王 濤

(安徽省公路工程檢測中心；橋梁與隧道工程檢測安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230051)

0 引 言

黃山市橫江大橋全長340.0 m，由5孔雙曲拱橋和5孔空腹式圬工拱橋通過過渡墩組合而成，跨徑布置為(自北向南)30 m+3×45 m+30 m+5×20 m，橋梁全寬18.5 m，行車道寬14.0 m，于1988年建成通車。2020年汛期，該地區(qū)遭遇強(qiáng)降雨,造成多地不同程度受災(zāi)，部分地區(qū)出現(xiàn)洪澇，致使多座橋梁遭受不同程度受損。

為掌握橫江大橋遭受強(qiáng)降雨后的整體工作狀況，特別是水下基礎(chǔ)實(shí)際工作狀態(tài)，根據(jù)《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》(JTG H11—2004)[1]和《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTG D60—2015)[2]的規(guī)定，對該橋橋墩基礎(chǔ)開展水下探摸檢測工作，查明水下沖刷情況，檢查橋墩基礎(chǔ)存在的隱患和缺陷，了解橋梁基礎(chǔ)的實(shí)際工作狀態(tài)，評估橋梁基礎(chǔ)狀況，為橋梁維修、管理提供技術(shù)依據(jù)。

1 檢測內(nèi)容及方法

1.1 檢測內(nèi)容

本次檢測主要對黃山市橫江大橋2#、3#、4#三個位于水中的橋墩(其余橋墩均位于陸地上，故不需進(jìn)行水下檢測)進(jìn)行水下探摸檢測，查明水下基礎(chǔ)的缺損狀況、沖刷情況，了解橋墩基礎(chǔ)位于水下部分的病害情況，掌握病害的具體位置和尺寸，為結(jié)構(gòu)的后期維修加固提供必要和翔實(shí)的資料[3]。根據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG/T H21—2011)[4]對橋墩基礎(chǔ)的技術(shù)狀況進(jìn)行評定。

1.2 檢測方法

本次檢測采用的是水下目視檢測法(水下探摸法)，該方法依據(jù)《公路橋梁水下構(gòu)件檢測技術(shù)規(guī)程》(T/CECS G:J56—2019)[5，6]對橋梁水下構(gòu)件檢測的相關(guān)要求進(jìn)行。水下目視檢測法是一種純粹的人工作業(yè)法，由潛水員攜帶水下攝影機(jī)潛入水底對檢測區(qū)域進(jìn)行全方位拍攝，并逐個摸索檢測區(qū)，切身感受是否出現(xiàn)裂痕或破損等病害[7]。

水下探摸和攝像檢查時由潛水員穿著管供式輕型空氣潛水設(shè)備，手持彩色水下渾水?dāng)z像機(jī)鏡頭，在水下按照技術(shù)人員預(yù)先確定的檢查方向和順序，逐一對橋墩進(jìn)行水下檢查，如圖1所示。通過潛水員對被檢結(jié)構(gòu)的水下探摸，并結(jié)合陸上技術(shù)人員對水下攝像機(jī)鏡頭上傳的同步跟蹤監(jiān)視器畫面共同判斷被檢結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀況；對缺陷部位或有疑似缺陷部位進(jìn)行重點(diǎn)探摸和錄像，同時由潛水員在水下對該缺陷部位尺寸進(jìn)行測量，陸上技術(shù)人員配合記錄缺陷所在位置。水下檢查完成后，根據(jù)文字記錄和影像資料整理出相應(yīng)的文字報告[8]。

圖1 潛水員入水檢查橋墩基礎(chǔ)

水下檢查時須在流速較小的情況下進(jìn)行，檢查區(qū)域位置無船舶?？?，合理規(guī)劃檢查路線，確保檢查全面。檢查前，根據(jù)橋梁平面圖、技術(shù)要求、實(shí)地環(huán)境并結(jié)合檢查內(nèi)容，確定潛水員在水下按照從上游往下游進(jìn)行檢查，橋墩一側(cè)檢查完成后返回上游再從另一側(cè)檢查至下游。潛水員按序逐一進(jìn)行檢查時，及時將檢查結(jié)果在平面圖上相應(yīng)位置進(jìn)行標(biāo)示。

由于部分橋墩長期處于水下或水位變動區(qū)，其表面大多有水生生物及附著物，因此在對橋墩水下部分及承臺進(jìn)行探摸檢查和錄像前，用高壓水槍對橋墩結(jié)構(gòu)混凝土表面進(jìn)行沖洗，清除混凝土表面的寄生物及附著物，清洗工作完成后，對橋墩混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行水下探摸和錄像。水下探摸步驟包括：①設(shè)備及人員準(zhǔn)備；②橋墩表面清理；③水下錄像；④資料整理。

2 檢測設(shè)備

檢測現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際情況配備了一套能適合于各種不同環(huán)境的水下檢查設(shè)備，其主要特點(diǎn)是輕便靈活，提高現(xiàn)場檢測效率。設(shè)備主要包括：一臺電動潛水空壓機(jī)、一臺發(fā)電機(jī)、一套攝像機(jī)、兩套KMB-28潛水裝具。下水檢測的潛水員均具有潛水資質(zhì)證書。潛水裝具選用進(jìn)口的KMB-28輕裝潛水設(shè)備，科比摩根28B潛水面罩。本次水下檢查所處河道內(nèi)河水渾濁，考慮到水下成像后的清晰度，采用中國船舶重工集團(tuán)公司七五試驗(yàn)場的SXD-Ⅲ BFR/B型水下電視，配備SXD-103型清水、渾水兩用水下攝像機(jī)，適合各種水質(zhì)的水下細(xì)部檢查，如圖2所示。SXD-Ⅲ BFR/B型水下電視具有下列功能：①水下照明攝像及視頻信號處理；②圖像時間日期字幕疊加及英文字符鍵盤輸入；③深度測量顯示；④水下燈光連續(xù)調(diào)整；⑤水下電話；⑥視頻輸入輸出，音頻輸入輸出；⑦圖像微波傳輸。

