关于桥梁基础病害整治

林上锦

广东冠粤路桥有限公司511400

摘要：文中对桥梁浅基础的病害及做了分析，并对整治措施做了详解。

关键词：桥梁；浅基础；病害分析；整治措施

1主要桥型及其常见病害分析

1.1主要桥型分析

根据调查统计，约占90.7%的干线公路桥梁为中小桥梁，其中10m以下跨径的简易结构桥梁约占60%，跨径在10～20m间的约占31%。若将桥梁按上部结构受力型式分类，约占63.5%桥梁为简支式梁、板结构，约占32.5%为拱式结构桥梁。若再详细分类，简支板桥、石拱桥、简支空心板、简支T型梁桥、砼拱桥、双曲拱桥等为我省的主要桥型（见表2）。

这些型式的桥梁，反映了我省公路桥梁的建设发展过程及目前桥梁的基本技术状况。从六十年代前期开始，我省进行了大规模的木危桥改建，当时缺乏钢材，大量的木危桥改建都以石拱桥为主。由于受当时地基与基础较难施工等条件的限制，造成了这类桥梁普遍存在基础下沉的后遗症———石拱圈开裂，尤其是淤泥地基及轻台坦拱情况更甚。六十年代后期至七十年代，盛行建设轻型、装配，节约木材为主的双曲拱桥。这种轻型拱式桥梁，在大规模建设时其设计还处于摸索完善阶段，存在如断面尺寸、型式、材料组成、配筋率等诸多技术问题，导致建成及使用后，出现了拱圈下沉变形和开裂脱离等问题。这时期建设的双曲拱桥梁，技术标准低、技术状况差，是八十年代后桥梁改造的重点桥型。八十年代以后，广东省公路建设进入了高峰时期，这时期建设的桥梁，大多数是以钢筋混凝土结构为主。上部结构多采用简支式的梁、板结构，下部结构多采用钻孔灌注桩基及柱式墩台。这些桥梁技术标准较高，整体技术状况也较好，但不断出现钻孔灌注桩基损坏，桥面系损坏等问题。

从统计结果看（表3），双曲拱桥、圬工拱及钢筋混凝土结构的T梁、空心板等桥梁其坏桥率较高。

1.2常见病害

1.2.1石拱桥及砼圬工板拱桥的常见病害

（1）主拱圈拱顶横向开裂。在主拱圈的拱顶处有一道贯穿拱宽的主裂缝，缝两侧有明显的高差及错位，主要由于墩台下沉所致。

（2）主拱圈拱顶段横向开裂。在主拱圈的拱顶段出现1～2条贯穿桥宽的裂缝，缝两侧无明显的高差，主拱顶有轻微的下沉，主要由于墩台滑移或转动所致。

（3）主拱圈纵向开裂。裂缝从拱脚处开始向拱顶及向外斜向发展，主要由于墩台横向不均匀下沉所致。若属桥台侧沉，一般还会伴随台侧墙的竖斜向开裂。

（4）主拱圈斜向开裂。裂缝从拱脚及墩台外侧处开始，向斜对角方向发展，主要由于对向墩台同侧横向下沉所致。

（5）主拱圈纵向开裂。裂缝从拱顶处开始向两拱脚方向发展，主要由于同跨两墩台同侧下沉所致。

（6）桥面破损、拱上填料积水，引起拱上侧墙鼓胀或脱离开裂。或在车辆作用下，因拱圈受力不均匀，引起拱圈的局部损坏。

1.2.2双曲拱桥的常见病害

（1）拱肋跨中径向开裂，多条裂缝主要分布在拱肋跨中部分，约在1/4～3/4L（L为跨径）范围内，裂缝从肋两侧面下缘向上延伸发展。主要原因是：拱肋截面太薄弱，强度不足，在正弯矩作用下，导致肋下缘开裂；或由于墩台产生水平位移，使拱顶区的正弯矩加大，使肋下缘开裂。这种情况一般还会伴随主拱圈拱顶的明显下沉变形（见图1）。

（2）拱脚处拱肋径向开裂。在拱座与拱脚交接处产生1～2道较宽的横向裂缝，或在拱脚区附近产生数条由肋上缘向下发展的径向裂缝。主要原因是截面强度不足，在负弯矩作用下开裂，或因墩台下沉、水平位移所致（见图1）。

（3）拱顶处拱波顶纵向开裂。裂缝一般沿跨径方向延伸发展，裂缝宽度一般较宽。主要原因是主拱圈横向联系刚度不足，主拱肋产生移动或转动所致。一般情况下，桥越宽、拱波的矢跨比越小，以及横向联系越弱，这类裂缝越易产生。

