湖北楚天联发路桥养护有限公司

一、独柱墩加固施工方案的设计思路

独柱墩具有造型美观、节约空间的特点，被广泛运用于高速公路及城市道路的桥梁工程中。但由于独柱墩的结构受力缺陷，如截面下缘有曲线、墩顶较窄、支座布置横向小等，当出现较大偏心荷载时，易出现桥梁倾覆性破坏。随着国民经济的发展，交通量迅猛增长，加上大货车普遍超载，独柱墩桥梁的安全隐患越发引人关注。楚天联发小编将在本文整理总工介绍关于新增盖梁施工的施工工艺，感兴趣的小伙伴可以认真研习！

新增盖梁施工流程为场地平整、硬化—搭设施工支架—墩柱原结构刻槽位和植筋位放样—探测、钻砼孔—原结构刻槽、凿毛—结合面处理及植筋清理—植筋—绑扎（焊接）钢筋—立模板—浇筑砼—养生—张拉预应力—封锚。模板安装见图1，新增盖 梁效果见图2。

图1模板安装

图2新增盖梁效果

(1)施工准备。主要包括场地平整和硬化、原结构施工放样、探测和钻砼孔、原结构刻槽和凿毛、结合面处理及植筋清理、剪力槽和凿毛表面检查。

(2)植筋。植筋胶按生产厂家的使用说明、种类要求配置。将搅拌头插人孔的底部进行注胶，注人孔内约2/3即可，注胶一次完成。然后人工将钢筋缓慢旋转植人，植筋到位后抹干净溢出的锚固胶。

(3)绑扎（焊接）钢筋。按设计要求对各型号钢筋进行下料弯曲并编号，加工完成后在施工支架上逐根安装，并与原结构墩柱上的植筋绑扎（焊接）形成整体。绑扎(焊接）由中间向两端、由内向外进行。

(4)模板安装。先装底模，后装侧模。底模用木方支承在搭设的架子上用顶托调平，木方间距不大于20cm;侧模以木方作为加劲肋，使用钢管和对拉螺杆拉紧，对拉螺杆布设间距约50cm。安装过程中经常用水平尺、吊锤检查模板的平直度和垂直度，并确保模板与钢筋之间留足砼保护层厚度要求空间，保护层厚度不得少于7cm。模板之间拼装及模板与原桥墩的连接处用海绵胶布连接，防止漏浆。模板安装完成后，在模板内侧表面涂刷一层脱模剂，方便后续拆模。

(5)砼浇筑。采用C40商品砼。严格按配合比进行上料、加水，根据搅拌机的性能和拌和物的和易性确定搅拌时间，并对砼的生产进行全面监督。每次砼开盘时，按规范要求取样进行试验，并对每车砼进行目测检验，不合格砼严禁运至施工现场。

(6)振捣。采用泵车辅以人工浇筑盖梁砼，采用插人式振动棒振实，保证砼密实、表面无蜂窝和麻面等现象。

(7)养护。砼强度不低于70%设计强度后拆模，用水进行养护，直至达到设计强度。

(8)张拉预应力。待盖梁砼强度达到90%设计强度，且其龄期不少于7d时进行钢束张拉。采用低回缩二次张拉预应力锚固系统进行张拉，张拉端和锚固端均采用二次张拉锚具。张拉程序为0→0.1σcon→σcon(持荷2min)锚固；第一次张拉完成2〜16h内进行第二次张拉，张拉程序为0→0.5σcon→σcon(持荷2mm)旋紧支承螺母，锚固。第二次张拉时，用H形支承角支承千斤顶，用连接器与张拉杆相连，将锚环整体拉起，张拉至设计张拉力，并拧紧外圈支承螺母，消除第一次张拉钢绞线产生的锚具回缩值。

