泥石流災(zāi)害中受損橋梁搶修搶通技術(shù)研究

宋星秀

（武警警官學(xué)院訓(xùn)練基地，廣東 廣州 510440）

0 引言

泥石流災(zāi)害的常發(fā)性、突發(fā)性和破壞性常常使受災(zāi)區(qū)域內(nèi)的橋梁受到破壞，如2019年8月20日四川省阿壩州特大泥石流造成8座橋梁受損，導(dǎo)致G4217蓉昌高速公路、國(guó)道213線(xiàn)、317線(xiàn)、多處省道、縣鄉(xiāng)道中斷。橋梁是交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn)，它的破壞中斷了所在路段的通行，且受損橋梁搶修搶通能力直接影響應(yīng)急救援和災(zāi)后恢復(fù)重建的進(jìn)程[1]，因此研究泥石流災(zāi)害中受損橋梁搶修搶通技術(shù)是十分有必要的。

本文研究的受損橋梁是指雖遭受破壞但尚未垮塌的橋梁，搶修搶通技術(shù)是指符合“短期安全性”和“快速通過(guò)性”要求的快速?gòu)?fù)通技術(shù)。泥石流災(zāi)害中受損橋梁搶修搶通技術(shù)主要用于在泥石流災(zāi)害中對(duì)遭受破壞的橋梁進(jìn)行快速搶修加固和搶通，以滿(mǎn)足災(zāi)害應(yīng)急救援中快速?gòu)?fù)通的需要，暫不考慮無(wú)法快速搶修加固和搶通的垮塌橋梁和對(duì)橋梁的永久性修復(fù)。

1 泥石流災(zāi)害中受損橋梁破壞類(lèi)型

對(duì)我國(guó)近20年來(lái)公開(kāi)報(bào)道的泥石流災(zāi)害中橋梁受損事件共133起進(jìn)行分析，總結(jié)出泥石流災(zāi)害中受損橋梁的破壞類(lèi)型主要有6種，見(jiàn)表1。

1.1 橋梁被淤堵或掩埋

從表1可知，橋梁被淤堵或掩埋的破壞類(lèi)型有40例，占比最大，為30%，是泥石流災(zāi)害中橋梁受損的主要形式。在泥石流的作用下，位于河道下游的橋梁或者中小橋梁常表現(xiàn)為淤堵或掩埋的破壞形式，受損較輕的橋下凈空被堵塞，受損較重的整橋被淹沒(méi)或掩埋，使堆積物和橋梁結(jié)構(gòu)成為阻礙，堵塞河道，使河道改道。例如，2019年8月20日泥石流使通化小橋橋洞堵塞，導(dǎo)致泥石流和河水上路。

表1 2001~2021年我國(guó)部分泥石流災(zāi)害中受損橋梁被破壞情況

1.2 墩臺(tái)基礎(chǔ)被沖刷

從表1可知，墩臺(tái)基礎(chǔ)被沖刷的破壞類(lèi)型有15例，占比為11.3%，是泥石流災(zāi)害中橋梁受損較常見(jiàn)的形式。此種破壞類(lèi)型主要表現(xiàn)為橋臺(tái)錐坡與路基邊坡開(kāi)裂、下座，基礎(chǔ)開(kāi)裂，基礎(chǔ)掏空，基礎(chǔ)不均勻沉降。例如，四川涼山黑紗河5號(hào)鐵路橋遭受一次規(guī)模不大的泥石流沖刷，使長(zhǎng)10m的橋基護(hù)臺(tái)（坡）開(kāi)裂、下座，直接影響橋墩安全[2]，以及2013年7月13日映秀泥石流災(zāi)害中，桃關(guān)溝中橋3號(hào)墩、4號(hào)臺(tái)基礎(chǔ)被沖刷淘空[3]。

