某水毀橋梁的應(yīng)急保通及維修處治方案設(shè)計(jì)

劉偉　曾仲　宋松科

【摘 要】文章以宜賓中都河大橋?yàn)楸尘?，較為詳細(xì)地介紹了橋梁水毀情況、應(yīng)急保通及維修處治方案，為水毀橋梁的保通及加固設(shè)計(jì)提供參考。

【關(guān)鍵詞】橋梁; 水毀; 應(yīng)急保通; 維修處治

【中圖分類號(hào)】U445.7+5【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

1 工程概況

因2018年8月16日強(qiáng)降雨，導(dǎo)致中都河長(zhǎng)時(shí)間處于高水位，河水呈現(xiàn)流速快、流量大、泥沙含量高、高水位持續(xù)性沖刷時(shí)間長(zhǎng)等特征，高強(qiáng)的沖刷導(dǎo)致中都河大橋受損嚴(yán)重。

中都河大橋位于國(guó)道213線宜賓市屏山縣境內(nèi)段，于2005年建成通車，橋跨布置為7×20 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支空心板，橋梁全長(zhǎng)146.0 m，橋梁標(biāo)準(zhǔn)寬8.5 m，起點(diǎn)曲線局部加寬至9.1 m。下部結(jié)構(gòu)橋墩采用樁柱式橋墩，起、止點(diǎn)橋臺(tái)采用樁柱式橋臺(tái)。原設(shè)計(jì)橋型布置圖及橋位平面圖如圖1、圖2所示。

2 水毀情況

2.1 河道變遷

原河道位于第3跨和第4跨之間，橋位位于U形河道底部，水流在此處形成回流，回流產(chǎn)生較大沖刷作用，經(jīng)長(zhǎng)期河水和“8·16”特大洪水作用，河道變遷至第1跨、第2跨和第3跨之間，如圖3、圖4所示。

2.2 橋梁病害

中都河大橋本次水毀主要受損范圍在0#橋臺(tái)～2#橋墩一段，具體受損情況如下：

（1）0#橋臺(tái)錐坡嚴(yán)重沖毀，樁基外露;右側(cè)臺(tái)后局部脫空，見圖5、圖6。

（2）1#橋墩沖刷嚴(yán)重，沖刷后樁基外露約6.5 m;2#橋墩沖刷嚴(yán)重，沖刷后樁基外露約2.5 m，見圖7。

3 應(yīng)急保通方案

根據(jù)水毀情況，為確保橋梁安全，保證臨時(shí)通行，與業(yè)主會(huì)商后確定應(yīng)急保通技術(shù)方案如下。

3.1 0#橋臺(tái)坡面防護(hù)

（1）圍繞橋臺(tái)三面采用噸袋石籠碼砌，碼砌高度與錐坡前大孤石基本齊平，以支撐大孤石、增強(qiáng)坡腳穩(wěn)定性，避免洪水淘刷影響;對(duì)于橋下范圍坡面，由于吊車無法到達(dá)，可采用人工碼砌小袋石籠或漿砌片石護(hù)面。

（2）臺(tái)后路基適當(dāng)位置設(shè)置土質(zhì)擋水墻將雨水引至兩側(cè)路基邊溝，避免路基雨水對(duì)垮塌的土質(zhì)在錐坡造成不利。