（4）拱肋与拱波结合面的脱离开裂。裂缝一般分布在拱顶区段和拱脚区段，主要是由于墩台出现移动，肋波结合面拱顶段拉应力增大及拱脚段剪应力增大所致（见图2）。

（5）主拱圈的过量变形。主要表现在拱顶下沉以及1/4拱处的过大上凸，使拱轴线呈“M”型。一般是由于主拱圈刚度不足；桥面铺装层增厚，恒载增大；以及墩台的下沉、移动等诸多原因所引起。一般情况下，主拱圈变形过大，伴随着会产生拱上侧墙鼓胀、开裂，腹拱结构开裂损坏，乃至主拱肋开裂等病害。

1.2.3其它砼拱式桥梁的常见病害

（1）空腹式钢筋混凝土拱桥，在拱脚段的拱上立柱及拱上结构出现开裂损坏，主要是由于主拱过大挠度或变形所致。

（2）钢筋混凝土刚架拱桥的上弦杆及大、小节点处出现竖向或斜向裂缝，主要是由于构件配筋错误或超载所致。

（3）钢筋混凝土刚架拱桥的主拱肋与桥面板结合处开裂脱离，引起桥面的开裂损坏。

1.2.4简支式桥梁上部结构常见病害

（1）钢筋混凝土简支T型梁桥主要的病害有：预制拼装T型梁的横隔梁搭接缝处开裂损坏；预制拼装T型梁翼板搭接处的开裂损坏，引起桥面纵向开裂；L≥20mT梁跨中腹板下缘弯曲裂缝；T梁支座附近腹板斜向裂缝。

（2）空心板主要病害有：预应力空心板拼装后，各板下挠度不一，板下支座不平、脱空，桥横向联系差，使桥面经常开裂损坏。预应力空心板的板下缘角处，混凝土开裂、脱落，出现崩角（图3）。

（3）钢筋混凝土板桥在桥较宽的情况下，出现板底纵向及斜向开裂，一般与墩台下沉、板配筋错误等原因有关。

1.2.5简支式桥梁下部结构常见病害

简支结构桥梁墩台产生过量的下沉、侧向沉降及转动，不但会使墩台结构本身开裂，同时还会使上部结构的支座出现异常或变形，使桥面伸缩缝损坏，以及引起桥面线型的变化，严重者还会使上部梁端产生挤压破坏。

（1）重力式墩台帽在支座下处局部开裂，一般裂缝从支承垫石开始，从上向下发展（见图4）。

（2）U型桥台侧向竖斜向开裂，一般是侧墙基础不均匀下沉所引起。

（3）双柱式墩台下地梁竖向开裂，或多柱式墩台盖梁产生自上向下的垂直裂缝，或在柱与盖梁交接处桩产生环向裂缝。一般均是因桩基产生不均匀下沉所引起。

1.2.6钢筋混凝土桥梁常见的钢筋锈蚀病害

（1）钻孔灌注桩基础，因河床冲刷下降，桩与地梁交接处混凝土剥落，钢筋锈蚀。这种情况目前十分普遍。

（2）空心板因施工原因，板内露筋、钢筋锈蚀，特别是在桥面开裂漏水的情况下更甚。

（3）经常与水接触的构件，如边梁、边肋、栏杆以及临水面的墩台构件，特别是截面尺寸小的小构件和桥龄30年以上，钢筋锈蚀情况更严重。

（4）经常与特殊环境如污水、工业废水、海水等接触的桥梁构件，钢筋较易锈蚀。

2.2.7预应力结构及箱形桥梁常见病害

（1）预应力结构的锚固构造开裂主要有：先张法预应力梁端锚固处附近混凝土的局部劈裂，后张法预应力锚固处的斜向裂缝，箱梁底板在连续力筋锚固齿板后面的横向裂缝。

（2）预应力梁的腹板与下翼板交界处、腹板侧面及梁的下翼缘等处的纵向开裂。

（3）多次浇筑的箱梁腹板、顶板底部产生的竖向或横向的收缩裂缝。

（4）T构连续梁等主跨负弯矩区，以及箱梁悬翼板顶面的桥面开裂。

（5）大跨度连续箱梁的大吨位点式支座工作性状的不确定性、或损坏，引起箱梁相关的病害。

2主要病害的整治及其方法

2.1桥梁受损基础的加固及防护

广东省约占75%的桥梁是修建在江河之上，最近十几年由于自然环境的变化以及随着土木工程大规模建设，需大量地采挖河砂。目前各河流河床面（特别是中上游）均出现急剧的下降趋势，多数下降达3～4m，甚至5～6m，导致了约占20%的桥梁的基础受到不同程度的损坏，同时也造成了桥梁水毁情况的日益严重。对桥梁受损基础的整治是目前我省桥梁养护工作的重点之一。多数受损情况较严重的明挖浅基础桥梁，因桥梁建设标准较低，桥龄较长，应结合桥梁新改建进行整治。对于八十年代后修建的桥梁，多数以桩基础为主，整治时应采取受损桩基加固及对河床进行防治等综合方法整治。

