拱桥桥墩基础水下探摸检测实例分析

王 涛

(安徽省公路工程检测中心；桥梁与隧道工程检测安徽省重点实验室，安徽 合肥 230051)

0 引 言

黄山市横江大桥全长340.0 m，由5孔双曲拱桥和5孔空腹式圬工拱桥通过过渡墩组合而成，跨径布置为(自北向南)30 m+3×45 m+30 m+5×20 m，桥梁全宽18.5 m，行车道宽14.0 m，于1988年建成通车。2020年汛期，该地区遭遇强降雨,造成多地不同程度受灾，部分地区出现洪涝，致使多座桥梁遭受不同程度受损。

为掌握横江大桥遭受强降雨后的整体工作状况，特别是水下基础实际工作状态，根据《公路桥涵养护规范》(JTG H11—2004)[1]和《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)[2]的规定，对该桥桥墩基础开展水下探摸检测工作，查明水下冲刷情况，检查桥墩基础存在的隐患和缺陷，了解桥梁基础的实际工作状态，评估桥梁基础状况，为桥梁维修、管理提供技术依据。

1 检测内容及方法

1.1 检测内容

本次检测主要对黄山市横江大桥2#、3#、4#三个位于水中的桥墩(其余桥墩均位于陆地上，故不需进行水下检测)进行水下探摸检测，查明水下基础的缺损状况、冲刷情况，了解桥墩基础位于水下部分的病害情况，掌握病害的具体位置和尺寸，为结构的后期维修加固提供必要和翔实的资料[3]。根据《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21—2011)[4]对桥墩基础的技术状况进行评定。

1.2 检测方法

本次检测采用的是水下目视检测法(水下探摸法)，该方法依据《公路桥梁水下构件检测技术规程》(T/CECS G:J56—2019)[5，6]对桥梁水下构件检测的相关要求进行。水下目视检测法是一种纯粹的人工作业法，由潜水员携带水下摄影机潜入水底对检测区域进行全方位拍摄，并逐个摸索检测区，切身感受是否出现裂痕或破损等病害[7]。

水下探摸和摄像检查时由潜水员穿着管供式轻型空气潜水设备，手持彩色水下浑水摄像机镜头，在水下按照技术人员预先确定的检查方向和顺序，逐一对桥墩进行水下检查，如图1所示。通过潜水员对被检结构的水下探摸，并结合陆上技术人员对水下摄像机镜头上传的同步跟踪监视器画面共同判断被检结构的实际状况；对缺陷部位或有疑似缺陷部位进行重点探摸和录像，同时由潜水员在水下对该缺陷部位尺寸进行测量，陆上技术人员配合记录缺陷所在位置。水下检查完成后，根据文字记录和影像资料整理出相应的文字报告[8]。

图1 潜水员入水检查桥墩基础

水下检查时须在流速较小的情况下进行，检查区域位置无船舶停靠，合理规划检查路线，确保检查全面。检查前，根据桥梁平面图、技术要求、实地环境并结合检查内容，确定潜水员在水下按照从上游往下游进行检查，桥墩一侧检查完成后返回上游再从另一侧检查至下游。潜水员按序逐一进行检查时，及时将检查结果在平面图上相应位置进行标示。

由于部分桥墩长期处于水下或水位变动区，其表面大多有水生生物及附着物，因此在对桥墩水下部分及承台进行探摸检查和录像前，用高压水枪对桥墩结构混凝土表面进行冲洗，清除混凝土表面的寄生物及附着物，清洗工作完成后，对桥墩混凝土结构进行水下探摸和录像。水下探摸步骤包括：①设备及人员准备；②桥墩表面清理；③水下录像；④资料整理。

2 检测设备

检测现场根据实际情况配备了一套能适合于各种不同环境的水下检查设备，其主要特点是轻便灵活，提高现场检测效率。设备主要包括：一台电动潜水空压机、一台发电机、一套摄像机、两套KMB-28潜水装具。下水检测的潜水员均具有潜水资质证书。潜水装具选用进口的KMB-28轻装潜水设备，科比摩根28B潜水面罩。本次水下检查所处河道内河水浑浊，考虑到水下成像后的清晰度，采用中国船舶重工集团公司七五试验场的SXD-Ⅲ BFR/B型水下电视，配备SXD-103型清水、浑水两用水下摄像机，适合各种水质的水下细部检查，如图2所示。SXD-Ⅲ BFR/B型水下电视具有下列功能：①水下照明摄像及视频信号处理；②图像时间日期字幕叠加及英文字符键盘输入；③深度测量显示；④水下灯光连续调整；⑤水下电话；⑥视频输入输出，音频输入输出；⑦图像微波传输。

