舟山市K45+747中橋和化成寺水庫(kù)大橋橋臺(tái)變形原因分析

文/李高華

1 前言

K45+747 中橋位于金塘島，起點(diǎn)樁號(hào)為K45+715，終點(diǎn)樁號(hào)為K45+779，橋梁全長(zhǎng)64m。橋臺(tái)分0#橋臺(tái)、2#橋臺(tái)。其中，0#臺(tái)采用重力式橋臺(tái)，U 型臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)；2#橋臺(tái)為肋式臺(tái)，樁基礎(chǔ)?；伤滤畮?kù)大橋起點(diǎn)樁號(hào)為K47+003，終點(diǎn)樁號(hào)為K47+609，橋梁全長(zhǎng)606m。橋臺(tái)分0#橋臺(tái)、15#橋臺(tái)。其中，0#臺(tái)采用重力式橋臺(tái)，U 型臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)。

2 變形情況及其原因調(diào)查

2.1 K45+747 中橋及化成寺水庫(kù)大橋橋臺(tái)變形情況

養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目部于2012年9月份發(fā)現(xiàn)K45+747中橋0#橋臺(tái)出現(xiàn)裂縫，主要分布在左、右幅0#橋臺(tái)臺(tái)身和右幅0#橋臺(tái)側(cè)墻。2013年的缺陷修復(fù)施工過程中，原施工單位對(duì)K45+747中橋0#橋臺(tái)全部裂縫進(jìn)行灌漿封閉，7月份施工單位完成對(duì)該橋的裂縫封閉。在2013年11月份的經(jīng)常性檢查中，養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目部發(fā)現(xiàn)0#橋臺(tái)已封閉的裂縫重新開裂。

由此，項(xiàng)目部對(duì)K45+747 中橋0#橋臺(tái)進(jìn)行詳細(xì)勘查，發(fā)現(xiàn)已封閉裂縫大部分出現(xiàn)不同程度的開裂。2016年8月，養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目部發(fā)現(xiàn)右幅0#臺(tái)右側(cè)墻有新增裂縫，且裂縫延伸至砼護(hù)欄造成砼護(hù)欄開裂，右幅0#臺(tái)左側(cè)墻裂縫延伸至路緣石造成路緣石開裂，右幅砼邊護(hù)欄與橋面鋪裝脫開，臺(tái)背橋面鋪裝存在一定程度的沉降。2019年8月施工單位對(duì)K45+747 中橋0#臺(tái)周圍進(jìn)行了局部外觀檢查，發(fā)現(xiàn)右幅護(hù)欄在伸縮縫處存在2.5cm 高差，路基一側(cè)比橋臺(tái)一側(cè)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(duì)化成寺水庫(kù)大橋橋臺(tái)周圍進(jìn)行了局部外觀檢查，發(fā)現(xiàn)0#臺(tái)左側(cè)護(hù)欄在伸縮縫處存在2cm 高差，15#臺(tái)左、右側(cè)護(hù)欄在伸縮縫處存在2cm 高差，均是路基一側(cè)比橋臺(tái)一側(cè)高，但伸縮縫均未發(fā)現(xiàn)明顯高差。另外，施工單位還對(duì)典型裂縫進(jìn)行取芯，0#臺(tái)1#監(jiān)測(cè)裂縫垂直橋臺(tái)取芯至25cm，裂縫深度大于25cm，芯樣破碎；15#臺(tái)1#監(jiān)測(cè)裂縫垂直橋臺(tái)取芯至23cm，裂縫深度大于23cm，芯樣基本完整[1]。

2.2 橋臺(tái)變形原因調(diào)查

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

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

3 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目?jī)?nèi)容

根據(jù)本項(xiàng)目橋臺(tái)裂縫發(fā)展特點(diǎn)，并結(jié)合相關(guān)工程的經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)文件中對(duì)監(jiān)測(cè)工作的具體要求，本項(xiàng)目確定以下監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：典型裂縫的寬度變化發(fā)展情況；臺(tái)身前墻典型豎向裂縫的兩側(cè)結(jié)構(gòu)相對(duì)豎向位移變化發(fā)展情況；側(cè)墻與前墻典型開裂處兩側(cè)的相對(duì)豎向位移變化發(fā)展情況；側(cè)墻與前墻典型開裂處側(cè)墻外鼓變化發(fā)展情況[2]。

