橋梁基礎(chǔ)病害成因分析與防治

摘要：橋梁的主要病害：橋面系、上部構(gòu)造、支座、墩臺及基礎(chǔ)的病害。文中指出橋梁基礎(chǔ)病害常見之一，并分析了產(chǎn)生病害的原因及對病害防治或進(jìn)行加固。

關(guān)鍵詞：橋梁基礎(chǔ)病害 成因 防治

前言

清新縣地處廣東省粵北山區(qū)，大部分建于六、七十年代的公路橋梁出現(xiàn)了不同程度的病害,特別是橋梁的基礎(chǔ)受沖刷、淘空日益嚴(yán)重，由于當(dāng)時受經(jīng)濟(jì)條件、設(shè)計和施工技術(shù)的限制多采用擴(kuò)大、明挖基礎(chǔ)形式。在受河水沖刷及河道上下游挖沙采石的影響，河床標(biāo)高大幅下降，致使一些橋臺、橋墩基礎(chǔ)被沖刷懸空，嚴(yán)重影響行車安全。本文就橋梁基礎(chǔ)病害產(chǎn)生的原因與防治加固措施作以淺析。

一、 橋梁基礎(chǔ)病害

①在水中的橋墩，因?yàn)橹苯幼杷?，除了一般的沖刷以外，還有局部沖刷，在橋墩處形成局部漏斗形河床。當(dāng)河床為厚砂礫卵石層時，因水流帶動砂礫石運(yùn)動，會對鉆孔灌注樁造成嚴(yán)重的磨損，甚至使樁中鋼筋外露。特別是在地面或低水位以下、凍結(jié)線以上或沖刷線附近，基礎(chǔ)或墩身常有環(huán)帶狀腐蝕，基礎(chǔ)周圍表面松散，嚴(yán)重者使混凝土形成空洞②對于混凝土或漿砌片石擴(kuò)大基礎(chǔ)，主要缺陷是基礎(chǔ)松散破裂和基礎(chǔ)下沖空③建立在天然地基上的淺基礎(chǔ)常見的病害有：埋置深度淺、易受沖刷而掏空；埋置深度不足，受凍害影響；地基不穩(wěn)定，易產(chǎn)生滑移或傾斜④建立在巖石上的基礎(chǔ)常見的病害有：基礎(chǔ)置于風(fēng)化石層上，風(fēng)化部分未處理好，經(jīng)水流沖刷而掏空或懸空；受地震時的剪切作用，易產(chǎn)生裂縫⑤人工地基基礎(chǔ)：因處于軟弱地基上，在豎向荷載作用下壓實(shí)沉陷，使基礎(chǔ)下沉⑥木樁基礎(chǔ)：地下水位下降時，樁身常腐蝕⑦鋼筋混凝土打入樁基礎(chǔ)：打樁時，樁身受損壞；受水沖刷、浸蝕，產(chǎn)生空洞、剝落等；受船只或其它漂浮物的撞擊而損壞⑧鉆挖孔樁基礎(chǔ)：施工時淤泥未完全清除，就灌注混凝土，而使形成后的基礎(chǔ)下沉；施工不當(dāng)，或受水沖刷、浸蝕而產(chǎn)生空洞、剝落、鋼筋銹蝕等；灌注混凝土過程中發(fā)生塌孔而未作處理，樁身部分脫空；受外力撞擊而產(chǎn)生破壞⑨管樁基礎(chǔ)：承載力不足而使基礎(chǔ)產(chǎn)生下沉。⑩沉井基礎(chǔ)：地基下沉?xí)r，基礎(chǔ)也產(chǎn)生一些下沉；基礎(chǔ)下沉不均時，或橋臺臺背高填土受地基土側(cè)向流動的影響時，基礎(chǔ)產(chǎn)生滑移、傾斜；中間層為弱粘土層時，由于附近施工挖基坑和填土等而變位，常使基礎(chǔ)變位；由于沖刷，沙層被沖走或由地震而使地基液化，使基礎(chǔ)變位。

二、 病害成因

1、對于寬淺變遷河段，由于河床坡度比上游平緩，滿水時從上游陡峻河床上推移來的大量泥沙多為卵礫石，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了平緩河床上的挾運(yùn)能力，因此河床上就發(fā)生多余泥沙的沉積，使河床逐漸升高，平引導(dǎo)水流沖刷河床兩岸，使河槽遷徙不定。在這些河段早期修建的橋涵，由于受經(jīng)濟(jì)條件的制約和對水流變遷特性認(rèn)識不足，往往是岸灘上的基礎(chǔ)埋深較淺，基底標(biāo)高與主河槽基底不一致。由于河槽擺動不定，原有岸灘若干年后可能變?yōu)橹骱硬?，致使原有基礎(chǔ)外露淘刷懸空。

