獨柱墩橋結(jié)構(gòu)原理及維護方案的改良

趙 蕾

（河北省承德市地方道路管理處，河北 承德 067000）

公路是農(nóng)村交通設(shè)施不可缺少的一部分，基于獨柱墩橋結(jié)構(gòu)的公路設(shè)施得到了普及應(yīng)用。獨柱墩橋梁最近出現(xiàn)了幾起安全事故，出事故的獨柱墩橋梁以箱梁橋為主。承德市農(nóng)村公路的橋梁大部為有蓋梁的板式橋，橋面寬4.5～7m不等，建設(shè)年限自1987～2011年，項目組徹查獨柱墩橋梁，并對有安全隱患的橋梁進行維修加固或拆除重建。

1 工程實例概述

山灣子中橋位于寬城滿族自治縣湯道河鎮(zhèn)鄉(xiāng)白廟子村，位于峪三線，跨越都陰河，橋梁全長56.04m，設(shè)計荷載為公路Ⅱ級，鋼筋混凝土空心板橋。山灣子中橋位于峪三線，跨越都陰河，是峪三線（X521）的控制性橋梁。峪三線為水泥混凝土路面，因夏季雨水較多，原有過水路面部分已沖毀，每逢夏季雨量集中時經(jīng)過過水路面水量大、水勢猛，嚴重影響人們的出行安全。而且隨著當?shù)厣鐣?jīng)濟水平的迅速發(fā)展，汽車保有量快速增加，單車道已經(jīng)遠遠不能滿足通行要求，成為了當?shù)鼐用癯鲂械钠款i。本橋建成后能有效緩解交通壓力、改善沿線居民的出行及生產(chǎn)生活，對于加快區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展有著重要的意義。

2 獨柱墩橋的結(jié)構(gòu)原理

農(nóng)村公路獨柱墩橋主要由支座、蓋梁、橋墩等結(jié)構(gòu)組成，每一種結(jié)構(gòu)在橋梁工程中均發(fā)揮了不同的作用。農(nóng)村公路改造選用獨柱墩橋具有多方面的優(yōu)點，主要包括：

a）整體性蓋梁至橋墩之間，各種結(jié)構(gòu)均能完整地組合起來，實現(xiàn)了橋梁整體功能的改善，面對長距離橋梁作業(yè)，可使用獨柱現(xiàn)澆連續(xù)蓋梁結(jié)構(gòu)形式，保證了橋梁工程的整體性；

b）獨柱墩橋采用多個支座為支撐結(jié)構(gòu)，用其輔助蓋梁體架設(shè)于地面之上具有較好的穩(wěn)定性，防止地面受力變化造成的各種異常情況[1]；

c）獨柱墩橋支座占地面積相對較小，不會影響到地面空間的利用，實現(xiàn)了土地資源利用率的最大化。

3 農(nóng)村公路獨柱墩橋的常見缺陷

伴隨著行業(yè)施工技術(shù)的優(yōu)化發(fā)展，獨柱墩橋憑借其獨特的結(jié)構(gòu)特點，成為了農(nóng)村公路改造的首選結(jié)構(gòu)。盡管獨柱墩橋在使用期間發(fā)揮了優(yōu)越的交通性能，但在應(yīng)用一段時間后依舊出現(xiàn)了各種缺陷（見圖1）。農(nóng)村獨柱墩橋結(jié)構(gòu)發(fā)生缺陷，一方面與橋梁自身組成因素存在關(guān)聯(lián)，另一方面也與農(nóng)村特殊的地理環(huán)境有關(guān)。

圖1 獨柱墩橋缺陷

3.1 功能方面

滿足車輛行駛的交通功能需求，這是獨柱墩橋結(jié)構(gòu)使用的基本價值體現(xiàn)。因施工單位編制的工藝方案不科學，現(xiàn)場施工人員執(zhí)行了不合理的作業(yè)流程，導致橋結(jié)構(gòu)功能無法正常發(fā)揮。以支座為例，這是獨柱墩橋支撐蓋梁的主要載體，支座結(jié)構(gòu)安裝及布局點與圖紙要求不一致，公路在正式通車后難以取得預期的承載功能。此外，隨著橋梁車流量的持續(xù)上升，其橋結(jié)構(gòu)在使用功能方面也產(chǎn)生了明顯的缺陷。

3.2 安全方面

安全問題是橋梁結(jié)構(gòu)建造施工的基本要求，保證橋梁安全才能更好地維護交通運行。而由于獨柱現(xiàn)澆連續(xù)蓋梁結(jié)構(gòu)存在的缺陷，橋梁施工或使用期間發(fā)生了多種坍塌事故，降低了橋梁工程應(yīng)用的安全性。農(nóng)村地區(qū)由于地質(zhì)環(huán)境特殊，獨柱墩橋基層構(gòu)造在施工時常發(fā)生異常病害，如：沉降、塌方、裂縫等，導致蓋梁或排樁連接的牢固性不足，路面車輛重力荷載超標而引起了病害發(fā)生[2]。

