淺析橋梁墩臺與基礎的維修加固

李振平

摘 要：簡要論述了墩臺與基礎在橋梁工程中的重要性及其在整個橋梁使用周期中所能遭受到的不利因素，提出了墩臺與基礎常見的病害類型及其維修加固方案，最大限度的降低了橋梁運營安全風險，體現了新時期以人為本的基本理念。對養護單位、設計單位及施工單位均有一定的參考價值。

關鍵詞：墩臺與基礎;維修加固;綜合修整;承載能力。

0? 引言

墩臺和基礎是橋梁的重要組成部分，是直接承受橋梁上部結構的荷載，同時將荷載傳遞給地基的受力結構。在長年使用過程中，不僅要抵抗受到永久作用、可變作用、偶然作作用和地震作用，還要抵抗耐久性因素產生的影響，經過多年使用后，將會出現不同程度的損壞，產生各種缺陷，必須及時進行維修加固。

1 ?墩臺基礎的維修

墩臺的維修主要包括：清除墩臺頂面污穢和防止頂面積水;對砌縫砂漿脫落處進行勾縫，處理風化表面;修補局部表面破損，修整鑲面;處理裂紋;處理因砂漿流失而造成的內部空洞現象;對風化、破損和裂紋等病害進行綜合修整;修整損壞的支承墊石;墩臺變位的觀測和處理;改善臺后排水設備等。

1? 勾縫

圬工砌體墩臺身出現砌縫砂漿松散脫落的病害時，就需要重新勾縫。勾縫時，可用手鑿或風動鑿子鑿去已破損的灰縫，深3～5cm，用壓力水徹底沖洗干凈，然后用水泥砂漿重新勾縫。勾縫前先刷一層純水泥漿使砂漿與砌石能很好地結合。勾縫宜用凹形縫，以抵抗風化較為耐久。

2? 表面局部修補

當圬工表面局部損壞、脫落不太嚴重時，可以將破損部分清除，鑿毛洗凈，然后用水泥砂漿分層填補至需要厚度，并將表面抹平。當損壞深度和范圍較大時可在新舊混凝土結合處設置牽釘，必要時掛鋼筋網，立好模板澆灌混凝土。

3? 鑲面石修理

墩臺身鑲面石破損時，可以個別更換或換以預制混凝土塊。如鑲面石僅松動而沒有破碎，可采用搗墊半干硬性水泥砂漿的方法進行整治。如鑲面石更換的面積很大，為了使它能很好地和原有圬工結合牢固，可在原圬工上安裝帶倒刺的套扣，用錨釘或爪釘與套扣相連來承托新的鑲面石。

4? 表面風化的整治

圬工表面風化、剝落、蜂窩麻面可加M10水泥砂漿防護，如用手工抹漿，則先將風化剝落表層徹底鑿除，并將表面鑿毛，用水沖洗干凈并保持濕潤，然后分層抹漿，每層為10～15cm，總厚度一般為20～30cm。壓力噴漿適用于面積較大的抹面。將圬工表面處理沖洗后，在原有圬工面上每隔30～80cm 插入牽釘，掛上鋼絲網，鋼絲直徑2.4mm，網格5～10cm，鋼絲網與表面間至少應保持10mm 的距離，然后用噴漿機噴漿。

5? 墩臺裂紋整治

對于微細而數量較多的裂紋，可用噴漿或抹漿的方法來處理，也可涂二層環氧樹脂涂料封閉。涂刷前應用鋼絲刷去除裂紋附近圬工表面上的污穢、油漆和灰塵，并用丙酮擦洗（如用水沖洗，則須待干燥后才能涂環氧樹脂涂料）。

對于一般的表面裂紋，可采用環氧樹脂砂漿或環氧膩子膩補。

2? 基礎局部沖空或破損的修補

位于水下部位破損基礎的修補，應根據水深和地質情況采用不同的修補方法。

1? 水深較淺的基礎采用草袋圍堰隔水，將基礎周邊的水抽干后，直接澆注混凝土或砌石填補沖空和破損部分，恢復基礎的整體性。

2? 水深較大的基礎一般采用不抽水直接澆注水下混凝土的維修方法。

首先，將預制拼裝的鋼筋混凝土薄壁套箱圍堰下沉到損壞處附近河底，然后在套箱與橋墩間澆注水下混凝土，以包裹損壞或沖空處，恢復基礎的整體性。水深在3m 以上時，亦可采用以麻袋盛裝干硬性混凝土（每袋裝置量為麻袋容積的2/3），通過潛水作業將袋裝混凝土分層填塞沖空部分，后加的袋裝混凝土的堆積寬度要比原基礎寬0.2～0.4m。

