泥石流災(zāi)害中受損橋梁搶修搶通技術(shù)研究

宋星秀

（武警警官學(xué)院訓(xùn)練基地，廣東 廣州 510440）

0 引言

泥石流災(zāi)害的常發(fā)性、突發(fā)性和破壞性常常使受災(zāi)區(qū)域內(nèi)的橋梁受到破壞，如2019年8月20日四川省阿壩州特大泥石流造成8座橋梁受損，導(dǎo)致G4217蓉昌高速公路、國道213線、317線、多處省道、縣鄉(xiāng)道中斷。橋梁是交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn)，它的破壞中斷了所在路段的通行，且受損橋梁搶修搶通能力直接影響應(yīng)急救援和災(zāi)后恢復(fù)重建的進(jìn)程[1]，因此研究泥石流災(zāi)害中受損橋梁搶修搶通技術(shù)是十分有必要的。

本文研究的受損橋梁是指雖遭受破壞但尚未垮塌的橋梁，搶修搶通技術(shù)是指符合“短期安全性”和“快速通過性”要求的快速復(fù)通技術(shù)。泥石流災(zāi)害中受損橋梁搶修搶通技術(shù)主要用于在泥石流災(zāi)害中對遭受破壞的橋梁進(jìn)行快速搶修加固和搶通，以滿足災(zāi)害應(yīng)急救援中快速復(fù)通的需要，暫不考慮無法快速搶修加固和搶通的垮塌橋梁和對橋梁的永久性修復(fù)。

1 泥石流災(zāi)害中受損橋梁破壞類型

對我國近20年來公開報道的泥石流災(zāi)害中橋梁受損事件共133起進(jìn)行分析，總結(jié)出泥石流災(zāi)害中受損橋梁的破壞類型主要有6種，見表1。

1.1 橋梁被淤堵或掩埋

從表1可知，橋梁被淤堵或掩埋的破壞類型有40例，占比最大，為30%，是泥石流災(zāi)害中橋梁受損的主要形式。在泥石流的作用下，位于河道下游的橋梁或者中小橋梁常表現(xiàn)為淤堵或掩埋的破壞形式，受損較輕的橋下凈空被堵塞，受損較重的整橋被淹沒或掩埋，使堆積物和橋梁結(jié)構(gòu)成為阻礙，堵塞河道，使河道改道。例如，2019年8月20日泥石流使通化小橋橋洞堵塞，導(dǎo)致泥石流和河水上路。

表1 2001~2021年我國部分泥石流災(zāi)害中受損橋梁被破壞情況

1.2 墩臺基礎(chǔ)被沖刷

從表1可知，墩臺基礎(chǔ)被沖刷的破壞類型有15例，占比為11.3%，是泥石流災(zāi)害中橋梁受損較常見的形式。此種破壞類型主要表現(xiàn)為橋臺錐坡與路基邊坡開裂、下座，基礎(chǔ)開裂，基礎(chǔ)掏空，基礎(chǔ)不均勻沉降。例如，四川涼山黑紗河5號鐵路橋遭受一次規(guī)模不大的泥石流沖刷，使長10m的橋基護(hù)臺（坡）開裂、下座，直接影響橋墩安全[2]，以及2013年7月13日映秀泥石流災(zāi)害中，桃關(guān)溝中橋3號墩、4號臺基礎(chǔ)被沖刷淘空[3]。

1.3 橋梁墩臺被沖擊

從表1可知，橋梁墩臺被沖擊的破壞類型有12例，占比為9%，其受損形式主要表現(xiàn)為橋墩蓋梁的擋塊受到破壞，墩臺混凝土保護(hù)層被沖擊脫落，墩臺出現(xiàn)坑洞或開裂，橋臺傾斜，單個橋墩斷裂。通過研究發(fā)現(xiàn)，一些橋梁是由泥石流強(qiáng)大的沖擊力或者撞擊力所造成，例如，2005年9月20日由大暴雨誘發(fā)的泥石流，將隴海鐵路線寶天段上行麻溝橋2號墩撞斷[4]。

1.4 上部結(jié)構(gòu)被推擠或沖走

從表1可知，橋梁上部結(jié)構(gòu)被推擠或沖走的破壞類型有11例，占比為8.3%，其受損形式主要表現(xiàn)為主梁發(fā)生橫向位移，豎向位移，部分主梁被沖走。例如，2013年7月13日發(fā)生的大型區(qū)域性山洪泥石流中，草坪2號大橋主梁受泥石流推擠橫向位移達(dá)80cm，主梁從支座上掉落，支座破壞，擋塊破壞。2021年7月22日祁連公路段發(fā)生泥石流災(zāi)害，深水槽大橋橋梁上部結(jié)構(gòu)被沖走[5]。