3.3 病害方面

病害是橋梁結(jié)構(gòu)不可避免的問題，導致結(jié)構(gòu)病害發(fā)生的因素復雜多樣，不僅與獨柱墩橋結(jié)構(gòu)功能缺陷相關(guān)，也與橋體抗病害能力存在密切的聯(lián)系。從現(xiàn)場勘測分析來說，農(nóng)村路橋常見病害集中于：裂縫、坍塌、沉降等，不同病害造成的破壞作用不一樣。如：裂縫常出現(xiàn)于蓋梁面，因外力荷載超標而產(chǎn)生的塑性裂縫；沉降會造成橋身下降一定幅度，整個橋面會有不同程度的塌陷問題，嚴重影響了橋結(jié)構(gòu)功能的持續(xù)發(fā)揮。

3.4 結(jié)構(gòu)方面

面對不同地區(qū)橋梁交通的車流量，農(nóng)村公路獨柱墩橋在施工期間采取的方式各不相同，使橋結(jié)構(gòu)性能難以得到有效的發(fā)揮。若施工單位在組織橋梁結(jié)構(gòu)時工藝不科學，則減弱了橋結(jié)構(gòu)的耐久性。支座是整個橋梁的承載結(jié)構(gòu)，因設(shè)計或安裝操作失誤限制了橋結(jié)構(gòu)功能的持久發(fā)揮，不利于橋面交通運行的穩(wěn)定性。如：支座地腳螺栓未擰緊，發(fā)生松動時易破壞橋梁的牢固性，面對超重荷載時形成異常病害。

4 獨柱墩橋日常養(yǎng)護措施

獨柱墩橋逐漸成為農(nóng)村公路改造的主要項目，在保持橋梁交通安全行駛方面起到了關(guān)鍵作用。未來農(nóng)村公路改造范圍逐漸拓寬，對已建成獨柱墩橋潛在的結(jié)構(gòu)缺陷需提出改建方案，這對于改善橋梁交通性能有著多方面的意義。本次結(jié)合農(nóng)村公路勘測結(jié)果的實況，對獨柱墩橋維護提出了切實可行的對策。

4.1 做好維護勘測

為減緩建設(shè)對沿線生物環(huán)境、社會環(huán)境、土地利用的影響，在擬定方案時首先對農(nóng)村周邊基本情況進行了各種調(diào)查和研究，搜集氣象、地質(zhì)、農(nóng)村規(guī)劃、工業(yè)、文化遺產(chǎn)、居住地人口、公用及文化設(shè)施分布等基本資料，了解公路將要通過地區(qū)的現(xiàn)狀及其環(huán)境[3]。根據(jù)調(diào)查研究的結(jié)果，綜合考慮環(huán)境等各方面因素提出獨柱墩橋維護的有效對策。

4.2 注重環(huán)境保護

本項目周圍地形比較單一，地質(zhì)類型相似，在確定方案時充分考慮了路線對周圍環(huán)境的影響。在滿足項目功能要求的前提下，盡量做到不毀或少毀水利設(shè)施，少占良田，對橋梁結(jié)構(gòu)實施對應(yīng)的保護方案。如：農(nóng)村獨柱墩橋使用期間，要對周邊存在的環(huán)境條件實施保護，這樣可以為已建成獨柱墩橋提供良好的工作條件，增強橋梁抵抗病害的能力。

4.3 加強現(xiàn)場管理

新時期農(nóng)村交通的擴建工程越來越多，施工現(xiàn)場要加強對已建成獨柱墩橋的安全保護。如：應(yīng)進行圍擋施工，加強文明施工教育，減少對沿線橋梁交通的不利影響。筑路材料集中堆放、拌合站不得選在附近獨柱墩橋的上風向，與舊橋梁點間應(yīng)有200m以上的距離，并采取適當?shù)膰鷵酢⒏采w等防塵措施。

4.4 配合材料加固

材料是橋梁結(jié)構(gòu)的基本組成，維護期間對出現(xiàn)病害的獨柱墩橋?qū)嵤└脑焯幚?，要注重檢修材料質(zhì)量的控制。要積極完善材料質(zhì)量管理，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)材料的正常供應(yīng)，全面提升橋梁日常維護的工作成效[4]。如：運送土、石灰等材料的車輛，采取覆蓋或少量撒水等措施，減少運輸過程中受風起塵和裝卸過程起塵，已完成改建的獨柱墩橋應(yīng)進行維護管理。

5 結(jié)語

總之，農(nóng)村公路獨柱墩橋是一種由蓋梁、支座、橋墩等組成的特殊橋梁，這種橋梁結(jié)構(gòu)在組成形式上相對穩(wěn)定，對路面交通具有良好的保護作用。新農(nóng)村公路交通改造背景下，施工單位必須加強獨柱墩橋施工質(zhì)量的管理與維護，結(jié)合橋梁作業(yè)現(xiàn)場存在的問題提出綜合化改進方案，確保農(nóng)村交通設(shè)施應(yīng)用價值的全面體現(xiàn)。

[1]孫凌.現(xiàn)代交通橋梁設(shè)施結(jié)構(gòu)病害的綜合處理[J].貴州道路施工，2010，26（12）：82-84.

[2]田曉紅.獨柱墩橋結(jié)構(gòu)原理及功能特點的綜合分析[J].合肥工業(yè)技術(shù)學院，2009，20（8）：1-3.

[3]周偉.我國獨柱墩橋工程維護方案的改良措施[J].地質(zhì)勘測，2010，15（11）：88-91.

[4]吳克平.研究獨柱墩橋工程在交通系統(tǒng)中的建造價值[J].南通建筑規(guī)劃，2010，30（6）：19-22.