗刨桥面铺装层，桥面纵向钢筋连接，并恢复桥面系。
四、施工过程中的监测要求
1、墩台沉降和变位观测的目的
1）、了解墩台基础在各个阶段内的沉降情况，实测沉降量。了解沉降的不均匀性，判定结构物是否趋于稳定。
2）、为施工过程，提供及时的预警信息，确保施工过程中人员和机械设备的安全；
3）、便于在以后的管理和养护中及时发现问题、采取措施、保证结构物满足安全使用要求。
2、沉降观测
1）、设置观测点：基础观测点对称地设在桥墩的四角；墩台身设在两侧与基础观测点对应的部位，其高度最好能在普通低水位之上。
2）、埋设观测点：观测点须固定可靠，可用铆钉或圆头钢筋做成，打入墩身中。
沉降观测示意 偏转观测示意
3）、确定水准点：应设在桥位附近且保证不受地基变形影响和施工影响，要求坚固可靠，并严加保护，以备长期使用。
4）、观测仪器：用水准仪按时观测，并记入已有表格中。
3、桥墩偏转观测
观测点的布置：设在已经倾斜的7号墩上下游两侧中心线上；
观测点的埋设：在A点埋设一根螺栓，B点凿槽埋设水平刻度尺；
观测仪器的埋设：在A处悬挂垂球，读出垂线通过B点的读书，当墩台发生转动时，垂线偏离初始读数，即可从刻度尺上读出由转动引起的水平位移△，其倾斜度，L为AB间的距离。
4、观测时间及记录
沉降观测应于施工开始时就开始进行，在整个施工期间内必须专人密切观察，随临时支撑设置完成，观测时间间隔可以适当加长。工程完工通车后尚需每月观测一次，如半年内变位不超过3mm，即可以认为趋于稳定，终止观测。观测时必须随时做好观测记录，并及时整理存档。
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