橋梁下部結構病害成因及加固方法研究

王佩祥 重慶交通大學 土木工程學院

橋梁的下部結構不僅是整個橋梁結構主要的承重結構和傳力構件，還起著抵擋臺后土壓力、穩定橋頭路基、連接引道和橋上線路的作用，可以說下部結構的質量直接關系到橋梁的運行情況，因此為了提高橋梁的安全性和使用壽命，相關學者必須明白下部結構產生病害原因及機理， 并能夠有針對性地提出加固措施。

1 下部結構常見的病害類型及機理

1.1 橋臺病害

橋臺按照受力狀態的不同分為重力式橋臺和輕型橋臺。其中重力式橋臺自重大，主要靠自身的重力來平衡臺后的土壓力，根據這一受力特點，橋臺內部土壓力過大造成的橋臺前墻產生的斜裂縫是造成病害問題出現的主要原因。其常見的病害類型及機理如下：

（1）橋臺前墻開裂。據調查，前墻開裂是重力式橋臺最容易出現的病害，當橋臺寬度較大時，由于沒有設置變形縫，橋臺受溫度、地基不均勻沉降后的變形無處釋放，導致橋臺前墻脹縫產生，進而出現開裂現象。

（2）橋臺側墻開裂。當橋面鋪裝層開裂或滲水時，橋臺臺后填土吸水飽和，大大增加了橋臺所承受的土壓力，出現側墻外傾開裂，或在橋臺臺后土回填過程中壓實度不足，導致基礎局部地基承載力不夠， 基礎不均勻沉降， 使橋臺側墻開裂。

輕型橋臺是指利用結構的抗彎能力來減少圬工體積使橋臺輕量化的結構，其具有重量輕、剛度小的特點，因此若橋臺高度較高，容易在臺后土壓力的作用下出現傾斜，甚至臺身開裂的現象。

1.2 橋墩病害

（1）橋墩是整個橋梁結構最容易承受撞擊力的部位，一旦被船舶、汽車等撞擊，墩柱將會產生傾斜、變位等病害。

（2）墩帽、墩身及擋塊等混凝土結構容易出現裂縫。如混凝土收縮徐變、溫度應力、基礎不均勻沉降等原因都會在橋墩處產生豎向或水平裂縫，影響橋墩的強度和耐久性。

1.3 基礎病害

基礎根據埋深條件可以分成淺基礎和深基礎。其中淺基礎主要為擴大基礎，由于基礎直接與土層接觸，在水的作用下土層可能出現掏空、不均勻沉降等現象，從而產生基礎混凝土開裂、基礎變位或傾斜、基礎下沉等病害。

深基礎主要采用樁基礎的形式，其施工比淺基礎復雜，因此施工質量對樁基礎的工作性能有著不可忽視的影響，常見的病害有樁基傾斜、樁頭破損、樁基暴露等，這些病害大多是施工質量不佳造成的，如若處理不好將會導致基礎的承載能力下降，進而影響整座橋梁的安全性。

2、 下部結構病害加固措施

2.1 基礎加固

基礎加固主要有擴大基礎加固法、增補樁基加固法、人工地基加固法等。

其中擴大基礎加固法指按臺階狀增大基礎的底面積，增大基礎埋深，同時分散上部結構的荷載的方法。

增補樁基加固法指在現有樁基礎埋置深度不足或發生樁頭外露、傾斜等狀況時通過增加樁的數量，擴大承臺面積，來提高基礎承載力的方法。

常見的人工地基加固方法有換土墊層法、擠密砂樁法等，通過對地基進行人工處理加固，提高地基土的承載力及其變形性質，從而達到穩定基礎的作用。

2.2 橋臺加固

橋臺出現病害大多數情況下由于臺后土壓力過大，因此最簡單的方法就是在臺后設置擋土墻來平衡臺后土壓力。但設置擋土墻所需空間過大，并且影響橋梁的美觀，此時可以通過設置預應力地錨，將臺后填土的土側壓力通過預應力錨桿傳給地基，此加固方法占用空間小，但是需要承載能力高的地基才能達到良好的加固效果。在地層狀況不好的地區，可以通過設置預應力自錨的形式，即通過橋臺本身的自平衡來達到加固的目的。

2.3 橋墩加固

當橋墩由于基礎埋置深度不夠，或因施工質量不佳等原因導致墩身出現細小裂縫時可考慮可采用鋼筋混凝土鋼箍進行加固；當墩身出現較大、較長、較深，且足以危害橋梁結構承載能力的裂縫時， 則應采用圍繞整個墩臺設置鋼筋混凝土護套的方法進行加固，鋼筋套箍加固混凝土柱后， 能對其所包圍的核心混凝土起約束作用， 使之處于三軸受壓的應力狀態， 具有較高的抗壓強度和極限壓縮變形。

對于蓋梁出現裂縫的問題，可以采用體外預應力、增加截面面積和配筋、粘貼碳纖增強復合材料等方式改善混凝土受力狀況， 限制裂縫發展，增強蓋梁的強度和抗彎剪能力，進而提高蓋梁承載力。

結束語

橋梁下部結構的病害類型多種多樣，橋梁下部結構的加固方法也需要不斷改善和創新，這就需要專業的橋梁工作者通過多方案比選， 從中選擇經濟、實用的加固方案。同時在施工時密切關注可能產生病害的部位，及時采取有效的措施進行防護。公路運營后， 需要加強養護工作，發現病害及時處理，降低運行安全風險和加固維修成本。