橋梁基礎(chǔ)病害及防治措施

劉峨峰　李修玉

【摘 要】針對(duì)水對(duì)構(gòu)造物基礎(chǔ)的沖刷破壞問(wèn)題，分析了各類橋臺(tái)基礎(chǔ)可能發(fā)生的災(zāi)害類型，探討了發(fā)生各種災(zāi)害的原因，并在此基礎(chǔ)上提出了有效的防治措施，以進(jìn)一步減少各種地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】橋臺(tái)基礎(chǔ)；災(zāi)害；防治措施

鑒于舊橋基礎(chǔ)和地質(zhì)條件比較薄弱，可能會(huì)存在比較嚴(yán)重的安全隱患。特別是積水以后，在水的長(zhǎng)期反復(fù)作用下，橋梁地基的災(zāi)害可能因此誘發(fā)，橋梁的正常使用將受到嚴(yán)重威脅。因此應(yīng)盡早對(duì)該類基礎(chǔ)進(jìn)行加固與防護(hù)處理。

1.重力式U形橋臺(tái)基礎(chǔ)

1.1土質(zhì)地基的情況

1.1.1橋臺(tái)基礎(chǔ)發(fā)生沉降

沉降主要是由于水的作用惡化了土體的力學(xué)性能，包括均勻沉降與不均勻沉降，二者達(dá)到一定程度時(shí)都會(huì)給橋梁結(jié)構(gòu)造成一定的危害，應(yīng)慎重考慮。鑒于橋臺(tái)背后填土的土壓力較大，橋臺(tái)的沉降一般屬于不均勻沉降，建議采用以下幾種方法：a.直接單面加寬基礎(chǔ)：當(dāng)基礎(chǔ)受的荷載偏心距較大或產(chǎn)生不均勻沉降時(shí)采用，為使新加部分與原基礎(chǔ)有良好的連接，常將原基礎(chǔ)表面鑿毛，每隔一定間距設(shè)置角鋼挑梁，且膨脹混凝土將其牢固的錨固在原基礎(chǔ)上。在澆筑前，界面處應(yīng)涂覆界面劑。b.灌漿法：灌漿法是指利用液壓、氣壓或電化學(xué)原理，通過(guò)注漿管把漿液均勻的注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式，趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)人工控制一段時(shí)間后，漿液將原來(lái)松散的土?；蛄严赌z結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大、防水性能高和化學(xué)穩(wěn)定性良好的結(jié)石體，可以提高地基土的承載力，減少地基的沉降和不均勻沉降。

1.1.2橋臺(tái)基礎(chǔ)發(fā)生滑動(dòng)

基礎(chǔ)滑動(dòng)是由于水的作用弱化了基底土體的性質(zhì)，基底摩阻力減少，以及臺(tái)后填土受水的擾動(dòng)變得不穩(wěn)定造成的?？梢詮母纳仆恋牧W(xué)性能和直接增加抗滑力兩方面來(lái)加以處理。a.減推橋臺(tái)：在橋臺(tái)和橋墩間的河底全部加做鋼筋混凝土支撐，內(nèi)用低配筋，在支撐和墩臺(tái)基礎(chǔ)的連接處，用鉸接鋼筋深入墩臺(tái)。其余用漿砌塊石鋪滿，以增加對(duì)橋臺(tái)滑動(dòng)的抵抗力。b.灌漿法加固托換：利用液壓、氣壓或電化學(xué)原理，通過(guò)注漿管把漿液均勻注入橋臺(tái)底部和臺(tái)背后的土體中，一方面可以加大基底摩阻力，另一方面臺(tái)后填土的不透水性增加，避免了填土受水的干擾而變得不穩(wěn)定。

1.1.3橋臺(tái)基礎(chǔ)發(fā)生傾覆

橋臺(tái)傾覆主要是由于基底的土體部分被淘空造成的，可以對(duì)橋梁的地基做沖刷防護(hù)。a.漿砌片石護(hù)坡：對(duì)橋臺(tái)底部的土體進(jìn)行沖刷防護(hù)，以免部分土體被淘空。b.錨固：臺(tái)后有巖體的，可以打錨桿將橋臺(tái)錨固在巖體上，以免橋臺(tái)在背后土壓力下傾覆。

