山區橋梁河道內橋墩防護手段綜述

譚順坤

摘 要：山區建橋由于自然條件和工程造價控制等原因，跨河橋梁不可避免在河道內設置橋墩，河道內橋墩會受到不同程度的沖刷、磨蝕與沖撞損傷。針對橋墩所處位置和河流情況，分析受損部位的受損情況和原因，總結出一套科學、可行、經濟實用的橋墩防護方式，對今后類似的橋梁防磨蝕、沖撞起到借鑒作用，供相關工程參考。

關鍵詞：河道;橋墩;磨蝕;沖撞;防護裝置比較

中圖分類號：U447 文獻標識碼：A

1 概述

位于河道內的橋墩，受洪水特別是洪期河水的長期沖刷、磨蝕及沖撞作用，將會導致橋梁下部結構受到不同程度的損傷，如果這些損傷不能及時處治，將直接影響橋墩承載能力，從而危及整個橋梁的正常使用。結合我省在映汶路、映臥路、雅康路的實踐，目前橋墩防護手段主要有：臺灣拜特膜涂層、防沖磨砂漿、防沖磨環氧砂漿、單層鋼護筒、雙層鋼護筒、新型單元塊防護裝置等。

2 防護裝置介紹

2.1 臺灣拜特膜涂層

主要采用聚脲等高分子聚合物，溶劑及石英砂漿，使墩柱表面形成25 mm的防護層，起到保護墩柱防磨蝕、沖撞的作用。施工要求較高，需在干燥的環境下進行施工。

2.2 防沖磨砂漿

采用抹面施工方法，施工厚度20 mm～35 mm，施工后需養護2d，具有很好的抗裂性能。抗壓強度在90 MPa以上，抗折強度在20 MPa以上，具有很好的抗撞擊、抗沖擊性能，并抵抗長期水的沖刷、磨蝕等。施工要求：（1）基層要求及處理：基層表面應平整、粗糙、清潔、無油污，無浮灰，不應有起砂、空鼓、裂縫等現象。施工前鋼絲刷刷毛、水清洗或高壓水沖洗，并保持潮濕狀態，但不得有明水。界面粘結時，預先涂刷界面處理劑，界面劑按照界面劑：水=1：1，均勻涂刷。（2）材料攪拌：將干粉料：水按質量比100：9.3，稱取放置。將實際用水倒入粉料中充分攪拌均勻，攪拌砂漿時間3～6分鐘，配好的漿料應保證在0.5～1小時內用完。（3）施工：1）在潮濕的混凝土基層表面先均勻涂刷一遍界面處理劑（界面劑：水=1：1），強修復材料一次施工面積不宜過大，應分條分塊錯開施工。2）修補砂漿攤鋪完畢后應采用壓抹進行修補。遇有氣泡時應刺破壓緊，表面應密實。立面或頂面的面層厚度大于10 mm時應分層施工，每層抹面厚度宜為5 mm～10 mm，不大于15 mm。

防沖磨砂漿對墩柱沖刷、磨蝕有較好的作用，但在墩柱受撞擊作用時沒有耗能效果。

2.3 防沖磨環氧砂漿

成品環氧砂漿按環氧樹脂：專用固化劑3：1（重量比）充分攪拌后形成C組分，取C成分、砂、水泥、滑石粉按1：3：1：0.2的比例充分均勻攪拌，形成成品環氧砂漿。成品環氧砂漿以掛壁方式進行施工，掛壁施工厚度達到15 mm厚時，待其強度達到60%～70%時，沿墩柱方向包裹一層玻璃布，再掛壁施工第二層15 mm厚環氧砂漿，環氧砂漿總厚度30 mm。

環氧砂漿涂層對墩柱沖刷、磨蝕有較好的作用，但在墩柱受撞擊作用時沒有耗能效果。

2.4 單層鋼護筒防護

將鋼板圍繞在橋墩墩身上，使鋼板以鋼護筒的形式緊緊環抱橋墩，并在鋼護筒外層鋼板噴涂防腐材料。單層鋼護筒一般采用一層8 mm左右的鋼板，并在鋼板表面噴涂相關防護材料。鋼護筒安裝方式：（1）單雙層鋼護筒均根據工程實際情況，在生產車間，將鋼材加工成空心半圓柱體，并運送至工地。（2）通過起吊設備將空心半圓柱體合抱于橋墩上，并通過螺栓連接，使兩半圓柱體組成一個整體的鋼護筒。（3）在鋼護筒與橋墩縫隙之間壓入水泥砂漿，使橋墩與鋼護筒接觸緊密。

單層鋼護筒對墩柱沖刷、磨蝕有較好的作用，鋼護筒在河水沖刷、磨蝕中表面涂層容易破壞，從而使護筒表面產生銹蝕，影響其使用壽命及美觀并造成環境污染，單層鋼護筒不具備耗能，同時在沖擊作用下護筒內墩柱砼易受損傷。

2.5 雙層鋼護筒防護

將鋼板圍繞在橋墩墩身上，使鋼板以鋼護筒的形式緊緊環抱橋墩，并在鋼護筒外層鋼板噴涂防腐材料。雙層鋼護筒內層鋼板厚度一般采用4 mm，外層鋼板厚度8 mm，并在兩層鋼板之間灌注耗能材料（PMI、聚氨酯、泡沫鋁等，厚度一般為100 mm）。（1）雙層鋼護筒根據工程實際情況，在生產車間將鋼材加工成內、外空心半圓柱體，在內、外半圓柱體內填充耗能材料，并運送至工地。（2）通過起吊設備將空心半圓柱體合抱于橋墩上，并通過螺栓連接，使兩半圓柱體組成一個整體的鋼護筒。（3）在鋼護筒與橋墩縫隙之間壓入水泥砂漿，使橋墩與鋼護筒接觸緊密。

雙層鋼護筒對墩柱沖刷、磨蝕及抗沖擊有較好的作用，但鋼護筒在河水沖刷、沖撞、磨蝕時表面涂層容易破壞，從而使護筒表面產生銹蝕，影響其使用壽命及美觀并造成環境污染，雙層鋼護筒具備耗能功能，但由于厚度較大，對墩柱截面增加較大，減小了過水面積，阻水較大。

2.6 新型單元塊防護裝置

新型防護裝置由單元塊環繞而成，單元塊具體組成為：單元塊外殼+耗能填充材料，防護單元塊外殼由耐磨材料組成，具有極高的耐磨性能，同時單元塊內部填充耗能材料，具有良好的耗能效果，使得橋墩具備較高的抗沖撞能力。

3 橋墩防護手段對比

通過我省在幾個項目中橋墩防護的實踐，下面就以上防護手段的特點、施工、使用效果及工程費用等進行綜合比較如下。

4 結語

隨著公路網向山區延伸，受自然條件和工程造價等限制，不可避免的將橋墩設置于河道內，位于河道內的橋墩會受到不同程度的磨蝕、沖撞的威脅，為確保山區橋梁的安全和墩柱的使用壽命，必須研究一種行之有效的橋墩防護方式。通過以上六種橋墩防護方式對比分析，可根據橋梁所處河流特點、橋墩損傷情況、工程費用等情況綜合比較選用，同時由于橋墩的磨蝕損傷機理較復雜，橋墩防護技術還需要進一步探索和研究。

參考文獻：

[1]曹海燕.銅陵長江公路大橋橋墩局部沖刷及安全防護實踐[J].治淮，2020（10）：50-52.