图2 手持水下摄像机、水下电视主机

3 检测结果

3.1 2#桥墩检测情况

2#桥墩为圆端形混凝土重力式结构，上游墩头部位河床最深处水深3.8 m，第一层扩大基础台阶位于水下3.0 m处，台阶宽45 cm。从上游往下游河床逐渐抬高，至下游墩尾处，河床部位水深2.6 m，扩大基础台阶被砂石覆盖。2#桥墩墩头、墩尾各检查1个断面，左侧检查了8个断面，右侧检查了11个断面，桥墩混凝土结构良好，无冲刷损坏现象，桥墩两侧河床上均为圆形卵石堆积。

3.2 3#桥墩检测情况

3#桥墩为圆端形混凝土重力式结构，上游墩头部位河床最深处水深4.2 m。水下3.3～3.8 m处可见第一层基础平台，基础平台为石料堆砌结构，宽48～60 cm，侧面不平整。从上游往下游河床逐渐抬高，至下游墩尾处，河床部位水深3.1 m，墩尾处可见桥墩浇筑立模模板和模板加固木方。3#桥墩墩头、墩尾各检查1个断面，左侧检查了6个断面，右侧检查了5个断面，共计检查了13个断面，桥墩混凝土结构良好，无冲刷损坏现象，桥墩两侧河床上均为圆形卵石堆积。

3.3 4#桥墩检测情况

4#桥墩为矩形砌体重力式结构，上游墩头部位河床最深处水深5.8 m。水下可见三层扩大基础台阶，第一层位于水下约3 m处，平台宽48 cm；第二层位于水下约4 m处，平台宽47 cm；第三层位于水下约5 m处，平台宽52 cm；均为砌体结构。从上游往下游河床逐渐抬高，至下游墩尾处，河床部位水深3.1 m。4#桥墩墩头、墩尾各检查1个断面，左侧检查了3个断面，右侧检查了5个断面，共计检查了10个断面，桥墩砌体结构良好，无冲刷损坏现象，桥墩两侧河床上均为圆形卵石堆积。

三座桥墩间河床地势平缓，水深在3.0～3.5 m，无明显冲坑。根据现场检查情况，上游水位略高于下游水位。

4 检测结果及建议

通过对黄山市横江大桥三座桥墩进行水下探摸，检测结果如下：

(1) 2#、3#、4#桥墩水下结构外观良好，无冲刷损坏现象，综合评定2#、3#和4#桥墩技术状况等级为1类。

(2) 由于桥墩阻挡了部分水流，使得水流绕桥墩而过，改变了原有的水流流场状态，导致桥墩上游墩头部位河床局部冲刷。2#、3#桥墩截面形式为圆端形，与周边河床相比，上游墩头部位冲刷深度为1 m左右。4#桥墩截面形式为矩形，墩头部位冲刷深度为2.8 m左右。矩形截面水流绕流时不平顺，导致墩头部位冲刷较2#、3#墩严重。

建议：①在4#桥墩墩头部位适当抛石防护；②加强桥梁运营期安全监测。

5 结束语

桥梁的安全运营对于区域交通的通畅起着十分重要的作用，桥梁基础病害严重危害桥梁的安全运营。一方面,桥梁水下基础属于隐蔽工程，即使受损也不易观察到。另一方面，水下基础在役期间长期承受水流的冲刷作用,施工时的小缺陷常会使得其结构劣化程度加重加速。一旦后期管养单位的检测养护不及时，桥梁结构便会产生危害极大的安全事故[9]。

由于车辆荷载、温度和其他环境因素的作用，以及材料本身某些特性随时间变化的影响，桥梁结构受力状态、承载能力、耐久性能和桥梁整体性能一般都在逐渐退化，而桥梁水中墩柱及基础由于所处的工作环境更为复杂(河床冲刷、污水侵蚀、漂流物及船舶撞击、墩柱及基础的先天不足、潮汐及汛期水位变化引起的干湿交替作用等)，使得水中桥梁墩柱的结构劣化程度及速度较陆地的墩柱及桥梁上部结构更为严重。尤其是水中墩柱、基础非一般的桥梁普查、检测技术所能触及，无法掌握其运营状况，其技术状况好坏尤为有关各方所深虑。因此，在桥梁运营一段时间后对桥梁水中基础进行专项检测是十分必要的[10]。