(9)封锚。预应力钢绞线张拉完后，用切割机切割多余钢筋，严禁撞击锚头。张拉灌浆后及时恢复槽口钢筋并封锚。

       独柱支承连梁式桥在公路及城市道路立交设施中应用非常广泛。但由于独柱墩在横桥向采用单支点支撑，在汽车偏载作用下，对结构的横向抗倾覆稳定非常不利。目前我国的桥梁设计工作者关注的重点多集中于桥梁的抗弯、抗剪承载能力方面，对桥梁结构的整体稳定性关注不足，此类桥梁横向稳定性不足的问题多被忽略，再加上规范对结构整体横向稳定性验算规定的缺失，以及严重超载、超限车辆的通行，导致了各地多起桥梁倾覆事故的发生，造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响，桥梁抗倾覆加固方法的研究与应用提上日程。

北京四元桥匝道花瓶墩柱加固实景（匝道桥抗倾覆加固）

       “独柱支承桥梁抗倾覆加固关键技术研究与应用”项目研究通过对北京市及全国各地独柱支承梁式桥使用情况及典型病害、倾覆事故的深入调研，总结概括了各类独柱支承梁式桥倾覆破坏的本质特征，并通过对典型模型及实际案例的倾覆稳定性分析研究，制定了适用于验算独柱支承梁式桥倾覆稳定的方法和标准；研究了在独柱桥梁新设计中需要注意的设计和计算分析要点；对防止独柱支承梁式桥倾覆破坏的措施以及桥梁抗倾覆加固方法进行了深入研究，并将研究成果应用于独柱支承桥梁抗倾覆加固实际工程。该项目研究旨在从规划设计、施工验收、日常养护及安全运营各个阶段均能实现有效控制，以确保桥梁安全。

        课题主要研究内容包括：1）独柱支承桥梁调查与倾覆事故调研。2）计算分析及标准制订。3）编制《北京市独柱支承梁式桥倾覆稳定性设计指南》。4）独柱支承桥梁抗倾覆加固方法及措施研究。5）加固工程应用实例验证。

关键技术及创新点

       目前国内类似的研究项目，其研究成果未揭示独柱支承桥梁抗倾覆本质特征，也未提出可行的计算方法及计算标准，国外规范也无此类研究项目及成果。该项目研究成果提出的独柱支承梁式桥倾覆验算方法、控制标准及具有警示功能的抗倾覆措施均属于原创性研究成果，填补了国内在现行规范、独柱支承梁式桥抗倾覆验算及抗倾覆措施方面的空白，达到了国内领先、国际先进的水平。

该项目的关键技术和创新点如下。

       1）在大量调查及分析研究基础上，提出了独柱支承梁式桥在汽车活载作用下倾覆稳定控制原则和指标，填补了现行规范的空白。

       独柱支承体系差异化稳定安全系数：中墩固结独柱支承梁式桥控制为结构构件强度；中墩铰接直线独柱支承梁式桥以边支座脱空控制，安全系数不小于1.5；中墩铰接曲线独柱支承梁式桥以中墩转角达到0.03rad控制，安全系数不小于2.5。此部分研究成果提供给公路规范编制组，用于现行规范的修编工作，填补了规范空白。

       2）完成《北京市独柱支承梁式桥倾覆稳定性设计指南》，填补了国内空白。

       该《指南》编制目的：保证独柱支承梁式桥的倾覆稳定性能，避免出现桥梁倾覆事故，为现役桥梁的改造加固、新建桥梁的设计提供依据，达到从规划设计、施工验收、日常养护及安全运营各个阶段均能实现有效控制。《指南》根据独柱支承梁式桥受力特点及倾覆破坏特征，提出了一般设计要点和标准，明确了倾覆稳定性验算方法及标准，针对抗倾覆要求提出一系列构造措施，以及此类桥梁施工和使用中的相关要求。此部分研究内容为独柱支承现役桥梁加固、新建桥梁的抗倾覆安全方面提供了设计依据，为桥梁使用运营阶段的抗倾覆安全提供了技术保障，填补了国内空白。