（3）錐坡上坡面可采用塑料薄膜覆蓋，防止雨水沖刷，造成再次垮塌;采取可靠措施保證薄膜不被大風(fēng)等刮脫。

3.2 0#橋臺(tái)背墻后設(shè)置鋼便橋

（1）為避免臺(tái)后土質(zhì)路基在車輛荷載沖擊下再次垮塌造成斷道，臺(tái)后設(shè)置一跨型鋼便橋。

（2）鋼便橋一端搭設(shè)在臺(tái)后穩(wěn)定路基上，一頭搭設(shè)在0#橋臺(tái)空心板橋面支座處。

3.3 橋墩防沖

為保證1#、2#橋墩安全，防止被進(jìn)一步?jīng)_刷，采用噸袋石籠設(shè)置橋墩周圍防沖，但應(yīng)避免噸袋撞擊橋墩及基礎(chǔ)。

3.4 交通管制

為保證道路交通通行安全和橋梁安全，對(duì)橋梁實(shí)施交通管制，在橋梁兩端適當(dāng)設(shè)置限高架，只允許小汽車通行。

3.5 監(jiān)測(cè)預(yù)警

設(shè)置連續(xù)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，關(guān)注橋臺(tái)位移、邊坡變形、鋼便橋基礎(chǔ)沉降及1#、2#、3#橋墩位移等。

4 維修處治方案

4.1 處治原則

（1）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、荷載等級(jí)維持原設(shè)計(jì)。

（2）盡量不壓縮原有河道行洪斷面。

（3）處治方案兼顧0#橋臺(tái)兩側(cè)房屋前邊坡處治，避免邊坡垮塌危及橋梁安全。

（4）綜合考慮保通要求、工期、造價(jià)和可實(shí)施性。

4.2 處治方案

4.2.1 0#橋臺(tái)錐坡恢復(fù)方案

由于0#橋臺(tái)兩側(cè)緊鄰民房，起點(diǎn)加跨需對(duì)齊拆遷，拆遷難度及社會(huì)影響均較大;同時(shí)需要長(zhǎng)時(shí)間斷道，交通壓力大;且加跨后，同樣需要對(duì)邊坡進(jìn)行防護(hù);因此設(shè)計(jì)最終采取對(duì)錐坡進(jìn)行恢復(fù)的方案（圖8、圖9）。

4.2.1.1 錐坡基礎(chǔ)位置比選

（1）方案1：錐坡基礎(chǔ)設(shè)置1#橋墩內(nèi)側(cè)。優(yōu)點(diǎn)：規(guī)模較小，較節(jié)約投資;對(duì)河道壓縮小。缺點(diǎn)：距離錐坡及民房較近，基礎(chǔ)施工對(duì)其影響相對(duì)較大;1#橋墩沖刷加劇，需進(jìn)行加固處理。

（2）方案2：錐坡基礎(chǔ)設(shè)置1#橋墩外側(cè)。優(yōu)點(diǎn)：距離橋臺(tái)較遠(yuǎn)，基坑開挖對(duì)橋臺(tái)無影響;同時(shí)將1#橋墩包住，避免1#橋墩再次受洪水沖刷。缺點(diǎn)：規(guī)模較大，投資較高;對(duì)河道壓縮大。

綜合以上優(yōu)缺點(diǎn)分析，為節(jié)約投資、減小對(duì)河道的壓縮，設(shè)計(jì)采用方案1，錐坡基礎(chǔ)設(shè)置在1#橋墩內(nèi)側(cè)。

4.2.1.2 錐坡基礎(chǔ)形式比選

（1）方案1：重力式擋墻。優(yōu)點(diǎn)：衡重墻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開挖施工方便，方案相對(duì)經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：防沖刷能力相對(duì)較弱，基坑開挖量大，回填量也較大，開挖過程易對(duì)原結(jié)構(gòu)產(chǎn)生擾動(dòng)。

（2）方案2：樁基托梁。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，防沖刷能力強(qiáng)，施工開挖小。缺點(diǎn)：樁基施工要求高，投資較高。

綜合以上優(yōu)缺點(diǎn)分析，由于河道變遷，0#橋臺(tái)處沖刷嚴(yán)重，考慮到防沖刷能力，設(shè)計(jì)采用方案2，錐坡基礎(chǔ)采用樁基托梁的形式。