1.3 橋梁墩臺(tái)被沖擊

從表1可知，橋梁墩臺(tái)被沖擊的破壞類(lèi)型有12例，占比為9%，其受損形式主要表現(xiàn)為橋墩蓋梁的擋塊受到破壞，墩臺(tái)混凝土保護(hù)層被沖擊脫落，墩臺(tái)出現(xiàn)坑洞或開(kāi)裂，橋臺(tái)傾斜，單個(gè)橋墩斷裂。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，一些橋梁是由泥石流強(qiáng)大的沖擊力或者撞擊力所造成，例如，2005年9月20日由大暴雨誘發(fā)的泥石流，將隴海鐵路線(xiàn)寶天段上行麻溝橋2號(hào)墩撞斷[4]。

1.4 上部結(jié)構(gòu)被推擠或沖走

從表1可知，橋梁上部結(jié)構(gòu)被推擠或沖走的破壞類(lèi)型有11例，占比為8.3%，其受損形式主要表現(xiàn)為主梁發(fā)生橫向位移，豎向位移，部分主梁被沖走。例如，2013年7月13日發(fā)生的大型區(qū)域性山洪泥石流中，草坪2號(hào)大橋主梁受泥石流推擠橫向位移達(dá)80cm，主梁從支座上掉落，支座破壞，擋塊破壞。2021年7月22日祁連公路段發(fā)生泥石流災(zāi)害，深水槽大橋橋梁上部結(jié)構(gòu)被沖走[5]。

1.5 橋梁附屬連接結(jié)構(gòu)被毀壞

泥石流在河道內(nèi)壓縮河床，因河水不斷上漲，泥石流仍然持續(xù)，可能在橋梁附近形成堰塞湖，導(dǎo)致橋梁被淹沒(méi)，從而使橋梁的附屬連接結(jié)構(gòu)受到不同程度的損傷。從表1可知，在這種破壞類(lèi)型中受損橋梁數(shù)量為19例，占比為14.3%。主要表現(xiàn)形式為支座活動(dòng)力降低或失效，橋面結(jié)構(gòu)被磨蝕。泥石流中的沙石及其他沉積物塞滿(mǎn)支座空隙，使支座在某些方向上的活動(dòng)能力減弱，甚至導(dǎo)致支座失效，改變了原有橋梁的體系結(jié)構(gòu)，使橋梁承載能力下降。另外，橋梁被淹沒(méi)后，泥石流中的泥沙和沉積物上到橋面，造成橋面結(jié)構(gòu)被磨蝕或存在大量積水。

1.6 其他類(lèi)型

主要為橋梁在泥石流災(zāi)害中發(fā)生主梁斷裂或者橋梁垮塌，無(wú)法在黃金救援時(shí)段內(nèi)對(duì)橋梁進(jìn)行快速搶修搶通的破壞類(lèi)型。通過(guò)表1數(shù)據(jù)顯示，這類(lèi)受損數(shù)量為36例，占比27.1%，為泥石流災(zāi)害下橋梁破壞情況的第二大類(lèi)型，這種破壞形式對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響最大，橋梁完全喪失承載能力，失去了基本功能，且通常需要較長(zhǎng)時(shí)間才能修復(fù)，道路復(fù)通難度大，甚至有些垮塌橋梁只能棄用再建。例如，2010年7月29日川藏公路索通村段K4062+850的一座長(zhǎng)76m的橋梁，在因?yàn)楸┤诨l(fā)的泥石流災(zāi)害中產(chǎn)生坍塌，造成道路中斷了7d。

2 泥石流災(zāi)害中受損橋梁搶修搶通方法

2.1 清淤河道，加固基礎(chǔ)