       3）该项目研究所提出的抗倾覆加固方法，在多个实际工程中得到验证。

北京南沙窝桥匝道桥抗倾覆加固新增小盖梁加固实景（匝道桥抗倾覆加固）

       为增加桥梁抗倾覆安全储备，保证桥梁运营安全，避免交通、经济和社会损失，项目研究提出已建桥梁抗倾覆加固方法和措施，并在多个实际工程中得到验证。

       已建桥梁抗倾覆加固方法和措施包括通过调高支座对独柱支承梁桥作抗倾覆加固、加装抗倾覆拉力装置等。

       应用调高支座结合墩顶新增小盖梁或墩柱扩大截面的方式对现役桥梁进行抗倾覆加固加固施工，在调高支座安装、调高施工以及后期运营中开展了持续有效的第三方监控，积累了大量的第一手资料。调高支座用于抗倾覆加固，在原独柱墩顶部位置横桥方向新增设2个调高支座，以达到提高桥梁抗倾覆性能的目的，新增支座的支撑面由柱顶的小盖梁或柱身加大截面来提供。与应用常规支座相比，利用调高支座进行抗倾覆加固优点在于不需要千斤顶进行顶升后加支座，调高支座本身就可以起到千斤顶的作用，并且可以实现调高过程中的实时测力，对设计预定支座反力值达到精确控制。而使用千斤顶顶升增加普通支座的加固方式，新支座受力不可控，加固风险较大；主梁顶升需要中断桥面交通，加固施工对交通影响大，而且同步顶升作业的加固费用也较高。项目研究提出的桥梁抗倾覆加固方式，具有加固效果好、工程造价低、施工快捷、易于后期维护、对桥面交通及桥下空间影响小等多方面显著优势。

北京桥万泉河桥匝道抗倾覆新增小盖梁加固（匝道桥抗倾覆加固）实景

       4）抗倾覆专利装置的研发与应用。

       该项目研发了具有预警功能的抗倾覆拉力装置，可有效提高独柱支承梁式桥的抗倾覆能力，并能方便桥梁管理单位对运营车辆的管理，避免桥梁倾覆事故的发生。此专利装置已在多个现役桥梁抗倾覆加固实际工程中得到成功应用。

       在分析研究现役桥梁病害状况的基础上，为解决现役独柱支撑连续梁桥因日益加重的交通荷载而导致桥梁边墩支座脱空，直至引发桥梁倾覆的隐患，研发并申请了国家发明专利---“一种桥梁抗倾覆加固拉力装置及其施工方法”。此专利装置可为支座提供压力储备，增加抗扭力矩，避免边墩支座脱空，有效解决了横桥向产生较大变形影响行车及产生更大病害的问题。

北京马家楼桥墩柱加宽新增支座加固实景（匝道桥抗倾覆加固）

项目成果的经济效益

       近年来，该课题研究成果已在北京市四元桥、南沙窝桥、苏州桥、万泉河桥、马家楼桥等城市立交的多座独柱支承连梁式匝道桥抗倾覆加固工程中得到了成功应用，取得了良好的经济效益。

        桥梁倾覆破坏为瞬时行为，类似于结构“脆性”破坏，防范困难，倾覆破坏事故一旦发生，将造成重大的经济损失和社会危害。该项目研究成果的应用，可在不增加过多工程投资的情况下，保证独柱支承梁式桥的抗倾覆安全性能。

       在进行新建桥梁设计时，参照规范修编条款和《北京市独柱支承梁式桥倾覆稳定性设计指南》中设计要点和标准，进一步明确倾覆稳定性验算方法及标准，可保障桥梁的抗倾覆安全性能，避免了桥梁后期运营管理中的加固和维修，可产生远期经济效益。

       《指南》在明确倾覆稳定性验算方法及标准的同时，针对抗倾覆要求提出了一系列构造措施。其中，采用调高支座进行抗倾覆加固，对桥面交通不产生影响，避免了交通拥堵，经济及社会综合效益显著。调高支座用作抗倾覆加固支座，仅需利用其自备的液压顶升装置进行加压支顶及测力，无需采用专用千斤顶进行同步顶升作业，可显著降低加固工程造价。调高支座通过柱顶新增小盖梁或墩柱扩大截面的方式提供支承面，相比在原墩柱横向两侧各新增2个墩柱的加固方案，节约了工程投资，经济效益显著。