4.2.1.3 錐坡恢復(fù)方案選定

考慮到盡量減小對(duì)河床的壓縮、提高方?jīng)_刷能力，在1#橋墩內(nèi)側(cè)設(shè)置樁基托梁浸水擋墻，擋墻后回填砂礫石恢復(fù)錐坡及岸坡對(duì)河岸進(jìn)行防護(hù)。在擋墻后形成的平臺(tái)上重新修建0#橋臺(tái)錐坡，錐坡基礎(chǔ)采用M7.5漿砌片石，錐坡填心采用砂礫石進(jìn)行回填，坡面防護(hù)采用35 cm厚M7.5漿砌片石。

為增強(qiáng)擋墻防沖刷能力，擋墻基坑開始時(shí)適當(dāng)加大坡腳前開挖寬度，同時(shí)坡腳前采用大毛石進(jìn)行回填夯實(shí)。 同時(shí)，為避免擋墻基坑開挖垮塌和擋墻下樁基間卵石土洪水被掏空，對(duì)上游1#～4#擋墻及橋下0#擋墻地面至承臺(tái)下約3 m范圍（承臺(tái)底至強(qiáng)風(fēng)化基巖面）的卵石土進(jìn)行壓力注漿進(jìn)行加固，下游1#～3#擋墻僅對(duì)內(nèi)側(cè)地面至承臺(tái)下1 m范圍的卵石土進(jìn)行壓漿加固。注漿后等強(qiáng)一段時(shí)間再進(jìn)場(chǎng)承臺(tái)基坑開挖。

4.2.2 0#橋臺(tái)臺(tái)后壓漿

由于0#橋臺(tái)右側(cè)局部脫空，設(shè)計(jì)采用回填砂礫石的方式進(jìn)行處理，但很難保證回填密實(shí);同時(shí)由于臺(tái)前錐坡垮塌，造成臺(tái)后路基存在局部沉陷，搭板下可能存在脫空現(xiàn)象;另一方面，由于橋臺(tái)高度較大，為減小臺(tái)后土壓力，因此考慮在臺(tái)后進(jìn)行后壓漿處理。

4.2.3 1#、2#、3#橋墩基礎(chǔ)加固

由于本次洪水造成1#、2#、3#橋墩有效樁長(zhǎng)減短，為保證在洪水繼續(xù)沖刷下，樁基承載力滿足要求，在橋墩兩側(cè)增設(shè)樁基進(jìn)行加固，新增樁基承臺(tái)通過植筋及鑿毛處理與原樁基結(jié)合為整體。

（1）承臺(tái)設(shè)計(jì)。為減小阻水，承臺(tái)采用迎水面尺寸相對(duì)較小的“船”形承臺(tái)，承臺(tái)厚度3.0 m。

（2）樁基設(shè)計(jì)。左右兩側(cè)各增設(shè)一根150 cm的樁基，按嵌巖樁設(shè)計(jì)。為防止河床再次下切后，河道內(nèi)卵石對(duì)樁基的撞擊和摩蝕，樁基頂部外設(shè)鋼套筒，鋼套筒采用壁厚為12 mm，鋼套筒直徑比樁基大10 cm。

5 結(jié)束語

橋梁水毀是一種自然災(zāi)害，致災(zāi)因子主要是強(qiáng)降雨及洪水，往往會(huì)給跨河橋梁造成不同程度的破壞，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致交通受阻或中斷，并帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。從近幾年橋梁水毀情況分析，在條件允許的前提下，跨越河床比降大、夾帶能力強(qiáng)的河流，建議一跨過河，避免在河道中設(shè)墩;若河道寬淺，一跨過河困難或投資太大，建議盡量加大跨徑、減少水中基礎(chǔ)數(shù)量，同時(shí)應(yīng)充分考慮河床一般及局部沖刷，適當(dāng)增加樁基長(zhǎng)度，確保橋梁基礎(chǔ)安全。

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[定稿日期]2021-01-20

[作者簡(jiǎn)介]劉偉（1982～），男，碩士，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事橋梁設(shè)計(jì)工作。