1.1.4橋臺(tái)開(kāi)裂

橋臺(tái)開(kāi)裂一部分是由于基礎(chǔ)的不均勻沉降產(chǎn)生，另一部分可能是由于水流的沖刷作用致使U形橋臺(tái)錐坡失效，側(cè)墻內(nèi)外土壓力差過(guò)大引起側(cè)墻與前墻交接處開(kāi)裂。因此我們可以從處理不均勻沉降和保護(hù)錐坡入手。a.灌漿法加固橋臺(tái)底部土體，見(jiàn)橋臺(tái)基礎(chǔ)發(fā)生滑動(dòng)處理方法二。b.直接單面加寬基礎(chǔ)：用于橋臺(tái)不均勻沉降比較大的情況，見(jiàn)橋臺(tái)不均勻沉降的處理方法。c.漿砌片石防護(hù)錐坡：漿砌片石護(hù)坡的厚度一般為0.2m～0.5m用于沖刷防護(hù)時(shí)，根據(jù)流速大小或波浪大小確定的最小厚度一般不小于0.35m。d.混凝土圍套加固：橋臺(tái)開(kāi)裂嚴(yán)重，且通過(guò)灌漿無(wú)法處理時(shí)應(yīng)加寬橋臺(tái)，即在橋臺(tái)的外圍再加一層，內(nèi)配鋼筋與原橋臺(tái)鋼筋相接。

1.2巖石地基的情況

1.2.1橋臺(tái)開(kāi)裂

橋臺(tái)開(kāi)裂是由于基底巖石在水的作用下，承載力降低，部分被壓碎造成的。可以采用直接增加基底承載力和增加基底受壓面積的方法。a.單面加寬基礎(chǔ)。b.噴漿防護(hù)。c.灌漿法。d.混凝土圍套加固。

1.2.2橋臺(tái)基礎(chǔ)發(fā)生傾覆

橋臺(tái)基礎(chǔ)傾覆是由于強(qiáng)風(fēng)化的巖石遭水浸泡、淘空導(dǎo)致橋臺(tái)重心失穩(wěn)造成的。a.噴漿或抹面。b.漿砌片石防護(hù)。c.錨固。

1.2.3橋臺(tái)發(fā)生滑動(dòng)

地基滑動(dòng)主要是由于水的浸泡弱化了巖體的力學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)致基底摩擦系數(shù)降低，或者是水對(duì)橋臺(tái)后的填土的擾動(dòng)，使臺(tái)后土壓力加大造成的。a.減推橋臺(tái)。b.擋墻：在相對(duì)平坦的地方可以在臺(tái)前修筑擋墻，以阻止其滑動(dòng)。

2.輕型橋臺(tái)、樁基基礎(chǔ)

2.1沉降

過(guò)大的沉降主要是由于在水的作用下，樁土摩擦系數(shù)降低，樁端巖土體承載力不足所致的。可以從提高土的力學(xué)參數(shù)和增大受力面積兩方面入手。a.壓力灌漿：在樁基周?chē)欢ǚ秶鷥?nèi)進(jìn)行灌漿可以加強(qiáng)土體的整體性，保護(hù)土體的力學(xué)性能不隨水的侵入擾動(dòng)而降低，保證了樁土間的摩擦系數(shù)不降低，從而有效地防治了樁的沉降。b.樁與承臺(tái)共同受力：對(duì)于低承臺(tái)樁，可以加寬加厚承臺(tái)，同時(shí)對(duì)承臺(tái)以下一定范圍內(nèi)的淺層地基做適當(dāng)處理，使承臺(tái)跟樁基一同承受上部荷載。c.樁基加固：對(duì)于高承臺(tái)樁或淺層處理不能滿足要求的低承臺(tái)樁，我們可以采用加寬承臺(tái)，在新增承臺(tái)下面打樁，讓新增樁與原樁共同承受荷載。

2.2樁喪失穩(wěn)定性

樁穩(wěn)定性的喪失主要是由于其計(jì)算長(zhǎng)度的增加造成的，即水沖刷掉一部分浮土，使樁裸露，或者是水弱化了土的力學(xué)參數(shù)使其橫向抗力不足而致的。可以從防護(hù)表土和改善表土入手。a.漿砌片石防護(hù)：對(duì)水位變化范圍內(nèi)樁周的土體做漿砌片石護(hù)坡，以免土體被沖走，使樁喪失水平穩(wěn)定性。b.灌漿：對(duì)地面以下一定范圍內(nèi)的土體進(jìn)行灌漿，確保其穩(wěn)定性和強(qiáng)度。

