某高速公路橋梁基礎(chǔ)水毀處治方案研究

彭 俊 文

(四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610041)

某高速公路橋梁基礎(chǔ)水毀處治方案研究

彭 俊 文

(四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610041)

結(jié)合成都繞城高速公路清水河中橋水毀處治工程，介紹了原橋橋梁及地質(zhì)概況，針對(duì)目前水毀現(xiàn)狀提出了三個(gè)方案進(jìn)行比選，通過(guò)方案比選，選出適合本橋的新建擴(kuò)基方案進(jìn)行加固處治，節(jié)約了工程造價(jià)，達(dá)到更好的處治效果。

橋梁沖刷，防護(hù)，基礎(chǔ)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路路網(wǎng)的不斷完善，橋梁作為跨越障礙物的建筑，在公路工程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。跨越河流的橋梁結(jié)構(gòu)，在施工及建成使用中都會(huì)遇到水流沖刷的問(wèn)題，沖刷是導(dǎo)致橋梁破壞的主要原因之一。下面，筆者結(jié)合四川省成都繞城高速公路清水河中橋樁基礎(chǔ)沖刷處治實(shí)例，分別介紹幾種常用的加固處治方案以及施工措施。

1 概述

成都繞城高速公路現(xiàn)已更名為成都四環(huán)路，全長(zhǎng)85 km，雙向六車(chē)道，是成都的交通大動(dòng)脈，平均每天車(chē)流量超過(guò)10萬(wàn)輛。清水河中橋位于四川省成都繞城高速公路(西段)K65+110處，為跨越清水河而設(shè)，清水河為府河的支流，河寬約35 m，河岸高約3.5 m，橋位區(qū)河段基本穩(wěn)定，百年一遇洪水設(shè)計(jì)流量475 m3/s，設(shè)計(jì)水位527.01，低于河岸頂面，枯水期水深較淺。

本橋平面位于直線(xiàn)段內(nèi)；縱面位于0.2%的下坡段內(nèi)。上部結(jié)構(gòu)采用4×20 m后張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，下部結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土雙柱式橋墩、基礎(chǔ)為鉆孔摩擦樁，樁徑為1.3 m，其中1號(hào)，2號(hào)，3號(hào)橋墩樁長(zhǎng)分別為15 m，15.5 m，18.5 m(見(jiàn)圖1)。

橋位區(qū)河岸表層覆蓋低液限粘土，可塑～硬塑狀，厚度0 m～5 m不等。其下為卵石質(zhì)土，厚度較大，上部為沖積成因，松散～中密程度；下部為冰水堆積成因，中密～密實(shí)程度，容許承載力為0.7 MPa，是良好的基礎(chǔ)持力層。清水河中橋橋下及上下游河道兩側(cè)均設(shè)置有河堤。

2 橋梁現(xiàn)狀

2013年7月9日～7月10日成都市境內(nèi)及周邊遭遇(降水總量大，強(qiáng)度強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng))的強(qiáng)降雨，成都市及周邊多座橋梁受損，甚至造成了部分道路中斷。

同時(shí)清水河中橋也未能幸免遇難，受損主要表現(xiàn)為：部分樁基在河道沖刷作用下外露，橋梁范圍及上下游兩側(cè)河堤垮塌，致使1號(hào)橋墩左側(cè)3根樁基回填覆土沖刷下切，樁基外露4 m(水中3.0 m，水面上1.0 m)，導(dǎo)致該橋墩樁基礎(chǔ)有效摩擦深度僅11 m左右，樁基本身無(wú)剝蝕，無(wú)鋼筋外露，給橋梁自身及運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了安全隱患，橋梁樁基設(shè)計(jì)承載力安全儲(chǔ)備幾乎為零(見(jiàn)圖2)。