1.5 橋梁附屬連接結(jié)構(gòu)被毀壞

泥石流在河道內(nèi)壓縮河床，因河水不斷上漲，泥石流仍然持續(xù)，可能在橋梁附近形成堰塞湖，導(dǎo)致橋梁被淹沒，從而使橋梁的附屬連接結(jié)構(gòu)受到不同程度的損傷。從表1可知，在這種破壞類型中受損橋梁數(shù)量為19例，占比為14.3%。主要表現(xiàn)形式為支座活動力降低或失效，橋面結(jié)構(gòu)被磨蝕。泥石流中的沙石及其他沉積物塞滿支座空隙，使支座在某些方向上的活動能力減弱，甚至導(dǎo)致支座失效，改變了原有橋梁的體系結(jié)構(gòu)，使橋梁承載能力下降。另外，橋梁被淹沒后，泥石流中的泥沙和沉積物上到橋面，造成橋面結(jié)構(gòu)被磨蝕或存在大量積水。

1.6 其他類型

主要為橋梁在泥石流災(zāi)害中發(fā)生主梁斷裂或者橋梁垮塌，無法在黃金救援時段內(nèi)對橋梁進(jìn)行快速搶修搶通的破壞類型。通過表1數(shù)據(jù)顯示，這類受損數(shù)量為36例，占比27.1%，為泥石流災(zāi)害下橋梁破壞情況的第二大類型，這種破壞形式對橋梁結(jié)構(gòu)的影響最大，橋梁完全喪失承載能力，失去了基本功能，且通常需要較長時間才能修復(fù)，道路復(fù)通難度大，甚至有些垮塌橋梁只能棄用再建。例如，2010年7月29日川藏公路索通村段K4062+850的一座長76m的橋梁，在因?yàn)楸┤诨l(fā)的泥石流災(zāi)害中產(chǎn)生坍塌，造成道路中斷了7d。

2 泥石流災(zāi)害中受損橋梁搶修搶通方法

2.1 清淤河道，加固基礎(chǔ)

被泥石流淤堵或掩埋的橋梁需要及時進(jìn)行清淤，使河道保持水流暢通，并對基礎(chǔ)不穩(wěn)的地方進(jìn)行基礎(chǔ)加固，使橋梁基礎(chǔ)以及橋梁基礎(chǔ)附近的河床保持穩(wěn)定。清淤泥可運(yùn)用工程機(jī)械與人工清淤相結(jié)合的方式，在高危復(fù)雜環(huán)境中，還可運(yùn)用智能化無人挖掘機(jī)進(jìn)行清淤。對于淺置基礎(chǔ)，埋置深度淺，易受沖刷而被掏空，常用的基礎(chǔ)加固方法為擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法。首先根據(jù)地基承載力來驗(yàn)算擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積，如果地基承載力不能滿足要求，需要對地基做一個處理，通常采用換土墊層法、強(qiáng)夯法、灰土擠密法等，使地基達(dá)到承載力要求。當(dāng)?shù)鼗休d力滿足要求，就可以根據(jù)驗(yàn)算的擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積進(jìn)行施工。對于樁基礎(chǔ)，受泥石流沖刷、侵蝕，易產(chǎn)生開裂、剝落、沉降、傾斜等問題，常采用增補(bǔ)基樁的方法進(jìn)行加固。施工方法為，在原基礎(chǔ)周圍打入鋼筋混凝土預(yù)制樁或補(bǔ)加鉆孔樁，然后擴(kuò)大原承臺并使之牢固結(jié)合。

2.2 箍套搶修，增設(shè)橋墩

當(dāng)橋梁墩臺在泥石流災(zāi)害中出現(xiàn)沖刷磨損、保護(hù)層脫落、開裂貫穿時，為提高承載力，使之能正常使用，可用鋼筋混凝土圍帶或鋼箍進(jìn)行加固。當(dāng)墩臺出現(xiàn)傾斜、滑移時，可采用增設(shè)支撐或增設(shè)輔助墻的方法進(jìn)行加固，防止因傾斜和繼續(xù)滑移導(dǎo)致墩臺承載力不夠。在泥石流災(zāi)害中，如果受損橋梁為連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)，在單個橋墩斷裂或損傷嚴(yán)重時，橋梁可以通過增設(shè)橋墩的加固方法進(jìn)行搶修，使橋梁快速恢復(fù)承載能力，正常使用。臨時性橋墩可采用預(yù)制裝配式橋墩、鋼管立柱以及裝配式公路鋼橋橋墩等快速搭建。

2.3 整梁復(fù)位，新架主梁

對在泥石流災(zāi)害中發(fā)生橫向位移及豎向位移的主梁，通常采用整梁復(fù)位的方法進(jìn)行搶修。根據(jù)主梁的重量和支點(diǎn)受力情況，合理地對每片梁設(shè)置2～4個千斤頂，或者在整聯(lián)布設(shè)數(shù)10個千斤頂，采用同步控制技術(shù)，將梁體整聯(lián)均勻頂升，換上臨時滑動支承，然后利用設(shè)在蓋梁側(cè)面或頂面的縱橫向反力架和千斤頂進(jìn)行整梁復(fù)位，整梁復(fù)位后，再同步頂升千斤頂，更換支座，同步下降千斤頂將梁體下落就位。對于部分主梁被沖走的情況，采用新架主梁的方法進(jìn)行搶修。

