桥梁基础病害成因分析与防治

摘要：桥梁的主要病害：桥面系、上部构造、支座、墩台及基础的病害。文中指出桥梁基础病害常见之一，并分析了产生病害的原因及对病害防治或进行加固。

关键词：桥梁基础病害 成因 防治

前言

清新县地处广东省粤北山区，大部分建于六、七十年代的公路桥梁出现了不同程度的病害,特别是桥梁的基础受冲刷、淘空日益严重，由于当时受经济条件、设计和施工技术的限制多采用扩大、明挖基础形式。在受河水冲刷及河道上下游挖沙采石的影响，河床标高大幅下降，致使一些桥台、桥墩基础被冲刷悬空，严重影响行车安全。本文就桥梁基础病害产生的原因与防治加固措施作以浅析。

一、 桥梁基础病害

①在水中的桥墩，因为直接阻水，除了一般的冲刷以外，还有局部冲刷，在桥墩处形成局部漏斗形河床。当河床为厚砂砾卵石层时，因水流带动砂砾石运动，会对钻孔灌注桩造成严重的磨损，甚至使桩中钢筋外露。特别是在地面或低水位以下、冻结线以上或冲刷线附近，基础或墩身常有环带状腐蚀，基础周围表面松散，严重者使混凝土形成空洞②对于混凝土或浆砌片石扩大基础，主要缺陷是基础松散破裂和基础下冲空③建立在天然地基上的浅基础常见的病害有：埋置深度浅、易受冲刷而掏空；埋置深度不足，受冻害影响；地基不稳定，易产生滑移或倾斜④建立在岩石上的基础常见的病害有：基础置于风化石层上，风化部分未处理好，经水流冲刷而掏空或悬空；受地震时的剪切作用，易产生裂缝⑤人工地基基础：因处于软弱地基上，在竖向荷载作用下压实沉陷，使基础下沉⑥木桩基础：地下水位下降时，桩身常腐蚀⑦钢筋混凝土打入桩基础：打桩时，桩身受损坏；受水冲刷、浸蚀，产生空洞、剥落等；受船只或其它漂浮物的撞击而损坏⑧钻挖孔桩基础：施工时淤泥未完全清除，就灌注混凝土，而使形成后的基础下沉；施工不当，或受水冲刷、浸蚀而产生空洞、剥落、钢筋锈蚀等；灌注混凝土过程中发生塌孔而未作处理，桩身部分脱空；受外力撞击而产生破坏⑨管桩基础：承载力不足而使基础产生下沉。⑩沉井基础：地基下沉时，基础也产生一些下沉；基础下沉不均时，或桥台台背高填土受地基土侧向流动的影响时，基础产生滑移、倾斜；中间层为弱粘土层时，由于附近施工挖基坑和填土等而变位，常使基础变位；由于冲刷，沙层被冲走或由地震而使地基液化，使基础变位。

二、 病害成因

1、对于宽浅变迁河段，由于河床坡度比上游平缓，满水时从上游陡峻河床上推移来的大量泥沙多为卵砾石，远远超过了平缓河床上的挟运能力，因此河床上就发生多余泥沙的沉积，使河床逐渐升高，平引导水流冲刷河床两岸，使河槽迁徙不定。在这些河段早期修建的桥涵，由于受经济条件的制约和对水流变迁特性认识不足，往往是岸滩上的基础埋深较浅，基底标高与主河槽基底不一致。由于河槽摆动不定，原有岸滩若干年后可能变为主河槽，致使原有基础外露淘刷悬空。

2、有些大中桥基础原本是明挖式基础及沉井基础。明挖式基础由于具有就地取材、节约造价、方便施工的特点。但在一些变迁性河段上，由于水流搬运的作用，一些浅滩可能是过去的旧河道，多山一些卵石、漂石、砂砾沉积所成，其深度少则几米，多则数十米，孔隙较大，且不稳定。因而在这样的地段基坑不可能开挖到稳定的老土持力层上，当河槽变迁时，原有的滩地可能再次变为主河槽，基石出被冲刷淘空。

3、由于当时河道挖沙采石用量很少，桥墩局部冲刷深度是基于水的自然作用力计算的，并未考虑到人力搬运作用。自80年代后期开始，随着建筑业对河砂的需求急剧增加，挖沙取石不断升温，致使河床急剧下降，桥墩基础攀露悬空。另外在河流上游建库蓄水后，泥沙被拦截住，无法弥补下游被淘空取走的河沙，致使基础长期外露。由于上游蓄水后，水位加高，汛期水位一旦高于警戒线后就要提闸放水，水位落差大、势能强，加剧了对桥墩基础的冲刷淘空。

4、施工过程若施工质量控制不好，浆砌基础砂浆标号低，砂子杂质多、砌石石质差、尺寸小、砌垒不规范、灌浆不饱满，致使基础整体性差，抵抗水的冲刷能力弱。另外基坑开挖时未进行钎探，致使基础坐落在软弱下卧层上；或因设计中地质勘探不细，地基承载力确定不准；基底地质复杂、受力不均等引起基础倾斜、开裂、滑移、沉降等病害。

三、 桥梁基础的防治

对于在卵石沉积层较厚的河床上修建的桥梁基础，受洪水冲刷往往会造成局部悬空，一般可采用基底压注水泥浆的办法进行处理。由于砂质河床松散、流动性大，一旦冲空就急居扩大，引起大而积坍塌，倾刻即可毁掉整个桥梁基础，对于这类桥可采取在上游设截水墙，下游设梯级跌水墙，桥孔中间满铺浆砌片石的方案进行加固。方案是采用水泥压浆法稳定基础。根据渗水性灌浆理论，浆液的扩散距离与压力成正比。为了创造一个边界，以使用浆量达到所需压力，先在基础周边立模浇筑硅，然后用级配卵石回填至基础平台顶，在回填的同时埋入10根管壁上钻有多个细孔的压浆管。待周围浇灌的硅强度达到20MPa时进行压浆。压浆材料用425#普通硅酸盐水泥、粉煤灰、铝粉膨胀剂和水玻璃配制。为了防止浆液随地下水经卵石空隙流走，采取两次压浆法，即先按0.5-1 MPa压力对外圈孔注浆，待初凝充填周围卵石空隙后，再进行第一次压浆，使灌浆压力到1.5-2MPa为止。对于桥位斜交角度过大又处于次稳定性河段上的桥梁可通过采取调治、疏通上游河道的办法改变水流方向，解决绕流冲刷基础问题。

四、 结后语

当桥基础被洪水冲刷淘空后，应采取永久加固措施，确保桥基永久安全。要根据河床地质、病害程度采取不同的措施。应运用科学的手段和方法合理论证、正确判断桥梁基础病害成因，并采取有效可行的预防加固措施，对于发挥旧桥功能，节约资金，保证公路运输安全具有重要的现实意义。对旧桥基础病害的加固，不可能有一个固定模式，必须根据桥位所处地质、水文条件、桥型结构、施工技术条件等综合考虑，确定出符合实际的加固方案。◆

参考文献：

[1]张俊平，周建滨、桥梁检测与维修加固 [J] 人民交通出版社

[2]刘真岩，周建滨、旧桥维修加固施工方法与实例 [M] 人民交通出版社

作者简介：陈石桥（1971），男，清新县地方公路管理站，从事公路事业建设、管理、养护。