高速公路改擴建中的橋梁沖刷加固技術(shù)分析

胡清和， 李 濤

(1.安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司,安徽 合肥 230088；2.公路交通節(jié)能環(huán)保技術(shù)交通運輸行業(yè)研發(fā)中心， 安徽 合肥 230088)

1 既有橋梁沖刷病害遺漏

高速公路改擴建項目，橋梁主要設(shè)計內(nèi)容為拼寬設(shè)計及根據(jù)檢測報告上的病害進行加固設(shè)計。但經(jīng)常存在檢測未能發(fā)現(xiàn)水面以下橋墩及樁基的沖刷病害(圖1)，而導(dǎo)致遺漏樁基沖刷，無沖刷加固設(shè)計，導(dǎo)致后期施工的變更，造成工期延后，造價增加等問題。

圖1 橋墩沖刷現(xiàn)狀

做到以下幾點，有助于避免遺漏橋梁沖刷病害：

(1) 外業(yè)調(diào)查階段，調(diào)查(檢測)可能是在汛期，水位較高，未能發(fā)現(xiàn)橋墩和樁基的沖刷病害。但是其實一個項目從前期的工可到施工圖設(shè)計，整個周期應(yīng)該都會超過1年時間，在整個設(shè)計周期內(nèi)至少能經(jīng)歷一年四季的一個輪回，如果設(shè)計人員有意識地在旱季枯水季節(jié)去補充該部分的調(diào)查，設(shè)計時是可以避免這種問題的發(fā)生。

(2) 收集資料階段，內(nèi)業(yè)設(shè)計之前，需收集高速公路管養(yǎng)部門的年檢記錄，橋墩的沖刷不是短時間內(nèi)造成的，正常的管養(yǎng)健康檢查記錄，應(yīng)該都能體現(xiàn)這種病害。

(3) 內(nèi)業(yè)設(shè)計階段，設(shè)計人員對這種存在一定未知的風(fēng)險情況，缺乏敏感性。在不能確定既有結(jié)構(gòu)是否存在質(zhì)量問題的情況下，盡量在設(shè)計過程中考慮一定相關(guān)的工程量。

2 充分分析、利用橋梁之前加固方案的使用情況，來指導(dǎo)新的加固設(shè)計

對于有沖刷病害的橋梁，在對沖刷加固設(shè)計之前，應(yīng)核查本橋梁之前是否有過沖刷加固，因為此類橋梁往往存在多次加固可能，如果之前有對部分橋墩樁基加固設(shè)計過，應(yīng)該對已加固過的橋墩現(xiàn)狀情況進行分析，之前加固過的橋墩經(jīng)過多年的使用以及流水沖刷的考驗，根據(jù)現(xiàn)狀情況來分析之前的加固方案的合理之處以及不足之處，以供本次加固設(shè)計提供經(jīng)驗及借鑒之處。

如果本橋未有沖刷加固過，應(yīng)收集該河流上下游橋梁的加固資料，加以分析加固后使用情況，以供本次加固設(shè)計提供經(jīng)驗及借鑒之處。

3 針對沖刷病害的橋墩加固設(shè)計

針對橋墩沖刷問題所做的加固設(shè)計，其實是要解決兩個問題，一是解決河床沖刷問題，二是解決橋墩及樁基礎(chǔ)沖刷問題。二者即是關(guān)聯(lián)的又有獨立的。因為如果河床一直沖刷掏空，樁基礎(chǔ)受沖刷的長度也會越來越長，反之如果河床穩(wěn)定不沖刷了，樁基沖刷深度也不會進一步擴大。但是為什么說又有獨立的？如果樁基質(zhì)量非常好，也有較好鋼套筒防護，沖刷對樁基本身的質(zhì)量基本影響不大，但是河床在不斷的沖刷，最終導(dǎo)致樁基的有效長度不夠或者甚至完全暴露，這樣樁基質(zhì)量再好也不行。反過來，如果河床防護很好，不存在掏空下沉，但是河床以上的橋墩或樁基已經(jīng)被沖刷嚴重，鋼筋外露，有效截面減小，這樣的橋墩也是不行的，所以說河床沖刷和樁基沖刷既是相關(guān)聯(lián)的又是兩個獨立的問題。

河床沖刷問題：判斷河床有沒有繼續(xù)沖刷，掏空的可能，如果沒有已經(jīng)到了最大沖刷深度，或者說已經(jīng)到了巖層，或者之前的防沖刷處理比較成功，這樣的話可能就不會繼續(xù)沖刷掏空，河床趨于穩(wěn)定，此時只需采用和之前類似的河床防沖刷的鋪砌方案來應(yīng)對河床沖刷。

如果河床沖刷掏空現(xiàn)象未停止，則需要進一步研究對河床防沖刷的方案，可能就是需要對整個更大范圍內(nèi)的河床進行石籠鋪砌或者其他方案，才可能對防止河床的進一步?jīng)_刷有更好的效果?；蛘呤欠駱蛭桓浇嬖谔陨橙∩车膯栴}導(dǎo)致，這就需要相關(guān)部門對河道保護進行管控。

橋墩墩柱及樁基加固：首先判斷有效樁長是否滿足要求，如果有效樁長滿足要求，則只需對沖刷受損的部分以及河床以下一定范圍內(nèi)進行加固，使得其強度達到設(shè)計要求，并阻止沖刷病害的進一步發(fā)展。如果判斷有效樁長不滿足要求，那就需要采取加樁的形式(比如常見的扁擔(dān)樁加系梁)的方式來加固(圖2)，來增加樁基承載能力。

圖2 橋墩沖刷加固照片

4 結(jié) 論

(1) 老橋外業(yè)調(diào)查盡量在枯水季節(jié)進行，否則就需要補充調(diào)查；在設(shè)計之前需收集管養(yǎng)避免的養(yǎng)護資料及檢測資料；在存在沖刷現(xiàn)象的河流，橋梁下部結(jié)構(gòu)勢必存在沖刷問題，設(shè)計人員應(yīng)提前考慮。做好以上三點，應(yīng)該能避免此類問題的遺漏。

(2) 在做加固設(shè)計之前應(yīng)該充分分析、利用已有的加固方案的使用情況來指導(dǎo)新的加固設(shè)計。

(3) 合理分析河床沖刷問題和基礎(chǔ)沖刷問題，是沖刷加固設(shè)計的關(guān)鍵所在。