2、有些大中橋基礎(chǔ)原本是明挖式基礎(chǔ)及沉井基礎(chǔ)。明挖式基礎(chǔ)由于具有就地取材、節(jié)約造價、方便施工的特點(diǎn)。但在一些變遷性河段上，由于水流搬運(yùn)的作用，一些淺灘可能是過去的舊河道，多山一些卵石、漂石、砂礫沉積所成，其深度少則幾米，多則數(shù)十米，孔隙較大，且不穩(wěn)定。因而在這樣的地段基坑不可能開挖到穩(wěn)定的老土持力層上，當(dāng)河槽變遷時，原有的灘地可能再次變?yōu)橹骱硬?，基石出被沖刷淘空。

3、由于當(dāng)時河道挖沙采石用量很少，橋墩局部沖刷深度是基于水的自然作用力計算的，并未考慮到人力搬運(yùn)作用。自80年代后期開始，隨著建筑業(yè)對河砂的需求急劇增加，挖沙取石不斷升溫，致使河床急劇下降，橋墩基礎(chǔ)攀露懸空。另外在河流上游建庫蓄水后，泥沙被攔截住，無法彌補(bǔ)下游被淘空取走的河沙，致使基礎(chǔ)長期外露。由于上游蓄水后，水位加高，汛期水位一旦高于警戒線后就要提閘放水，水位落差大、勢能強(qiáng)，加劇了對橋墩基礎(chǔ)的沖刷淘空。

4、施工過程若施工質(zhì)量控制不好，漿砌基礎(chǔ)砂漿標(biāo)號低，砂子雜質(zhì)多、砌石石質(zhì)差、尺寸小、砌壘不規(guī)范、灌漿不飽滿，致使基礎(chǔ)整體性差，抵抗水的沖刷能力弱。另外基坑開挖時未進(jìn)行釬探，致使基礎(chǔ)坐落在軟弱下臥層上；或因設(shè)計中地質(zhì)勘探不細(xì)，地基承載力確定不準(zhǔn)；基底地質(zhì)復(fù)雜、受力不均等引起基礎(chǔ)傾斜、開裂、滑移、沉降等病害。

三、 橋梁基礎(chǔ)的防治

對于在卵石沉積層較厚的河床上修建的橋梁基礎(chǔ)，受洪水沖刷往往會造成局部懸空，一般可采用基底壓注水泥漿的辦法進(jìn)行處理。由于砂質(zhì)河床松散、流動性大，一旦沖空就急居擴(kuò)大，引起大而積坍塌，傾刻即可毀掉整個橋梁基礎(chǔ)，對于這類橋可采取在上游設(shè)截水墻，下游設(shè)梯級跌水墻，橋孔中間滿鋪漿砌片石的方案進(jìn)行加固。方案是采用水泥壓漿法穩(wěn)定基礎(chǔ)。根據(jù)滲水性灌漿理論，漿液的擴(kuò)散距離與壓力成正比。為了創(chuàng)造一個邊界，以使用漿量達(dá)到所需壓力，先在基礎(chǔ)周邊立模澆筑硅，然后用級配卵石回填至基礎(chǔ)平臺頂，在回填的同時埋入10根管壁上鉆有多個細(xì)孔的壓漿管。待周圍澆灌的硅強(qiáng)度達(dá)到20MPa時進(jìn)行壓漿。壓漿材料用425#普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、鋁粉膨脹劑和水玻璃配制。為了防止?jié){液隨地下水經(jīng)卵石空隙流走，采取兩次壓漿法，即先按0.5-1 MPa壓力對外圈孔注漿，待初凝充填周圍卵石空隙后，再進(jìn)行第一次壓漿，使灌漿壓力到1.5-2MPa為止。對于橋位斜交角度過大又處于次穩(wěn)定性河段上的橋梁可通過采取調(diào)治、疏通上游河道的辦法改變水流方向，解決繞流沖刷基礎(chǔ)問題。

四、 結(jié)后語

當(dāng)橋基礎(chǔ)被洪水沖刷淘空后，應(yīng)采取永久加固措施，確保橋基永久安全。要根據(jù)河床地質(zhì)、病害程度采取不同的措施。應(yīng)運(yùn)用科學(xué)的手段和方法合理論證、正確判斷橋梁基礎(chǔ)病害成因，并采取有效可行的預(yù)防加固措施，對于發(fā)揮舊橋功能，節(jié)約資金，保證公路運(yùn)輸安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。對舊橋基礎(chǔ)病害的加固，不可能有一個固定模式，必須根據(jù)橋位所處地質(zhì)、水文條件、橋型結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)條件等綜合考慮，確定出符合實(shí)際的加固方案?！?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1]張俊平，周建濱、橋梁檢測與維修加固 [J] 人民交通出版社

[2]劉真巖，周建濱、舊橋維修加固施工方法與實(shí)例 [M] 人民交通出版社

作者簡介：陳石橋（1971），男，清新縣地方公路管理站，從事公路事業(yè)建設(shè)、管理、養(yǎng)護(hù)。