當基礎置于風化巖石上，基底外緣已被沖空時，應及時清除表面嚴重風化部分。在淺水時，填以混凝土，并將周圍風化地基用水泥砂漿封閉。在深水時，要采取潛水作業，并鋪以袋裝干硬性混凝土。

3? 鋼筋混凝土灌注樁和打入樁基礎受水沖刷、侵蝕時，應首先檢查樁身損傷程度，并用水泥砂漿修補到原來狀態;如樁身有空洞，可灌注水泥混凝土進行修復;當出現鋼筋外露銹蝕、樁身縮頸時，應采用外包混凝土進行加固補強;同時，在被沖刷的樁基周圍拋填大塊石、石籠護底或鐵筋混凝土石塊防護，以免繼續沖刷。

當河床受到水流沖刷而危及橋梁墩臺基礎時，必須采取防護措施。根據河床地質情況及沖刷范圍的不同，選擇可靠的防護方法。

3 ?墩臺基礎的加固

基礎加固的常用方法有：擴大基礎加固法、增補樁基法（打入樁或鉆孔灌注樁）和人工地基加固（改良地基）法等。

1? 擴大基礎加固法

對于基礎承載力不足、埋置深度太淺或沉降變形過大的石砌和混凝土剛性基礎，一般采用在基礎周圍加寬擴大基礎的承載面積的方法進行加固。

擴大基礎底面積應由地基強度驗算確定。當地基強度滿足要求而缺陷僅僅表現為不均勻沉降變形過大時，采用擴大基礎底面積的加固，主要由地基變形計算來加以選定。

擴大基礎加固法可按下列順序進行施工：

1）通常在須加寬的范圍內先打板樁圍堰，橋梁墩臺基底土壤不好時，尚應作必要的加固處理;

2）挖去堰內土壤;

3）在堰內把水抽干后，鋪砌石塊（漿砌）或澆筑混凝土加寬基礎;

4）要注意新舊基礎的牢固結合，必要時應設置錨固連接鋼筋（植筋或膨脹螺栓），將新舊基礎牢固地結合成整體。

2? 補樁基加固

對于承載能力不足的樁基礎，一般采用在樁基礎的周圍補加鉆孔樁或打入預制鋼筋混凝土樁，并擴大原有承臺，以提高基礎的承載力，增加基礎的穩定性。

增補樁基法加固墩臺基礎的優點是不需要抽水筑壩等水下施工作業，且加固效果顯著。其缺點是需搭設打樁架和開鑿橋面，對橋頭原有架空線路及陸上、水上交通均有影響。

對單排架樁式橋墩采用打樁（或鉆孔灌注樁）加固時，如原有樁距較大（在4～5倍樁徑時），可在樁間插樁。如原有樁距較小且通航凈跨允許縮小時，可在原排架兩側增加樁數，成為三排式的墩樁。

如在樁間加樁，可鑿除原有蓋梁并澆筑新蓋梁，將新舊樁頂連接起來。但此時必須檢查原有蓋梁在加樁頂部能否承受與原來方向相反的彎矩，如不能承受則必須加固原有蓋梁或重新澆筑蓋梁。加固原有蓋梁時，可在蓋梁頂部增設鋼筋。

當橋臺垂直承載力不足時，一般可在臺前增加一排樁并澆筑蓋梁，以分擔上部結構傳來的壓力。打樁（或鉆孔樁）時可利用原有橋面作腳手架，在橋臺上開洞插樁。增澆的蓋梁可單獨受力，也可聯結在一起，使舊蓋梁、舊樁及新樁一起受力。

3? 人工地基加固

基礎下面的天然土基松軟，或上層土壤雖好，但深層土質不良可能引起基礎沉陷時，可采用人工地基加固方法，以提高地基的承載能力。人工地基加固方法很多，一般常用的有砂樁法和注漿法等。

1）砂樁法

當軟弱的地基層較厚時，可用砂樁法改善地基的承載能力。加固施工時首先將鋼管或木樁打入基礎周圍的軟弱土層中，將樁拔出后形成孔道，然后向孔中灌注經過干燥的粗砂，進行搗實，形成砂樁，使土的密實度提高，間接達到加固地基的目的。