北京马家楼桥抗倾覆加固拉力装置安装实景（匝道桥抗倾覆加固）

项目成果的社会效益

       桥梁是是关系到国计民生的重要交通工程构筑物，独柱支承梁式桥一旦发生倾覆，将直接导致桥梁坍塌重大恶性事故的发生，不仅会造成巨大的直接经济损失，也会导致人员伤亡、交通中断等严重后果，造成恶劣的社会影响。抗倾覆加固的关键技术研究和应用，可有效避免桥梁倾覆事故的发生，具有重大的社会效益，主要体现在以下几个方面。

       1）该项目研究成果提供给公路规范编制组，用于现行规范的修编工作，填补了相关规范空白。

        2）应用该项目研究成果，在新建独柱支承桥梁设计中，明确倾覆稳定性验算方法及标准，桥梁抗倾覆安全性能明显提高，桥梁运营安全得到保障。

        3）应用该项目研究成果，对多个现役的重要桥梁工程结构进行了抗倾覆安全性能评估，并对存在抗倾覆安全隐患的独柱桥进行了抗倾覆加固，形成一整套抗倾覆加固技术。对加固前的特殊检测、支座顶升及后期养护实施了第三方监控指导，积累了丰富的资料，为今后独柱支承连续梁桥抗倾覆加固施工积累了宝贵经验，可产生长远持续的良好社会效益。

10月10日18时10分许,江苏省无锡市312国道K135处、锡港路上跨桥发生桥面侧翻事故。经现场搜救确认,事故共造成3人死亡、2人受伤。

事故发生后的现场视频迅速刷爆了微信朋友圈,引发社会舆论对交通安全形势的高度关切和担忧。当地迅速调集各种破拆工程机械车辆赶赴救援,交通运输部派出专家组赶赴现场指导事故调查。经初步分析,系运输车辆超载所致。

事故发生后，社会各界对桥梁的运营安全纷纷表示担忧，也从各个层面角度对这一问题进行探讨和思考。

援引法制日报针对事故作出的采访称，事故发生的312国道是长三角区域内最拥堵的路段之一，跨越当地道路时，大多都采用了跨线立交桥方式设计和建设,而没有采用目前更为合理的隧道跨线。由于该路段还承担着货车跨省过境的重要功能,长年累月超负荷承压,势必给桥梁安全埋下严重隐患。

从法制日报的报道中我们可以知道，事发地桥梁承受超载运营是一种常态，造成垮塌事故的车辆总重约有160吨，而该车限载仅为38.5吨。400%的超载量经年累月的对桥梁施加疲劳荷载，对桥梁运营安全来说必然是致命的隐患。

无独有偶！此次无锡桥梁垮塌事故可以称为2012年哈尔滨“824”高架桥垮塌事故的翻版。据了解,在哈尔滨这起事故中的四辆货车均为6轴重型半挂车,系非标车辆,其中超载最多的一辆超载率达330.77%。

此类超载造成桥梁垮塌的事故还有许多例子，如：2009年6月29日黑龙江铁力市铁力西大桥垮塌事故、2009年7月15日津晋高速匝道桥垮塌事故、2011年7月14日武夷山公馆大桥垮塌事故等等。

超载无疑对桥梁安全危害极大，桥梁垮塌事故往往伴随人员伤亡和财产巨大损失，那么如何解决这一问题呢？诚然如《法制日报》中强调的，加强管理，推进执法改革，加大对超载的打击力度是一种解决手段，但我们应该从这些桥梁垮塌的案例中总结出问题结症，做好事前控制，从桥梁运营维护的专业角度和科学公路桥梁管理的角度对症下药，精确治理。