3 處治方案介紹

通過(guò)計(jì)算，1號(hào)橋墩有效摩擦樁長(zhǎng)最少應(yīng)為10.6 m，目前樁基長(zhǎng)度為11 m，安全儲(chǔ)備非常低，如再遇到強(qiáng)降雨，局部沖刷加劇，橋梁安全將受到嚴(yán)重的威脅。針對(duì)目前1號(hào)橋墩樁基沖刷的現(xiàn)狀，初步擬定三個(gè)方案進(jìn)行比選。

方案一：外包回填外露樁基。本方案主要是以恢復(fù)河堤為主，保護(hù)原樁基不再受河水沖刷，盡快對(duì)已垮塌的護(hù)岸進(jìn)行修復(fù)，并對(duì)樁基礎(chǔ)進(jìn)行外包加固處理。在樁基靠水側(cè)設(shè)置防沖墻后，靠橋臺(tái)側(cè)回填覆土，回填高度約4 m(見(jiàn)圖3)。

方案二：增設(shè)樁基礎(chǔ)。在原有墩位軸線(xiàn)上增加3根直徑1.5 m，長(zhǎng)度為30 m的樁基，通過(guò)新建承臺(tái)及外包墩柱(30 cm厚)與原橋橋墩連接，使新舊樁基共同受力，共同承擔(dān)橋梁上部作用力，保證橋梁的安全(見(jiàn)圖4)。

施工注意事項(xiàng)：

1)施工期間的交通管制在對(duì)墩柱進(jìn)行植筋及鑿除混凝土保護(hù)層的施工時(shí)，各橋墩的同側(cè)橋墩應(yīng)同時(shí)施工，同時(shí)應(yīng)禁止這一幅對(duì)應(yīng)車(chē)道車(chē)輛通行(即施工1-1,1-2,1-3,1-4號(hào)橋墩，同時(shí)封閉這側(cè)對(duì)應(yīng)的一個(gè)車(chē)道)。

2)需要外包的原墩柱，混凝土保護(hù)層鑿除3 cm～5 cm，要求打成麻坑或溝槽，表面粗糙凹凸差不小于6 mm，原有第一層主筋表面露出即可。

3)樁基施工，橋梁基礎(chǔ)工程應(yīng)在旱季施工，以避免雨季河渠水位過(guò)高及農(nóng)灌用水需要給施工帶來(lái)困難和干擾，并有利于確保工程質(zhì)量，加快工程進(jìn)度。施工中央分隔帶橋下樁基時(shí)，施工設(shè)備需要臨時(shí)暫用一條行車(chē)道，需要臨時(shí)采取交通管制措施。

4)植筋，植筋鉆孔嚴(yán)禁沖擊鉆孔，鉆孔時(shí)應(yīng)盡量確保鉆孔方位。需要植筋鉆孔時(shí)，應(yīng)間隔分批鉆孔、植筋，待達(dá)到強(qiáng)度后，再鉆第二批孔。

5)在整個(gè)施工過(guò)程中，特別是在樁基鉆孔施工及墩柱植筋、外包施工時(shí)，應(yīng)做好原橋橋墩的沉降測(cè)量工作，如發(fā)現(xiàn)原橋橋墩沉降過(guò)大應(yīng)立即停止施工，并及時(shí)通知相關(guān)部門(mén)。

方案三:增設(shè)擴(kuò)大基礎(chǔ)。為滿(mǎn)足受力要求，保護(hù)原樁基，增加基礎(chǔ)的承載能力，在原橋受損樁基外增加擴(kuò)基礎(chǔ)，使其與樁基一起共用受力。擴(kuò)大基礎(chǔ)與原樁基之間連接采用橋梁支座專(zhuān)用灌漿料，確保在短時(shí)間內(nèi)凝固并達(dá)到較高的強(qiáng)度(見(jiàn)圖5)。施工注意事項(xiàng)：

1)施工順序:圍堰并施工橋下護(hù)岸→開(kāi)挖基坑→澆筑20 cm厚混凝土墊層→鑿毛原基礎(chǔ)表面→立模并綁扎鋼筋→澆筑擴(kuò)基外層混凝土→等待擴(kuò)基混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%→實(shí)施臨時(shí)的交通管制→澆筑橋梁支座專(zhuān)用灌漿料。