2.2对桥梁的桥面系损坏及时进行维修

目前我省桥梁养护工作另一个重点是对损坏的桥面系及时进行维修及整治。桥梁的桥面系损坏如桥面开裂、伸缩缝的损坏，以及人为增加桥面铺装层厚度，造成恒载大量超载等情况十分普遍，原因也较复杂。桥面开裂损坏既有车辆轴载大量超载造成的损坏，又有建设时设计、施工留下的隐患，也有后期养护上的不及时引起的损坏恶化。桥面伸缩缝损坏的主要原因有：伸缩缝造型不对、伸缩缝产品及安装不良、桥梁上部结构及支座异常、墩台下沉移动等。维修时应找准原因，及时治理。

2.3桥头“跳车”现象的治理

桥梁与引道连接不平顺，桥台后填土过量下沉，引起行车在桥头“跳车”，使桥梁交通功能受到影响。要解决“十桥九跳”的现象，是一项长期及艰巨的任务。桥台的作用除了承受上部结构传下的荷载外，更主要的功能是保证台后填土的竖向及侧向的稳定，这是一个不论在设计、施工及后期养护上都容易被忽略的问题。台后填土的稳定，主要与填土高度、桥台造型、地基处理、施工时填土的选料及压实、桥头排水系统设置等有关。对桥头跳车现象的后期整治，可采用增加台后填土支挡，更换填料，地基加固等措施予以处理。

2.4加固稳定性差的桥梁地基基础

广东地处沿海，地基较为软弱。桥梁地基基础稳定性差，是引起桥梁结构损坏的主要原因。通过调查，大多数恒载比重大的圬工拱式桥梁，其损坏原因较为单纯，就是基础的过量下沉移动，引起上部结构开裂损坏。也有相当数量的梁式结构桥梁，因地基基础沉降，出现支座异位，引起上部结构开裂及桥面伸缩缝的常年损坏，同时严重者还会引起墩台及墩台框架本身的开裂。对此类桥梁病害的处理，应先“固”本，再治“标”。

2.5轻型拱式桥梁的损坏及加固

轻型拱式桥梁如双曲拱、刚架拱、轻型肋拱等桥梁，因截面尺寸较小及恒载比重较小，对活载较敏感。在目前车辆严重超载运输及车辆荷载不确定性增大的状况下，上部结构如主拱圈、拱上立柱、排架、腹拱、桥面板、侧墙等构件出现开裂损坏。这些桥梁的损坏，除了超载原因外，还与主拱肋等主要承重构件刚度不足，挠度变形过大，以及基础的下沉位移等原因有关。对这类桥梁的病害进行整治，应先查清引起损坏的主要原因，再对“症”处理。一般应以加固地基基础，增强主要承重构件的刚度以及加强整桥的横向联系为主要措施。

2.6桥梁钻孔桩基础病害的处理

桥梁钻孔桩基础，特别是软基及摩擦桩基的过量下沉以及桩身的损坏，是我省目前主要的桥梁病害之一。桥梁桩基础因受特定钻孔灌注施工工艺的影响，无论其承载能力、桩基质量及其耐久性均存在较大的不确定性。特别是在软土层较厚处，采用摩擦桩计算模式，以及大孔径、深桩基础及施工过程操作不良等情况尤甚。成桥后主要表现在墩台过量下沉，引起上部结构的相关病害。桩基因河床下降而外露部分，出现桩基的“缩颈”及露筋锈蚀。对于桩基承载能力明显不足，长时间下沉不稳定的桥梁，应采用加桩、补桩等办法予以加固。对桩基损坏、桩身截面减少者，可采用于损坏处增大截面的“包”桩加固方法处理。

3总结

总之，对地质灾害进行治理、防护前，要首先了解灾害体的性质、范围、受灾体型、分布特点以及活动条件等因素，在此基础上，针对性的选择防治措施，进而对工程规模进行合理设计，依照设计原则对防治工程急性科学设计、规划和实施。由于旧桥的地质条件和基础整体较薄弱，可能发生严重安全隐患。尤其是在积水后，受到水的长期、反复作用因素影响，易诱发桥梁地基灾害，并给桥梁的正常使用产生较大威胁。因此，为提高桥梁正常使用率，降低桥梁地基灾害的发生，需要有效解决其中存在的问题，并根据问题制定积极、有效的防护、加固处理措施。

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