首先我们从无锡桥梁垮塌事故中梳理一下重点：

第一点， 超载导致桥梁垮塌；

第二点， 超载是一种常态；

第三点， 从长期的超载运营判断，桥梁技术状况存在隐患点。

接下来我们一一梳理对症下药，首先讨论超载的整治问题。如今实用科学的发展，向着各个行业的各种角落延伸，对运输车辆的管理实现人工智能化无人化自动化并未天方夜谭，免去执法部门依靠人力拦截抽查，降低安全风险提高管理效率。

智能交通系统（Intelligent Traffic System，简称ITS）又称智能运输系统（Intelligent Transportation System），是将先进的科学技术（信息技术、计算机技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术、自动控制理论、运筹学、人工智能等）有效地综合运用于交通运输、服务控制和车辆制造，加强车辆、道路、使用者三者之间的联系，从而形成一种保障安全、提高效率、改善环境、节约能源的综合运输系统。

由楚检科检测科技有限公司开发的智能交通管理系统CITS，是以运输车辆所在企业为单位，为每一辆运输车安装管理终端，每个管理终端都有唯一一个ID身份编码，同时管理终端内置GPS及企业信息，具有语音警报及远程对讲功能，可以与交通管理执法部门联网管理。

我们利用高速公路现有称重系统以及国省及城市桥梁入口处地埋称重传感器来监控车辆载重。在称重同时感应车辆ID身份编码，如若超重则管理终端发出语音警报对车辆进行劝离，并记入执法部门的管理系统中。若车辆拒不驶离，则可以利用管理终端的GPS定位系统进行定位追踪，或通知其所在企业进行劝离。

基于此管理系统，我们可以通过交通网入口安装激光传感器来管理车辆超高、超宽，同时为车辆司机提供超高超宽报警功能，防止车辆与限高限宽装置发生事故，减少损失。

将车辆超载信息与企业信息直接连通，有效从根源上解决超载问题。智能交通系统（CITS）给管理部门和执法部门提供便捷的车辆管理方法，并能提供数字化管理信息，协助实现路上无人管理，提高管理和执法效率。真正实现无法超载，消除企业和驾驶人员投机心理。超载现象能够管控住，那么桥梁的安全就有保障。

接下来我们再来讨论桥梁技术状况，这是个专业名称，可以简单的解释为桥梁的健康状况。当一座桥的建设完全符合设计要求，在竣工交付使用时桥梁健康状况应该是满分的，假如出现超载车辆长期同行，那么桥梁将出现健康问题，并且在出现桥梁倾覆事故前，这种不健康的状态应该是一直持续的，是通过技术手段可以进行判别的，这种手段就是桥梁技术状况评定。

对于交通繁忙的桥梁，定期进行桥梁检查，是有效避免桥梁安全事故的最有效手段，桥梁检查分为经常检查、定期检查和特殊检查，特殊检查又分为专门检查和应急检查，理论上当有超载货车通过后，桥梁都应进行一次应急检查！

依据《公路桥梁养护规范》经常检查主要对桥面设施、上部结构、下部结构及附属构造物的技术状况进行的检查。定期检查是为了评定桥梁使用功能，制定管理养护计划提供基本数据，对桥梁主体结构及其附属构造物的技术状况进行的全面检查，它是为桥梁养护管理系统搜集结构技术状态的动态数据。由此可见，按规定进行定期检查，对桥梁安全尤为重要，长期有超载车辆通行的桥梁还应缩短定期检查的时间间隔。

超载车辆对桥梁造成的主要伤害又有哪些呢？

首先，超载车通过每一联桥面时，在伸缩缝处有跳车现象。相信我们每一位有驾车经验的人都有过这种体验，开车通过高架桥的伸缩缝时，会有一下震动，根据伸缩缝的形式和施工质量的区别这种震动有大有小。这种车辆通过伸缩缝时产生的震动就称之为跳车现象。跳车现象是对桥梁有害的，重型车通过伸缩缝产生的跳车对桥梁的伤害尤为严重，因为冲击力更大，会损伤桥梁结构，同时对支座产生反复超限压缩。当支座反复产生压缩出现塑性变形时，桥面就会出现沉降，继而加重这种跳车现象，如此循环使情况愈发严重。无论最终支座先失稳还是上部结构先破坏，对桥梁而言都是不可挽回的重大事故。

