淺談山區(qū)農(nóng)村公路橋梁墩臺(tái)沖刷防護(hù)加固設(shè)計(jì)

左上海

（四川海通公路勘察設(shè)計(jì)有限公司， 四川 成都 610000）

0 引言

我國(guó)農(nóng)村公路建設(shè)自2005年規(guī)劃實(shí)施以來(lái)已有近15個(gè)年頭了，全國(guó)農(nóng)村公路總里程已超過(guò) 400萬(wàn)公里，農(nóng)村公路橋梁的數(shù)量已然是個(gè)龐大的數(shù)值；山區(qū)農(nóng)村公路橋梁已完的、在建的和未來(lái)規(guī)劃的也不計(jì)其數(shù)，然而山區(qū)農(nóng)村公路橋梁河流沖刷是導(dǎo)致橋梁下部破壞的主要原因之一；長(zhǎng)期的河流沖刷會(huì)使橋梁墩臺(tái)破損，橋梁基礎(chǔ)掏空，致使橋梁下部結(jié)構(gòu)的承載力大幅降低，嚴(yán)重情況下會(huì)導(dǎo)致墩臺(tái)的傾斜或橋梁的垮塌。筆者依據(jù)項(xiàng)目案例提出山區(qū)農(nóng)村公路中小型橋梁墩臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)沖刷防護(hù)采用河床鋪底加固設(shè)計(jì)，既適用于舊橋同類(lèi)型病害處置，也適用于類(lèi)似新建中小型橋梁擴(kuò)大基礎(chǔ)預(yù)防性加固設(shè)計(jì)。

1 橋梁墩臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)的主要病害及成因分析

1.1 擴(kuò)大基礎(chǔ)受水流沖刷影響的主要病害

1.1.1 某漫水橋上部為5跨6m實(shí)心板，下部為實(shí)體墩臺(tái)、擴(kuò)大基礎(chǔ)。在經(jīng)歷多次洪水后，基礎(chǔ)沖刷嚴(yán)重，河床標(biāo)高降低、橋墩基礎(chǔ)裸露、部分邊角已被水流和亂石磨圓、部分橋墩基礎(chǔ)出現(xiàn)掏底，具有較大安全隱患。如圖1。

圖1 橋墩基礎(chǔ)裸露、部分掏底

圖2 橋臺(tái)基礎(chǔ)懸空、翼墻及基礎(chǔ)損毀

1.1.2 某中橋上部為1-20m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁，下部為片石混凝土U型橋臺(tái)、擴(kuò)大基礎(chǔ)。受洪水沖刷后，橋臺(tái)基礎(chǔ)底部已局部掉空，上游右岸翼墻也因水流沖刷掏底懸空而損毀，具有極大安全隱患；但該橋臺(tái)基礎(chǔ)、臺(tái)身均未出現(xiàn)開(kāi)裂和較大位移現(xiàn)象。如圖2。

1.1.3 山區(qū)農(nóng)村公路橋梁墩臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)主要病害因水流沖刷導(dǎo)致墩臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)受損、基礎(chǔ)裸露、基底懸空等。

1.2 病害成因分析

1.2.1 山區(qū)河流一般河谷狹窄，水位升降幅度大；山區(qū)河流洪水暴漲暴落，在暴雨集中地區(qū)尤為顯著，降雨過(guò)后，河道又恢復(fù)原來(lái)的低水細(xì)流；山區(qū)河流河床比降一般都較大，且沿程分布極不均勻。一旦遭遇洪水，洪水期間河流流速大，將河流泥沙向下游輸送，容易導(dǎo)致河床標(biāo)高極大的下降，造成墩臺(tái)基礎(chǔ)會(huì)因沖刷而破損、裸露乃至懸空。

1.2.2 從設(shè)計(jì)和施工方面看，基礎(chǔ)埋置深度不足應(yīng)是形成此類(lèi)病害的重要原因。設(shè)計(jì)可能因該類(lèi)河流水文資料欠缺、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料不具有代表性、擬定計(jì)算指標(biāo)與實(shí)際指標(biāo)偏差大等原因，以致最大沖刷深度計(jì)算結(jié)果有誤，導(dǎo)致設(shè)計(jì)墩臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)埋置深度不足。施工可能是在基底承載力滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，又不想因?yàn)榧由罨娱_(kāi)挖深度而增加施工難度、措施費(fèi)用、工期等原因，導(dǎo)致實(shí)際基礎(chǔ)埋置深度不足。

2 沖刷防護(hù)加固設(shè)計(jì)