被泥石流淤堵或掩埋的橋梁需要及時(shí)進(jìn)行清淤，使河道保持水流暢通，并對(duì)基礎(chǔ)不穩(wěn)的地方進(jìn)行基礎(chǔ)加固，使橋梁基礎(chǔ)以及橋梁基礎(chǔ)附近的河床保持穩(wěn)定。清淤泥可運(yùn)用工程機(jī)械與人工清淤相結(jié)合的方式，在高危復(fù)雜環(huán)境中，還可運(yùn)用智能化無(wú)人挖掘機(jī)進(jìn)行清淤。對(duì)于淺置基礎(chǔ)，埋置深度淺，易受沖刷而被掏空，常用的基礎(chǔ)加固方法為擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法。首先根據(jù)地基承載力來(lái)驗(yàn)算擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積，如果地基承載力不能滿(mǎn)足要求，需要對(duì)地基做一個(gè)處理，通常采用換土墊層法、強(qiáng)夯法、灰土擠密法等，使地基達(dá)到承載力要求。當(dāng)?shù)鼗休d力滿(mǎn)足要求，就可以根據(jù)驗(yàn)算的擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積進(jìn)行施工。對(duì)于樁基礎(chǔ)，受泥石流沖刷、侵蝕，易產(chǎn)生開(kāi)裂、剝落、沉降、傾斜等問(wèn)題，常采用增補(bǔ)基樁的方法進(jìn)行加固。施工方法為，在原基礎(chǔ)周?chē)蛉脘摻罨炷令A(yù)制樁或補(bǔ)加鉆孔樁，然后擴(kuò)大原承臺(tái)并使之牢固結(jié)合。

2.2 箍套搶修，增設(shè)橋墩

當(dāng)橋梁墩臺(tái)在泥石流災(zāi)害中出現(xiàn)沖刷磨損、保護(hù)層脫落、開(kāi)裂貫穿時(shí)，為提高承載力，使之能正常使用，可用鋼筋混凝土圍帶或鋼箍進(jìn)行加固。當(dāng)墩臺(tái)出現(xiàn)傾斜、滑移時(shí)，可采用增設(shè)支撐或增設(shè)輔助墻的方法進(jìn)行加固，防止因傾斜和繼續(xù)滑移導(dǎo)致墩臺(tái)承載力不夠。在泥石流災(zāi)害中，如果受損橋梁為連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)，在單個(gè)橋墩斷裂或損傷嚴(yán)重時(shí)，橋梁可以通過(guò)增設(shè)橋墩的加固方法進(jìn)行搶修，使橋梁快速恢復(fù)承載能力，正常使用。臨時(shí)性橋墩可采用預(yù)制裝配式橋墩、鋼管立柱以及裝配式公路鋼橋橋墩等快速搭建。

2.3 整梁復(fù)位，新架主梁

對(duì)在泥石流災(zāi)害中發(fā)生橫向位移及豎向位移的主梁，通常采用整梁復(fù)位的方法進(jìn)行搶修。根據(jù)主梁的重量和支點(diǎn)受力情況，合理地對(duì)每片梁設(shè)置2～4個(gè)千斤頂，或者在整聯(lián)布設(shè)數(shù)10個(gè)千斤頂，采用同步控制技術(shù)，將梁體整聯(lián)均勻頂升，換上臨時(shí)滑動(dòng)支承，然后利用設(shè)在蓋梁側(cè)面或頂面的縱橫向反力架和千斤頂進(jìn)行整梁復(fù)位，整梁復(fù)位后，再同步頂升千斤頂，更換支座，同步下降千斤頂將梁體下落就位。對(duì)于部分主梁被沖走的情況，采用新架主梁的方法進(jìn)行搶修。

2.4 更換支座，修復(fù)橋面

當(dāng)支座出現(xiàn)活動(dòng)力降低或失效時(shí)，通常采用的搶修方法為更換支座，更換支座常用的方法有直接頂升式、牛腿式、抱箍式和支撐式。當(dāng)主梁底部與蓋梁之間空間足夠時(shí)，可采用直接頂升式更換支座，直接在梁底和蓋梁之間安裝千斤頂；當(dāng)橋墩結(jié)構(gòu)完好，承載力足夠時(shí)，可采用牛腿式更換支座，利用預(yù)埋型鋼牛腿法架設(shè)墩柱時(shí)預(yù)留的孔，穿上型鋼作為牛腿，用來(lái)放置千斤頂支撐主梁進(jìn)行支座的更換；橋墩承載力足夠時(shí)，還可采用抱箍式更換支座，將2塊半圓形鋼板制成的反力鋼架安裝在橋墩頂部形成抱箍，作為支撐平臺(tái)來(lái)完成支座的更換；當(dāng)承臺(tái)或地面承載力足夠時(shí)，可采用支撐式，在承臺(tái)或地面搭設(shè)鋼支撐或鋼管支架的方式放置千斤頂支撐主梁進(jìn)行更換支座。另外，在主梁發(fā)生位移時(shí)，常常會(huì)伴有支座的破壞，在進(jìn)行整梁復(fù)位的過(guò)程中，可以同時(shí)對(duì)受損的支座進(jìn)行更換。