2）注漿法

注漿法是向基礎下面土層灌注水泥漿，通過水泥漿凝固硬化將松散的土層固結為具有一定強度的整體，以達到提高土基承載能的目的。施工時首先在基礎下面土層中鉆孔（直孔和斜孔）或打入管樁，形成注漿孔道，然后，通過注漿孔道，向土層注入水泥漿。

4 ?橋臺滑移傾斜的處理

1? 支撐法加固

1）對因橋梁墩臺的尺寸不足，難以承受臺背土壓力，向往橋孔方向產生傾斜或滑移的埋置式橋臺，可采取修筑撐壁法進行加固處理。

2）對于單孔小跨徑的橋臺，為防止橋臺滑移，可在兩臺之間增設水平支撐。

2? 增建輔助擋土墻加固

對于因橋臺臺背水平土壓力過大而引起的橋臺傾斜，可在臺背加建輔助擋土墻，以增強橋臺的擋土能力。

3? 減輕荷載法

筑于軟土地基上的橋臺，由于填土較高而受到較大側向土壓力作用，使橋臺產生前移，以致發生傾斜。一般采用更換臺背填土，減小土壓力辦法，減輕橋臺基礎所受荷載。

5? 橋梁墩臺身的加固

1? 實體墩臺身的加固

1）當橋梁墩臺出現貫通裂縫時，為防止裂縫的繼續發展，一般采用鋼筋混凝土圍帶或鋼箍進行加固。加固時，在墩身上、中、下分設三道圍帶;其間距應大致相當于橋墩側面的寬度。每個圍帶的寬度，則根據裂縫分夯情況而定，一般為墩臺高度的1/10左右，厚度采用10～20cm。為加強圍帶與墩臺的連接，應在墩身內應設置錨固連接鋼筋（植筋或膨脹螺栓）。將圍帶內設置的鋼筋網與錨固連接鋼筋綁扎，然后立外模板，澆筑混凝土。

2）當墩臺損壞嚴重，如有嚴重裂縫及大面積表面破損、風化和剝落時，可采用圍繞整個墩臺設置鋼筋混凝土護套的方法進行加固。

2? 樁柱式墩臺的墩柱加固

對于承載力不足或出現嚴重裂縫的鋼筋混凝土圓形截面墩柱，一般采用纏繞粘貼高強復合纖維布（碳纖維或芳綸纖）的方法加固。

用于纏繞纖維約束加固的膠粘劑應符合混凝土結構加固設計規范對碳纖維復合材浸漬/粘貼用膠粘劑安全性能要求。對圓形墩柱環向圍束的纖維織物層數應不少于2層;環向圍束上、下層之間的搭接寬度不應小于50mm，纖維織物環向斷點的延伸長度不應小于200mm，且各條帶搭接位置應相互錯開。

3? 抗凍、抗鹽腐蝕維修加固

對于水位變化處因凍融循環造成的混凝土腐蝕剝落破壞的墩柱，應采用具有抗凍性的引氣混凝土進行修補。必要時還應采用纏繞纖維約束加固進行補強，提高墩柱的抗壓承載力。

在海洋大氣及海（鹽）水環境的混凝土防腐蝕采用高耐久性、高抗氯離子滲透性、高強度以及良好工作性的高性能混凝土是基本措施，另外在混凝土表面尚可采用防腐涂層。其涂層涂裝范圍為表濕區（浪濺區及平均潮位以上的水位變動區）和表干區（大氣區）。涂層系統的設計使用年限應不少于10 年;涂層施工時混凝土齡期應不少于28天，并通過驗收合格。

防腐蝕涂料應具有耐堿性、附著性和耐蝕性，底層涂料尚應具有良好滲透能力，表層涂料尚具有耐老化性，表濕區防腐涂料應具有濕固化、耐磨耐沖擊和耐老化等性能。涂層與混凝土粘結力不小于1.5MPa。

涂層系統應由底層、中間層和面層或底層和面層配套涂料涂膜組成，配套上下層涂料間應具有相溶性。

6? 結語

墩臺與基礎習慣上稱為橋梁的下部結構，而且大部分位于地面線以下，默默背負所有的重量。一旦下部結構有安全風險，那么上部結構的安全風險就會數倍的增長，所以，必須不惜代價保證下部結構的安全運營。對下部結構特別是對基礎的檢查過程中，一定要嚴格按照規范詳細檢查，不可因為復雜的環境條件而缺項、漏項，甚至麻痹大意。然后根據本文中詳細描述的維修加固方案進行針對性的維修加固，保障橋梁工程安全運營，同時也保障了人民的生命和財產安全，有重要的社會意義。

參考文獻

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