舟山市K45+747中橋和化成寺水庫大橋橋臺變形原因分析

文/李高華

1 前言

K45+747 中橋位于金塘島，起點樁號為K45+715，終點樁號為K45+779，橋梁全長64m。橋臺分0#橋臺、2#橋臺。其中，0#臺采用重力式橋臺，U 型臺擴大基礎；2#橋臺為肋式臺，樁基礎。化成寺水庫大橋起點樁號為K47+003，終點樁號為K47+609，橋梁全長606m。橋臺分0#橋臺、15#橋臺。其中，0#臺采用重力式橋臺，U 型臺擴大基礎。

2 變形情況及其原因調查

2.1 K45+747 中橋及化成寺水庫大橋橋臺變形情況

養護項目部于2012年9月份發現K45+747中橋0#橋臺出現裂縫，主要分布在左、右幅0#橋臺臺身和右幅0#橋臺側墻。2013年的缺陷修復施工過程中，原施工單位對K45+747中橋0#橋臺全部裂縫進行灌漿封閉，7月份施工單位完成對該橋的裂縫封閉。在2013年11月份的經常性檢查中，養護項目部發現0#橋臺已封閉的裂縫重新開裂。

由此，項目部對K45+747 中橋0#橋臺進行詳細勘查，發現已封閉裂縫大部分出現不同程度的開裂。2016年8月，養護項目部發現右幅0#臺右側墻有新增裂縫，且裂縫延伸至砼護欄造成砼護欄開裂，右幅0#臺左側墻裂縫延伸至路緣石造成路緣石開裂，右幅砼邊護欄與橋面鋪裝脫開，臺背橋面鋪裝存在一定程度的沉降。2019年8月施工單位對K45+747 中橋0#臺周圍進行了局部外觀檢查，發現右幅護欄在伸縮縫處存在2.5cm 高差，路基一側比橋臺一側高；另外，右幅橋面伸縮縫也存在1.5cm高差。

2019年8月施工單位對化成寺水庫大橋橋臺周圍進行了局部外觀檢查，發現0#臺左側護欄在伸縮縫處存在2cm 高差，15#臺左、右側護欄在伸縮縫處存在2cm 高差，均是路基一側比橋臺一側高，但伸縮縫均未發現明顯高差。另外，施工單位還對典型裂縫進行取芯，0#臺1#監測裂縫垂直橋臺取芯至25cm，裂縫深度大于25cm，芯樣破碎；15#臺1#監測裂縫垂直橋臺取芯至23cm，裂縫深度大于23cm，芯樣基本完整[1]。

2.2 橋臺變形原因調查

橋臺前墻中部存在豎向裂縫主要有以下原因：橋面發生了不均勻沉陷或其基礎松軟造成的；混凝土表面收縮或發生溫差變化，形成網狀裂縫。

側墻與前墻交接處開裂主要有以下原因：U 型橋臺為封閉式橋臺，排水不暢，從而產生了過大的土側壓力，造成前墻或側墻外傾；部分橋臺高度較高，使臺后填土高度過高，并在超荷載的作用下，造成橋臺的抵抗力不足，使橋臺產生裂縫。

3 監測項目內容

根據本項目橋臺裂縫發展特點，并結合相關工程的經驗及相關文件中對監測工作的具體要求，本項目確定以下監測項目：典型裂縫的寬度變化發展情況；臺身前墻典型豎向裂縫的兩側結構相對豎向位移變化發展情況；側墻與前墻典型開裂處兩側的相對豎向位移變化發展情況；側墻與前墻典型開裂處側墻外鼓變化發展情況[2]。

4 監測數據分析

為了更加準確的分析每條裂縫與溫度和降水的關系，本文對監測的數據進行了相關性分析，并分別做了縫寬與溫度和降水的相關性分析、位移與溫度和降水的相關性分析[3]。

相關系數分析一覽表

化成寺水庫大橋0#臺前墻裂縫相對位移時程曲線

化成寺水庫大橋15#臺前墻裂縫相對位移時程曲線

化成寺水庫大橋15#臺側墻沉降時程曲線圖

化成寺水庫大橋15#臺側墻外鼓時程曲線圖

5 結語

從以上圖表可得出以下規律：三個橋臺的前墻、側墻監測數值與降水呈正相關，與溫度呈負相關；化成寺水庫大橋0#臺、15#臺前墻裂縫寬度與降水的相關性相近；從裂縫的相對位移監測數據的相關性分析結果來看，其與降水呈中等相關，與溫度呈弱相關；三個橋臺的側墻監測數值與降水的相關性遠比溫度強[4]。

橋臺前墻裂縫相對位移受溫度的影響小，它主要受臺后側向土壓力的不均勻程度影響。降水量增加時，臺后側向土壓力的不均勻性顯著增加。橋臺前墻裂縫寬度與溫度和降水兩個因素有關。當降水量增加時，臺后填土的側向土壓力的大小及不均勻性都會增加，即橋臺前墻裂縫寬度、前墻裂縫相對位移的發展受溫度和降水共同影響。

相比于前墻裂縫監測數值，側墻監測數值與溫度的相關性更差。由此可見，降水是其變化的主要影響因素。由于側墻測值比前墻測值變化幅度更大，能夠更好地從時程曲線觀察其與降水的相關性。化成寺水庫大橋15#臺、K45+747 中橋0#臺的側墻測值與降水有很強的同步性，而化成寺水庫大橋0#臺則稍差一些，但在降水量達到頂峰時，測值都同時達到了峰值，并開始緩緩下降。該特點與土的力學特性相似，綜合前文提到臺后填土對橋臺的影響可知，橋臺側墻相對沉降、外鼓程度的發展主要受降水的影響。

本文建議優化化成寺水庫大橋0#臺、15#臺的路面排水系統；封閉K45+747 中橋接線與護欄脫離產生的裂縫，優化路面排水方案，確保減少路面流水進入路基和臺后填土中；同時，適時清理橋臺排水孔，保證臺后填土的積水能夠及時排出；對裂縫進行壓力注漿封閉處理，委托專業設計單位對臺帽、臺身進行進一步的加固措施，以增加橋臺的整體性。化成寺水庫大橋0#臺左側墻、15#臺左側墻均存在多條裂縫且縫寬超限，側墻存在外鼓情況，并有發展趨勢，建議委托專業設計單位對側墻進行加固處理。