淺談山區農村公路橋梁墩臺沖刷防護加固設計

左上海

（四川海通公路勘察設計有限公司， 四川 成都 610000）

0 引言

我國農村公路建設自2005年規劃實施以來已有近15個年頭了，全國農村公路總里程已超過 400萬公里，農村公路橋梁的數量已然是個龐大的數值；山區農村公路橋梁已完的、在建的和未來規劃的也不計其數，然而山區農村公路橋梁河流沖刷是導致橋梁下部破壞的主要原因之一；長期的河流沖刷會使橋梁墩臺破損，橋梁基礎掏空，致使橋梁下部結構的承載力大幅降低，嚴重情況下會導致墩臺的傾斜或橋梁的垮塌。筆者依據項目案例提出山區農村公路中小型橋梁墩臺擴大基礎沖刷防護采用河床鋪底加固設計，既適用于舊橋同類型病害處置，也適用于類似新建中小型橋梁擴大基礎預防性加固設計。

1 橋梁墩臺擴大基礎的主要病害及成因分析

1.1 擴大基礎受水流沖刷影響的主要病害

1.1.1 某漫水橋上部為5跨6m實心板，下部為實體墩臺、擴大基礎。在經歷多次洪水后，基礎沖刷嚴重，河床標高降低、橋墩基礎裸露、部分邊角已被水流和亂石磨圓、部分橋墩基礎出現掏底，具有較大安全隱患。如圖1。

圖1 橋墩基礎裸露、部分掏底

圖2 橋臺基礎懸空、翼墻及基礎損毀

1.1.2 某中橋上部為1-20m預應力混凝土空心板梁，下部為片石混凝土U型橋臺、擴大基礎。受洪水沖刷后，橋臺基礎底部已局部掉空，上游右岸翼墻也因水流沖刷掏底懸空而損毀，具有極大安全隱患；但該橋臺基礎、臺身均未出現開裂和較大位移現象。如圖2。

1.1.3 山區農村公路橋梁墩臺擴大基礎主要病害因水流沖刷導致墩臺擴大基礎受損、基礎裸露、基底懸空等。

1.2 病害成因分析

1.2.1 山區河流一般河谷狹窄，水位升降幅度大；山區河流洪水暴漲暴落，在暴雨集中地區尤為顯著，降雨過后，河道又恢復原來的低水細流；山區河流河床比降一般都較大，且沿程分布極不均勻。一旦遭遇洪水，洪水期間河流流速大，將河流泥沙向下游輸送，容易導致河床標高極大的下降，造成墩臺基礎會因沖刷而破損、裸露乃至懸空。

1.2.2 從設計和施工方面看，基礎埋置深度不足應是形成此類病害的重要原因。設計可能因該類河流水文資料欠缺、現場調查資料不具有代表性、擬定計算指標與實際指標偏差大等原因，以致最大沖刷深度計算結果有誤，導致設計墩臺擴大基礎埋置深度不足。施工可能是在基底承載力滿足設計要求的前提下，又不想因為加深基坑開挖深度而增加施工難度、措施費用、工期等原因，導致實際基礎埋置深度不足。

2 沖刷防護加固設計

2.1 墩臺沖刷計算及基礎埋深

2.1.1 墩臺沖刷的分析計算應根據地區特點、河段特性、水文和泥沙特征、河床地質等情況，必要時利用實測和調查資料驗證，分析論證后選用合理的計算結果。墩臺基礎沖刷深度（ ）應包括河床自然演變沖刷（ ）、一般沖刷（ ）和局部沖刷（ ）三部分；墩臺沖刷計算應作為基礎埋深的設計依據。

2.1.2 采用河床鋪砌加固時，基礎底面應設置在鋪砌層頂面以下不小于1m。

2.2 沖刷防護加固設計

2.2.1 結合上述漫水橋和中橋由于墩臺基礎埋置深度不足造成的墩臺病害，采取處置方式是河床清理、找平回填后進行河床鋪砌，河床鋪砌分為上游過渡區、橋下通過區、下游過渡區；上游起點防止水流下切、下游終點防止沖刷掏底均設置截水墻，截水墻的基底設置深度均在最大沖刷沖刷線1m以下。河床鋪砌材料有干砌河卵石、干砌毛石、漿砌片塊石、片石混凝土、鋼筋混凝土等，可以結合河流沖刷程度、河床地基土的堅實程度、因地制宜等因素選擇鋪砌材料；因山區河流流速快、河道多漂石、卵石，建議鋪底面層材料采用片石混凝土。

2.2.2 漫水橋墩臺身及上部連續實心板沒有結構性損傷病害，基礎受沖刷影響出現基礎裸露、邊角磨圓、部分出現掏底等病害，但地基比較堅實，基礎也沒有出現較大的不均勻沉降；采取河床鋪底加固的方式對墩臺基礎進行沖刷防護是能維護橋梁整體結構安全的，某漫水橋河床鋪底順河向縱斷面圖（見圖3）

圖3 某漫水橋河床鋪底順河向縱段面圖

表1 病害及病害處置方法

某中橋河床鋪底加固順橋向斷面圖（見圖4）

圖4 某中橋河床鋪底加固順橋向斷面圖

2.2.4 河床鋪底防護也可用于新建山區農村公路中小型橋梁，基礎沖刷預防性加固防護設計；設置河床鋪底首要前提條件是鋪底標高滿足設計洪水頻率的行洪要求以及墩臺基礎基底承載力達到設計要求。新建該類橋梁進行河床鋪底優點是可延緩基礎出現病害的時間、增加橋梁基礎結構的耐久性，提高橋梁整體結構的安全性；缺點是項目初期投資增加，但從橋梁使用的生命周期看，應是較為經濟可行、可靠的方式。

3 結論

綜上所述，山區農村公路橋梁基礎沖刷問題不容忽視，而該類橋梁擴大基礎受沖刷影響又較大，舊橋基礎病害的加固處置，充分發揮舊橋功能，節約資金。正確判斷橋梁基礎病害成因，并采取可行的預防加固措施，雖然河床鋪底不是解決該類病害的唯一型式，對于既有山區農村公路橋梁基礎沖刷病害的防護加固和新建中小型農村橋梁基礎沖刷防護的預加固，河床鋪底是有效可行、可靠的。