2.3樁斷裂

樁斷裂也主要是由于其計(jì)算長(zhǎng)度的增加造成的，跟樁喪失穩(wěn)定性的原因是一樣的，因此防護(hù)措施也要遵循樁失穩(wěn)斷裂的防護(hù)措施。

3.明挖擴(kuò)大橋墩基礎(chǔ)

3.1土質(zhì)地基的情況

3.1.1橋墩基礎(chǔ)發(fā)生沉降

擴(kuò)大基礎(chǔ)的沉降主要是由于水對(duì)土的弱化作用造成的，防護(hù)措施應(yīng)該從改善土的力學(xué)參數(shù)和防止水的侵入以及改善受力條件出發(fā)：a.加寬基礎(chǔ)：根據(jù)擴(kuò)大基礎(chǔ)左右沉降程度的不同，對(duì)兩邊進(jìn)行基礎(chǔ)加寬，增大受力面積，可有效地防治均勻與不均勻沉降。b.錨桿靜壓樁：在基礎(chǔ)上埋設(shè)錨桿固定壓樁架，以墩臺(tái)的自重荷載來(lái)壓樁，該方法施工方便，無(wú)振動(dòng)，不影響橋梁的正常使用。當(dāng)?shù)鼗两当容^嚴(yán)重，淺層處理不能滿足要求時(shí)使用。c.灌漿：灌漿有助于改善土的力學(xué)參數(shù)，使其能繼續(xù)承受上部荷載。

3.1.2橋墩基礎(chǔ)發(fā)生滑移

滑移是基礎(chǔ)處于斜坡上時(shí)，由于水的浸泡，基底的摩擦系數(shù)降低所致。可以從增加抗滑力和改善土體的摩擦系數(shù)著手。a.加設(shè)擋墻：見(jiàn)U形橋臺(tái)的處理措施。b.灌漿：對(duì)基底土進(jìn)行灌漿，增強(qiáng)其整體性，確保地基的摩阻系數(shù)不降低。

3.1.3橋墩基礎(chǔ)發(fā)生傾覆

橋墩基礎(chǔ)底部土體部分被淘空時(shí)，基礎(chǔ)的抗傾覆力矩可能會(huì)小于傾覆力矩，基礎(chǔ)可能會(huì)發(fā)生傾覆。因此應(yīng)該從保護(hù)橋墩周?chē)耐馏w入手。

a.漿砌片石護(hù)坡：對(duì)橋墩底部的土體進(jìn)行沖刷防護(hù)，以免部分土體被淘空。b.錨固：臺(tái)后有巖體的，可以打錨桿將橋臺(tái)錨固在巖體上，以免橋墩在背后土壓力下傾覆。

3.2巖質(zhì)地基的情況

3.2.1橋臺(tái)基礎(chǔ)發(fā)生傾覆

橋臺(tái)基礎(chǔ)傾覆是由于強(qiáng)風(fēng)化的巖石遭水浸泡、淘空導(dǎo)致橋臺(tái)重心失穩(wěn)造成的。a.噴漿或抹面。b.漿砌片石防護(hù)。c.錨固。

3.2.2橋墩基礎(chǔ)發(fā)生滑動(dòng)

地基滑動(dòng)主要是由于水的浸泡弱化了巖體的力學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)致基底摩擦系數(shù)降低，或者是水對(duì)橋臺(tái)后的填土的擾動(dòng)，使墩后土壓力加大造成的。a.減推橋臺(tái)。b.擋墻。

4.結(jié)語(yǔ)

地質(zhì)災(zāi)害治理前必須查清災(zāi)害體范圍、性質(zhì)、活動(dòng)條件和受災(zāi)體類型及分布情況等。在此基礎(chǔ)上選擇防治措施，合理地設(shè)計(jì)工程規(guī)模，取得充分的減災(zāi)效果，并遵照原則科學(xué)地規(guī)劃、設(shè)計(jì)和實(shí)施防治工程。