4 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

為了更加準(zhǔn)確的分析每條裂縫與溫度和降水的關(guān)系，本文對(duì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了相關(guān)性分析，并分別做了縫寬與溫度和降水的相關(guān)性分析、位移與溫度和降水的相關(guān)性分析[3]。

相關(guān)系數(shù)分析一覽表

化成寺水庫(kù)大橋0#臺(tái)前墻裂縫相對(duì)位移時(shí)程曲線

化成寺水庫(kù)大橋15#臺(tái)前墻裂縫相對(duì)位移時(shí)程曲線

化成寺水庫(kù)大橋15#臺(tái)側(cè)墻沉降時(shí)程曲線圖

化成寺水庫(kù)大橋15#臺(tái)側(cè)墻外鼓時(shí)程曲線圖

5 結(jié)語(yǔ)

從以上圖表可得出以下規(guī)律：三個(gè)橋臺(tái)的前墻、側(cè)墻監(jiān)測(cè)數(shù)值與降水呈正相關(guān)，與溫度呈負(fù)相關(guān)；化成寺水庫(kù)大橋0#臺(tái)、15#臺(tái)前墻裂縫寬度與降水的相關(guān)性相近；從裂縫的相對(duì)位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析結(jié)果來(lái)看，其與降水呈中等相關(guān)，與溫度呈弱相關(guān)；三個(gè)橋臺(tái)的側(cè)墻監(jiān)測(cè)數(shù)值與降水的相關(guān)性遠(yuǎn)比溫度強(qiáng)[4]。

橋臺(tái)前墻裂縫相對(duì)位移受溫度的影響小，它主要受臺(tái)后側(cè)向土壓力的不均勻程度影響。降水量增加時(shí)，臺(tái)后側(cè)向土壓力的不均勻性顯著增加。橋臺(tái)前墻裂縫寬度與溫度和降水兩個(gè)因素有關(guān)。當(dāng)降水量增加時(shí)，臺(tái)后填土的側(cè)向土壓力的大小及不均勻性都會(huì)增加，即橋臺(tái)前墻裂縫寬度、前墻裂縫相對(duì)位移的發(fā)展受溫度和降水共同影響。

相比于前墻裂縫監(jiān)測(cè)數(shù)值，側(cè)墻監(jiān)測(cè)數(shù)值與溫度的相關(guān)性更差。由此可見，降水是其變化的主要影響因素。由于側(cè)墻測(cè)值比前墻測(cè)值變化幅度更大，能夠更好地從時(shí)程曲線觀察其與降水的相關(guān)性?；伤滤畮?kù)大橋15#臺(tái)、K45+747 中橋0#臺(tái)的側(cè)墻測(cè)值與降水有很強(qiáng)的同步性，而化成寺水庫(kù)大橋0#臺(tái)則稍差一些，但在降水量達(dá)到頂峰時(shí)，測(cè)值都同時(shí)達(dá)到了峰值，并開始緩緩下降。該特點(diǎn)與土的力學(xué)特性相似，綜合前文提到臺(tái)后填土對(duì)橋臺(tái)的影響可知，橋臺(tái)側(cè)墻相對(duì)沉降、外鼓程度的發(fā)展主要受降水的影響。

本文建議優(yōu)化化成寺水庫(kù)大橋0#臺(tái)、15#臺(tái)的路面排水系統(tǒng)；封閉K45+747 中橋接線與護(hù)欄脫離產(chǎn)生的裂縫，優(yōu)化路面排水方案，確保減少路面流水進(jìn)入路基和臺(tái)后填土中；同時(shí)，適時(shí)清理橋臺(tái)排水孔，保證臺(tái)后填土的積水能夠及時(shí)排出；對(duì)裂縫進(jìn)行壓力注漿封閉處理，委托專業(yè)設(shè)計(jì)單位對(duì)臺(tái)帽、臺(tái)身進(jìn)行進(jìn)一步的加固措施，以增加橋臺(tái)的整體性?；伤滤畮?kù)大橋0#臺(tái)左側(cè)墻、15#臺(tái)左側(cè)墻均存在多條裂縫且縫寬超限，側(cè)墻存在外鼓情況，并有發(fā)展趨勢(shì)，建議委托專業(yè)設(shè)計(jì)單位對(duì)側(cè)墻進(jìn)行加固處理。