2.1 墩臺(tái)沖刷計(jì)算及基礎(chǔ)埋深

2.1.1 墩臺(tái)沖刷的分析計(jì)算應(yīng)根據(jù)地區(qū)特點(diǎn)、河段特性、水文和泥沙特征、河床地質(zhì)等情況，必要時(shí)利用實(shí)測(cè)和調(diào)查資料驗(yàn)證，分析論證后選用合理的計(jì)算結(jié)果。墩臺(tái)基礎(chǔ)沖刷深度（ ）應(yīng)包括河床自然演變沖刷（ ）、一般沖刷（ ）和局部沖刷（ ）三部分；墩臺(tái)沖刷計(jì)算應(yīng)作為基礎(chǔ)埋深的設(shè)計(jì)依據(jù)。

2.1.2 采用河床鋪砌加固時(shí)，基礎(chǔ)底面應(yīng)設(shè)置在鋪砌層頂面以下不小于1m。

2.2 沖刷防護(hù)加固設(shè)計(jì)

2.2.1 結(jié)合上述漫水橋和中橋由于墩臺(tái)基礎(chǔ)埋置深度不足造成的墩臺(tái)病害，采取處置方式是河床清理、找平回填后進(jìn)行河床鋪砌，河床鋪砌分為上游過(guò)渡區(qū)、橋下通過(guò)區(qū)、下游過(guò)渡區(qū)；上游起點(diǎn)防止水流下切、下游終點(diǎn)防止沖刷掏底均設(shè)置截水墻，截水墻的基底設(shè)置深度均在最大沖刷沖刷線1m以下。河床鋪砌材料有干砌河卵石、干砌毛石、漿砌片塊石、片石混凝土、鋼筋混凝土等，可以結(jié)合河流沖刷程度、河床地基土的堅(jiān)實(shí)程度、因地制宜等因素選擇鋪砌材料；因山區(qū)河流流速快、河道多漂石、卵石，建議鋪底面層材料采用片石混凝土。

2.2.2 漫水橋墩臺(tái)身及上部連續(xù)實(shí)心板沒(méi)有結(jié)構(gòu)性損傷病害，基礎(chǔ)受沖刷影響出現(xiàn)基礎(chǔ)裸露、邊角磨圓、部分出現(xiàn)掏底等病害，但地基比較堅(jiān)實(shí)，基礎(chǔ)也沒(méi)有出現(xiàn)較大的不均勻沉降；采取河床鋪底加固的方式對(duì)墩臺(tái)基礎(chǔ)進(jìn)行沖刷防護(hù)是能維護(hù)橋梁整體結(jié)構(gòu)安全的，某漫水橋河床鋪底順河向縱斷面圖（見(jiàn)圖3）

圖3 某漫水橋河床鋪底順河向縱段面圖

表1 病害及病害處置方法

某中橋河床鋪底加固順橋向斷面圖（見(jiàn)圖4）

圖4 某中橋河床鋪底加固順橋向斷面圖

2.2.4 河床鋪底防護(hù)也可用于新建山區(qū)農(nóng)村公路中小型橋梁，基礎(chǔ)沖刷預(yù)防性加固防護(hù)設(shè)計(jì)；設(shè)置河床鋪底首要前提條件是鋪底標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)洪水頻率的行洪要求以及墩臺(tái)基礎(chǔ)基底承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。新建該類(lèi)橋梁進(jìn)行河床鋪底優(yōu)點(diǎn)是可延緩基礎(chǔ)出現(xiàn)病害的時(shí)間、增加橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的耐久性，提高橋梁整體結(jié)構(gòu)的安全性；缺點(diǎn)是項(xiàng)目初期投資增加，但從橋梁使用的生命周期看，應(yīng)是較為經(jīng)濟(jì)可行、可靠的方式。

3 結(jié)論

綜上所述，山區(qū)農(nóng)村公路橋梁基礎(chǔ)沖刷問(wèn)題不容忽視，而該類(lèi)橋梁擴(kuò)大基礎(chǔ)受沖刷影響又較大，舊橋基礎(chǔ)病害的加固處置，充分發(fā)揮舊橋功能，節(jié)約資金。正確判斷橋梁基礎(chǔ)病害成因，并采取可行的預(yù)防加固措施，雖然河床鋪底不是解決該類(lèi)病害的唯一型式，對(duì)于既有山區(qū)農(nóng)村公路橋梁基礎(chǔ)沖刷病害的防護(hù)加固和新建中小型農(nóng)村橋梁基礎(chǔ)沖刷防護(hù)的預(yù)加固，河床鋪底是有效可行、可靠的。