2.4 更換支座，修復(fù)橋面

當(dāng)支座出現(xiàn)活動力降低或失效時，通常采用的搶修方法為更換支座，更換支座常用的方法有直接頂升式、牛腿式、抱箍式和支撐式。當(dāng)主梁底部與蓋梁之間空間足夠時，可采用直接頂升式更換支座，直接在梁底和蓋梁之間安裝千斤頂；當(dāng)橋墩結(jié)構(gòu)完好，承載力足夠時，可采用牛腿式更換支座，利用預(yù)埋型鋼牛腿法架設(shè)墩柱時預(yù)留的孔，穿上型鋼作為牛腿，用來放置千斤頂支撐主梁進(jìn)行支座的更換；橋墩承載力足夠時，還可采用抱箍式更換支座，將2塊半圓形鋼板制成的反力鋼架安裝在橋墩頂部形成抱箍，作為支撐平臺來完成支座的更換；當(dāng)承臺或地面承載力足夠時，可采用支撐式，在承臺或地面搭設(shè)鋼支撐或鋼管支架的方式放置千斤頂支撐主梁進(jìn)行更換支座。另外，在主梁發(fā)生位移時，常常會伴有支座的破壞，在進(jìn)行整梁復(fù)位的過程中，可以同時對受損的支座進(jìn)行更換。

3 受損橋梁搶修搶通工作的要點(diǎn)

3.1 應(yīng)最大限度利用原有橋梁結(jié)構(gòu)

當(dāng)橋梁在泥石流災(zāi)害中受損后，需要及時修復(fù)時，應(yīng)根據(jù)橋梁破壞程度，最大限度地利用原有結(jié)構(gòu)或原有橋梁的殘存材料，即使是遭到比較嚴(yán)重的破壞，比如橋跨位移、橋墩（臺）坑洞、開裂或者部分傾斜、橋墩斷裂等，也應(yīng)充分利用殘墩殘基等基本完好的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件。這樣既可以減少搶修搶通過程中器材或材料的使用量和總的工程量，還能保持原有橋梁高的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和順暢的橋路連接，從而在短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)良好的通行能力。

3.2 搶修搶通應(yīng)多采用臨時性結(jié)構(gòu)

對受損橋梁的搶修搶通通常是采用臨時性結(jié)構(gòu)，做到先粗通后完善，全力縮短交通中斷時間。例如，采用臨時性結(jié)構(gòu)，一般可以改變原橋的孔跨或改變橋梁結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行加固，而不宜改變原橋的高度和坡度。但是搶修橋梁使用的臨時性結(jié)構(gòu)，容易下沉變形，影響行車安全。因此，在開通初期要限速通車（10～20km/h），并立即組織專人檢查維修，邊通車邊加固，逐步提高行車速度。

3.3 盡量利用就便器材和預(yù)制構(gòu)件

就便器材是指就地采購的各種材料，如木材、鋼材、鋼筋混凝土等。用就便器材搶修受損橋梁，具有材料來源廣泛，加工制作方便，實(shí)施作業(yè)簡單等特點(diǎn)。另外，預(yù)制構(gòu)件具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸統(tǒng)一、架設(shè)速度快等特點(diǎn)，在橋梁搶修中，應(yīng)充分發(fā)揮就便器材和預(yù)制構(gòu)件的優(yōu)勢，在軍地聯(lián)合救援行動中，還應(yīng)盡量利用軍隊(duì)制式橋梁器材，以加快橋梁搶修速度。例如，在搶修橋跨時，可視被破壞橋梁的跨徑大小，分別采用就便器材、裝配式公路鋼橋、桁架橋或機(jī)械化橋等，當(dāng)搶修大跨度橋梁時，還可以利用預(yù)制構(gòu)件等。

4 結(jié)束語

本文對近20年來公開報道的泥石流災(zāi)害中橋梁受損事件進(jìn)行分析，將泥石流災(zāi)害中受損橋梁分為6種破壞類型，指出了泥石流災(zāi)害中受損橋梁的應(yīng)急搶修搶通方法?？傊瑯蛄菏墙煌ňW(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn)，其遭遇破壞中斷了所在路段的通行，受損橋梁搶修搶通能力直接影響應(yīng)急救援和災(zāi)后恢復(fù)重建的進(jìn)程。橋梁搶修搶通技術(shù)需符合“短期安全性”和“快速通過性”要求，而泥石流災(zāi)害下橋梁受損形式多種多樣，需要根據(jù)橋梁具體的受損類型，采取對應(yīng)的搶修加固方法，才能確保橋梁搶修搶通取得成功。