3 受損橋梁搶修搶通工作的要點(diǎn)

3.1 應(yīng)最大限度利用原有橋梁結(jié)構(gòu)

當(dāng)橋梁在泥石流災(zāi)害中受損后，需要及時(shí)修復(fù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)橋梁破壞程度，最大限度地利用原有結(jié)構(gòu)或原有橋梁的殘存材料，即使是遭到比較嚴(yán)重的破壞，比如橋跨位移、橋墩（臺(tái)）坑洞、開(kāi)裂或者部分傾斜、橋墩斷裂等，也應(yīng)充分利用殘墩殘基等基本完好的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件。這樣既可以減少搶修搶通過(guò)程中器材或材料的使用量和總的工程量，還能保持原有橋梁高的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和順暢的橋路連接，從而在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)良好的通行能力。

3.2 搶修搶通應(yīng)多采用臨時(shí)性結(jié)構(gòu)

對(duì)受損橋梁的搶修搶通通常是采用臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，做到先粗通后完善，全力縮短交通中斷時(shí)間。例如，采用臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，一般可以改變?cè)瓨虻目卓缁蚋淖儤蛄航Y(jié)構(gòu)體系進(jìn)行加固，而不宜改變?cè)瓨虻母叨群推露取５菗屝迾蛄菏褂玫呐R時(shí)性結(jié)構(gòu)，容易下沉變形，影響行車(chē)安全。因此，在開(kāi)通初期要限速通車(chē)（10～20km/h），并立即組織專(zhuān)人檢查維修，邊通車(chē)邊加固，逐步提高行車(chē)速度。

3.3 盡量利用就便器材和預(yù)制構(gòu)件

就便器材是指就地采購(gòu)的各種材料，如木材、鋼材、鋼筋混凝土等。用就便器材搶修受損橋梁，具有材料來(lái)源廣泛，加工制作方便，實(shí)施作業(yè)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。另外，預(yù)制構(gòu)件具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸統(tǒng)一、架設(shè)速度快等特點(diǎn)，在橋梁搶修中，應(yīng)充分發(fā)揮就便器材和預(yù)制構(gòu)件的優(yōu)勢(shì)，在軍地聯(lián)合救援行動(dòng)中，還應(yīng)盡量利用軍隊(duì)制式橋梁器材，以加快橋梁搶修速度。例如，在搶修橋跨時(shí)，可視被破壞橋梁的跨徑大小，分別采用就便器材、裝配式公路鋼橋、桁架橋或機(jī)械化橋等，當(dāng)搶修大跨度橋梁時(shí)，還可以利用預(yù)制構(gòu)件等。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)近20年來(lái)公開(kāi)報(bào)道的泥石流災(zāi)害中橋梁受損事件進(jìn)行分析，將泥石流災(zāi)害中受損橋梁分為6種破壞類(lèi)型，指出了泥石流災(zāi)害中受損橋梁的應(yīng)急搶修搶通方法?？傊?，橋梁是交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn)，其遭遇破壞中斷了所在路段的通行，受損橋梁搶修搶通能力直接影響應(yīng)急救援和災(zāi)后恢復(fù)重建的進(jìn)程。橋梁搶修搶通技術(shù)需符合“短期安全性”和“快速通過(guò)性”要求，而泥石流災(zāi)害下橋梁受損形式多種多樣，需要根據(jù)橋梁具體的受損類(lèi)型，采取對(duì)應(yīng)的搶修加固方法，才能確保橋梁搶修搶通取得成功。