2)在新舊基礎(chǔ)的結(jié)合面，混凝土保護(hù)層應(yīng)鑿除3 cm～5 cm，要求打成麻坑或溝槽，表面粗糙凹凸差不小于6 mm，原有第一層主筋表面局部外露即可。

3)臨時(shí)的交通管制，新舊基礎(chǔ)結(jié)合面施工時(shí)，可臨時(shí)進(jìn)行2 h部分交通管制，施工1-1號(hào)橋墩擴(kuò)基時(shí)，左幅橋上僅允許車(chē)輛從橋梁的最右側(cè)的一個(gè)車(chē)道通行；施工1-2號(hào)橋墩擴(kuò)基時(shí)，左幅橋上僅允許車(chē)輛從最左側(cè)的一個(gè)車(chē)道通行；施工1-3號(hào)橋墩擴(kuò)基時(shí)，右幅橋上僅允許車(chē)輛從最右側(cè)的一個(gè)車(chē)道通行。新舊基礎(chǔ)結(jié)合面施工時(shí)可選擇在夜晚交通量最小的時(shí)候進(jìn)行。

4)在整個(gè)施工過(guò)程中，特別是擴(kuò)基基坑開(kāi)挖施工時(shí)，應(yīng)做好原橋橋墩的沉降測(cè)量工作，如發(fā)現(xiàn)原橋橋墩沉降過(guò)大應(yīng)立即停止施工，并及時(shí)通知相關(guān)部門(mén)。

4 方案對(duì)比

方案一工程造價(jià)約62萬(wàn)元，施工期間對(duì)既有高速公路無(wú)影響，施工較簡(jiǎn)單，但是只能起到臨時(shí)的保護(hù)效果，需要后期加強(qiáng)對(duì)橋下護(hù)岸的觀察，如發(fā)生水毀，又將再次進(jìn)行修復(fù)。方案二工程造價(jià)約156萬(wàn)元，施工期間需要臨時(shí)交通管制，并利用高速公路一條道路進(jìn)行施工，對(duì)既有高速公路影響大，施工也最困難，但是能一勞永逸，徹底的解決沖刷問(wèn)題。方案三工程造價(jià)約43萬(wàn)元，施工期間對(duì)既有高速公路影響較小，施工較容易，同樣能起到一勞永逸的作用，徹底解決基礎(chǔ)沖刷問(wèn)題。綜合對(duì)比以上三個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，采用方案三作為處治方案的推薦方案。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，橋梁基礎(chǔ)局部沖刷造成嚴(yán)重的病害，本文通過(guò)三種有效的處治方案進(jìn)行對(duì)比，選擇了最適合本橋處治的一種方案。希望本文提出的三種處治方案能為此后類(lèi)似工程提供參考性意見(jiàn)。

[1] 四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院.測(cè)繞城高速公路(西段)竣工圖H2合同段[Z].2013:9.

[2] 高 波.基于砂性土質(zhì)條件下橋梁樁基的沖刷安全評(píng)價(jià)及其防護(hù)措施應(yīng)用[J].工程與建設(shè),2015(29)：833-839.

[3] 翟 均.橋梁墩臺(tái)沖刷病害及加固方法的分析[J].天津建設(shè)科技,2018(8):68-69.

Schematic studies of treatment of flood damage of the bridge foundation of a expressway

Peng Junwen

(SichuanProvincialTransportDepartmentHighwayPlanning,Survey,DesignandResearchInstitute，Chengdu610041,China)

Choosing the flood-damaged bridge treatment project on Qingshui River near Chengdu belt freeway, the author introduces the original bridge and geology first. Then three plans on flood damage treatment are compared and screened. Finally, a suitable plan is chosen to build the new base and reinforce the bridge. It saves the project costs and achieves the better treatment effect.

bridge scouring, protection, foundation

1009-6825(2017)22-0167-02

2017-05-28

彭俊文(1983- )，男，工程師

U443.17

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