斜拉橋水下基礎(chǔ)檢測與評價(jià)

(1.湖北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖北武漢 430070；2.湖北交投科技發(fā)展有限公司，湖北武漢 430030)

橋梁基礎(chǔ)作為橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成部分，承擔(dān)著將上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞給地基的重要作用。橋梁水下基礎(chǔ)會(huì)因?yàn)榛A(chǔ)混凝土澆筑質(zhì)量差或流水長期沖刷侵蝕等原因出現(xiàn)如混凝土沖蝕、磨損、破損、露筋、銹蝕、夾泥、開裂和縮徑等病害，其病害的發(fā)展直接影響橋跨結(jié)構(gòu)的實(shí)用性和耐久性，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危及橋梁運(yùn)營安全。

1 工程概況

某斜拉橋是106國道跨越長江的重點(diǎn)工程，全橋長2675.65m。主橋?yàn)?5m+200m+480m+200m+55m預(yù)應(yīng)力混凝土雙塔雙索面斜拉橋。主橋全長990m，主跨徑為480m。大橋涉水橋墩為4#-10#墩，均為鉆孔灌注樁，樁基類型為端承樁。4#橋墩設(shè)置8根直徑1.8m樁長46.5m樁基；5#-6#墩為索塔主墩，均設(shè)置19根直徑為3m樁基，6#墩其中12號樁長47m，其余樁長44m，5#墩樁長35m；6#墩為溶洞發(fā)育區(qū)，溶蝕現(xiàn)象嚴(yán)重。7#橋墩設(shè)置6根直徑2.2m，樁長23m樁基。8#橋墩設(shè)置6根直徑1.8m樁長19.5m樁基。9#墩樁基直徑為1.8m,樁長9-1為26.05m,9-2至9-4為16.3m,共4根樁基。10#橋墩設(shè)置4根直徑為1.8m樁長13.9m樁基。大橋基礎(chǔ)布置見圖1。

圖1 大橋基礎(chǔ)布置示意圖

2 水下基礎(chǔ)檢測內(nèi)容與方法

采用EM2040C多波束測深儀和檢測船等試驗(yàn)檢測設(shè)備，EM 2040C是一款基于EM2040技術(shù)的淺水型多波束測深儀,適用于高分辨率測圖和海底檢測。檢測分汛期和枯水期兩次進(jìn)行，枯水期檢測在12月份進(jìn)行，汛期檢測在次年8月份檢測。汛期檢測內(nèi)容只對河床進(jìn)行掃描，枯水期檢測內(nèi)容包括水下墩柱、樁基礎(chǔ)外觀及基礎(chǔ)沖刷檢測與河床掃描。

(1)水下墩柱及樁基礎(chǔ)外觀缺陷檢測

專業(yè)潛水員對混凝土剝落、漏筋、銹蝕、樁基縮頸與空洞情況、生物腐蝕等進(jìn)行水下探摸、攝像檢查，特別是水下承臺(tái)或系梁與樁基連接處及混凝土缺陷情況，檢測時(shí)配置水下通信系統(tǒng)，與水下攝像系統(tǒng)結(jié)合，現(xiàn)場及時(shí)核實(shí)典型病害相關(guān)位置數(shù)據(jù)。

(2)河床掃描檢查內(nèi)容主要包括

1)河床斷面測量：對橋梁中心線上下游10m位置河床橫斷面以及水中墩中軸線沿流向河床縱斷面進(jìn)行測繪。2)調(diào)查橋區(qū)河段河床的沖淤變化及上游1200m、下游800m采砂等情況，并測量該范圍河床標(biāo)高。河床掃描區(qū)域圖如圖2及圖3所示。

圖2 大橋河床橫斷面掃描區(qū)域圖

圖3 大橋河床縱斷面掃描區(qū)域圖

3 水下基礎(chǔ)外觀檢測結(jié)果

4#墩～10#墩檢測時(shí)，各橋墩承臺(tái)樁基礎(chǔ)均被河床填埋，各橋墩、承臺(tái)外露部位未發(fā)現(xiàn)有破損露筋、露骨、開裂等病害。5#橋墩～8#橋墩承臺(tái)以下均被鋼圍堰包裹保護(hù)，鋼圍堰內(nèi)部均灌注了混凝土；9#橋墩～10#橋墩承臺(tái)外側(cè)均被鋼結(jié)構(gòu)包裹。5#橋墩～10#橋墩水下基礎(chǔ)表面整體覆蓋著一層大小約為0.1m×0.05m×0.05m的貝類水生物，覆蓋面積為95%。圖4～圖7為5#橋墩基礎(chǔ)的檢測結(jié)果。

圖4 5#橋墩基礎(chǔ)表面現(xiàn)狀

圖5 5#橋墩基礎(chǔ)鋼圍堰頂部

圖6 5#橋墩鋼圍堰表面水生物

圖7 5#橋墩鋼圍堰與河床連接處

4 河床掃描檢測結(jié)果

(1)沿橋梁中心線上、下游10m橫斷面檢測結(jié)果。汛期上游側(cè)河床標(biāo)高較枯水期變化在-0.70m～+0.70m之間，汛期下游側(cè)河床標(biāo)高較枯水期變化在-0.50m～+1.90m之間，汛期與枯水期河床整體變化不明顯。

河床標(biāo)高較原設(shè)計(jì)總體河床變化在+2.16m～-13.64m之間，其中5#墩和6#墩河床下切情況嚴(yán)重，5#橋墩周邊沖刷在-13.64m～-11.44m之間，6#橋墩周邊沖刷在-4.32m～-3.72m之間。

(2)橋墩附近河床縱斷面掃測結(jié)果。枯水期5#橋墩基礎(chǔ)附近河床局部沖刷情況較嚴(yán)重，以5#橋墩基礎(chǔ)為中心，在基礎(chǔ)周圍形成了一個(gè)圓形沖刷坑，該沖刷坑半徑為60m，較周邊河床該沖刷坑最大深度為13m?？菟?#橋墩基礎(chǔ)沖刷掃描見圖8、圖9。汛水期5#橋墩基礎(chǔ)沖刷掃描見圖10、圖11。5#橋墩上游100m～1200m河床標(biāo)高較枯水期變化在-0.80m～-0.10m之間，5#橋墩下游100m～800m河床標(biāo)高較枯水期變化在-0.70m～+0.30m之間，汛期較枯水期河床整體呈輕微下切趨勢。5#橋墩樁基礎(chǔ)現(xiàn)埋深情況見表1。

表1 5#橋墩樁基礎(chǔ)現(xiàn)埋深情況

圖8 5#墩沖刷坑示意圖

圖9 5#墩基礎(chǔ)附近河床沖刷病害三維圖

圖10 5#墩沖刷坑示意圖

圖11 5#墩基礎(chǔ)附近河床沖刷病害三維圖

5 結(jié) 語

本文通過對在役橋梁水下基礎(chǔ)檢測與病害診斷技術(shù)的研究，分別得到相應(yīng)的水下基礎(chǔ)外觀檢查結(jié)果、橋墩附近河床掃描結(jié)果，并對各類檢測結(jié)果進(jìn)行分析，得出實(shí)用性的結(jié)論?；跇蛄哼\(yùn)營的安全，提出以下建議：

(1)對水中基礎(chǔ)沖刷嚴(yán)重的病害必須進(jìn)行專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)，及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，減緩沖刷對橋墩的影響，并加強(qiáng)對河床沖刷狀況的監(jiān)測。

(2)水中基礎(chǔ)檢測，建議分別對汛期和枯水期河床進(jìn)行復(fù)測，并對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。