獨柱墩橋結構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）

公路是農村交通設施不可缺少的一部分，基于獨柱墩橋結構的公路設施得到了普及應用。獨柱墩橋梁最近出現了幾起安全事故，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鄉白廟子村，位于峪三線，跨越都陰河，橋梁全長56.04m，設計荷載為公路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。而且隨著當地社會經濟水平的迅速發展，汽車保有量快速增加，單車道已經遠遠不能滿足通行要求，成為了當地居民出行的瓶頸。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生活，對于加快區域經濟發展有著重要的意義。

2 獨柱墩橋的結構原理

農村公路獨柱墩橋主要由支座、蓋梁、橋墩等結構組成，每一種結構在橋梁工程中均發揮了不同的作用。農村公路改造選用獨柱墩橋具有多方面的優點，主要包括：

a）整體性蓋梁至橋墩之間，各種結構均能完整地組合起來，實現了橋梁整體功能的改善，面對長距離橋梁作業，可使用獨柱現澆連續蓋梁結構形式，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構，用其輔助蓋梁體架設于地面之上具有較好的穩定性，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，實現了土地資源利用率的最大化。

3 農村公路獨柱墩橋的常見缺陷

伴隨著行業施工技術的優化發展，獨柱墩橋憑借其獨特的結構特點，成為了農村公路改造的首選結構。盡管獨柱墩橋在使用期間發揮了優越的交通性能，但在應用一段時間后依舊出現了各種缺陷（見圖1）。農村獨柱墩橋結構發生缺陷，一方面與橋梁自身組成因素存在關聯，另一方面也與農村特殊的地理環境有關。

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，這是獨柱墩橋結構使用的基本價值體現。因施工單位編制的工藝方案不科學，現場施工人員執行了不合理的作業流程，導致橋結構功能無法正常發揮。以支座為例，這是獨柱墩橋支撐蓋梁的主要載體，支座結構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上升，其橋結構在使用功能方面也產生了明顯的缺陷。

3.2 安全方面

安全問題是橋梁結構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。而由于獨柱現澆連續蓋梁結構存在的缺陷，橋梁施工或使用期間發生了多種坍塌事故，降低了橋梁工程應用的安全性。農村地區由于地質環境特殊，獨柱墩橋基層構造在施工時常發生異常病害，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生[2]。

3.3 病害方面

病害是橋梁結構不可避免的問題，導致結構病害發生的因素復雜多樣，不僅與獨柱墩橋結構功能缺陷相關，也與橋體抗病害能力存在密切的聯系。從現場勘測分析來說，農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：裂縫常出現于蓋梁面，因外力荷載超標而產生的塑性裂縫；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，嚴重影響了橋結構功能的持續發揮。

3.4 結構方面

面對不同地區橋梁交通的車流量，農村公路獨柱墩橋在施工期間采取的方式各不相同，使橋結構性能難以得到有效的發揮。若施工單位在組織橋梁結構時工藝不科學，則減弱了橋結構的耐久性。支座是整個橋梁的承載結構，因設計或安裝操作失誤限制了橋結構功能的持久發揮，不利于橋面交通運行的穩定性。如：支座地腳螺栓未擰緊，發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 獨柱墩橋日常養護措施

獨柱墩橋逐漸成為農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鍵作用。未來農村公路改造范圍逐漸拓寬，對已建成獨柱墩橋潛在的結構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。本次結合農村公路勘測結果的實況，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

為減緩建設對沿線生物環境、社會環境、土地利用的影響，在擬定方案時首先對農村周邊基本情況進行了各種調查和研究，搜集氣象、地質、農村規劃、工業、文化遺產、居住地人口、公用及文化設施分布等基本資料，了解公路將要通過地區的現狀及其環境[3]。根據調查研究的結果，綜合考慮環境等各方面因素提出獨柱墩橋維護的有效對策。

4.2 注重環境保護

本項目周圍地形比較單一，地質類型相似，在確定方案時充分考慮了路線對周圍環境的影響。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施，少占良田，對橋梁結構實施對應的保護方案。如：農村獨柱墩橋使用期間，要對周邊存在的環境條件實施保護，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 加強現場管理

新時期農村交通的擴建工程越來越多，施工現場要加強對已建成獨柱墩橋的安全保護。如：應進行圍擋施工，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，與舊橋梁點間應有200m以上的距離，并采取適當的圍擋、覆蓋等防塵措施。

4.4 配合材料加固

材料是橋梁結構的基本組成，維護期間對出現病害的獨柱墩橋實施改造處理，要注重檢修材料質量的控制。要積極完善材料質量管理，實現優質材料的正常供應，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進行維護管理。

5 結語

總之，農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，這種橋梁結構在組成形式上相對穩定，對路面交通具有良好的保護作用。新農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量的管理與維護，結合橋梁作業現場存在的問題提出綜合化改進方案，確保農村交通設施應用價值的全面體現。

[1]孫凌.現代交通橋梁設施結構病害的綜合處理[J].貴州道路施工，2010，26（12）：82-84.

[2]田曉紅.獨柱墩橋結構原理及功能特點的綜合分析[J].合肥工業技術學院，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].地質勘測，2010，15（11）：88-91.

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