其次超载车辆会造成桥梁跨中弯矩过高，进而使跨中混凝土开裂，钢结构桥梁则会使焊缝开裂或钢材出现塑性形变。若是预应力混凝土梁桥，裂缝则会导致预应力钢筋锈蚀断裂。在桥梁跨中弯矩过大的同时，梁体两端的支座受力也不同程度也会出现受力不均，从而导致支座变形不规则，形成支座脱空、扭曲变形严重现象，加快支座的损坏程度。但这些损伤并非一蹴而就的，在早期出现病害时及时发现，及时修复，则可以避免更严重的事故发生。

谈到这里，不免有读者会思考一个问题，在超重车辆完全被控制住，不会行驶到桥上，同时我们依照规范定期对桥梁进行检查，那么桥梁确实就有了安全保障。可是不能就此认为桥梁就获得了完全的彻底的安全保障，因为总有超载车误闯上桥的情况吧，除此之外，还有洪水、山火、泥石流甚至沿海地区还有台风影响桥梁安全。如果因为这些意外情况桥梁受到损伤，那么正常行驶的车辆在通过这样的桥梁时就容易发生事故。

针对这种情况，湖北楚天联发试验检测有限公司与湖北楚天联发路桥养护有限公司技术团队率先提出了智能桥梁安全运营维护管理的概念，并独立开发了智能桥梁安全运营维护管理系统（Intelligent Bridge Safety Operation and Maintenance Management System），它是针对处于自然灾害频发的地区或者曾受过超载、撞击等伤害的桥梁，进行全时段监控和管理的人工智能系统。

基本原理是通过布置在桥梁上的各种传感器获取桥梁运营状态，这其中包括：应力、挠度、震动、倾斜等物理量，也包括雨雪、风力等自然环境参量。这些参数通过人工智能分析系统获得的结果将判断桥梁的安全状态，并据此来决定是否发出安全警报。具有无人值守、判断精准的特点。

现代化的智能管理手段和超前的安全行驶控制无非是要保证桥梁通行的安全、可靠，行车的舒适，保证人民的财产和生命的安全，那么我们在桥梁状况调查和这些先进监控检测设备的管理过程中，发现超载、撞击或自然灾害地区己经对我们的桥梁存在了安全隐患的时候，我们该如何采取加固手段来保证桥梁的安全使用状态呢？同样楚天联发路桥养护有限公司针对此类问题，用专业角度对症下药来解决许多桥梁匝道桥是独柱墩的问题，因地质、环境条件限制，采用独柱墩钢抱箍的施工方法可以解决独柱墩易倾覆的危险，如上海项目独柱墩加固项目

如果桥梁增加立柱和扩大基础不受地质条件影响，可以直接利用原承台受力，直立钢管柱支撑体系进行，如下图：安徽萧县连霍高速加固项目

综上所述，从科技角度出发，利用智能管理手段代替传统方法，不给超载企业个人侥幸的机会才能从根上杜绝超载现象。科学的进行桥梁管理，及时掌握桥

才能做到心中有数，才能避免事故的发生。

总结教训，避免悲剧重演，我们要提高防范意识，加强科学管理，开拓新理念，防微杜渐，未雨绸缪才能杜绝事故的发生。

本文为湖北楚天联发试验检测有限公司与湖北楚天联发路桥养护有限公司技术团队的见解，不足之处请专家批评指正。

参考文献：

1、《交通法治“性命攸关” | 专家权威解读无锡高架桥侧翻事件》---《法制日报》；

2、《公路桥梁养护规范》；

3、《公路桥梁技术状况评定标准》；

4、《哈尔滨“8 24”特大道路交通事故调查情况》——东北网