圖2 手持水下攝像機(jī)、水下電視主機(jī)

3 檢測結(jié)果

3.1 2#橋墩檢測情況

2#橋墩為圓端形混凝土重力式結(jié)構(gòu)，上游墩頭部位河床最深處水深3.8 m，第一層擴(kuò)大基礎(chǔ)臺階位于水下3.0 m處，臺階寬45 cm。從上游往下游河床逐漸抬高，至下游墩尾處，河床部位水深2.6 m，擴(kuò)大基礎(chǔ)臺階被砂石覆蓋。2#橋墩墩頭、墩尾各檢查1個斷面，左側(cè)檢查了8個斷面，右側(cè)檢查了11個斷面，橋墩混凝土結(jié)構(gòu)良好，無沖刷損壞現(xiàn)象，橋墩兩側(cè)河床上均為圓形卵石堆積。

3.2 3#橋墩檢測情況

3#橋墩為圓端形混凝土重力式結(jié)構(gòu)，上游墩頭部位河床最深處水深4.2 m。水下3.3～3.8 m處可見第一層基礎(chǔ)平臺，基礎(chǔ)平臺為石料堆砌結(jié)構(gòu)，寬48～60 cm，側(cè)面不平整。從上游往下游河床逐漸抬高，至下游墩尾處，河床部位水深3.1 m，墩尾處可見橋墩澆筑立模模板和模板加固木方。3#橋墩墩頭、墩尾各檢查1個斷面，左側(cè)檢查了6個斷面，右側(cè)檢查了5個斷面，共計檢查了13個斷面，橋墩混凝土結(jié)構(gòu)良好，無沖刷損壞現(xiàn)象，橋墩兩側(cè)河床上均為圓形卵石堆積。

3.3 4#橋墩檢測情況

4#橋墩為矩形砌體重力式結(jié)構(gòu)，上游墩頭部位河床最深處水深5.8 m。水下可見三層擴(kuò)大基礎(chǔ)臺階，第一層位于水下約3 m處，平臺寬48 cm；第二層位于水下約4 m處，平臺寬47 cm；第三層位于水下約5 m處，平臺寬52 cm；均為砌體結(jié)構(gòu)。從上游往下游河床逐漸抬高，至下游墩尾處，河床部位水深3.1 m。4#橋墩墩頭、墩尾各檢查1個斷面，左側(cè)檢查了3個斷面，右側(cè)檢查了5個斷面，共計檢查了10個斷面，橋墩砌體結(jié)構(gòu)良好，無沖刷損壞現(xiàn)象，橋墩兩側(cè)河床上均為圓形卵石堆積。

三座橋墩間河床地勢平緩，水深在3.0～3.5 m，無明顯沖坑。根據(jù)現(xiàn)場檢查情況，上游水位略高于下游水位。

4 檢測結(jié)果及建議

通過對黃山市橫江大橋三座橋墩進(jìn)行水下探摸，檢測結(jié)果如下：

(1) 2#、3#、4#橋墩水下結(jié)構(gòu)外觀良好，無沖刷損壞現(xiàn)象，綜合評定2#、3#和4#橋墩技術(shù)狀況等級為1類。

(2) 由于橋墩阻擋了部分水流，使得水流繞橋墩而過，改變了原有的水流流場狀態(tài)，導(dǎo)致橋墩上游墩頭部位河床局部沖刷。2#、3#橋墩截面形式為圓端形，與周邊河床相比，上游墩頭部位沖刷深度為1 m左右。4#橋墩截面形式為矩形，墩頭部位沖刷深度為2.8 m左右。矩形截面水流繞流時不平順，導(dǎo)致墩頭部位沖刷較2#、3#墩嚴(yán)重。

建議：①在4#橋墩墩頭部位適當(dāng)拋石防護(hù)；②加強(qiáng)橋梁運(yùn)營期安全監(jiān)測。

5 結(jié)束語

橋梁的安全運(yùn)營對于區(qū)域交通的通暢起著十分重要的作用，橋梁基礎(chǔ)病害嚴(yán)重危害橋梁的安全運(yùn)營。一方面,橋梁水下基礎(chǔ)屬于隱蔽工程，即使受損也不易觀察到。另一方面，水下基礎(chǔ)在役期間長期承受水流的沖刷作用,施工時的小缺陷常會使得其結(jié)構(gòu)劣化程度加重加速。一旦后期管養(yǎng)單位的檢測養(yǎng)護(hù)不及時，橋梁結(jié)構(gòu)便會產(chǎn)生危害極大的安全事故[9]。

由于車輛荷載、溫度和其他環(huán)境因素的作用，以及材料本身某些特性隨時間變化的影響，橋梁結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)、承載能力、耐久性能和橋梁整體性能一般都在逐漸退化，而橋梁水中墩柱及基礎(chǔ)由于所處的工作環(huán)境更為復(fù)雜(河床沖刷、污水侵蝕、漂流物及船舶撞擊、墩柱及基礎(chǔ)的先天不足、潮汐及汛期水位變化引起的干濕交替作用等)，使得水中橋梁墩柱的結(jié)構(gòu)劣化程度及速度較陸地的墩柱及橋梁上部結(jié)構(gòu)更為嚴(yán)重。尤其是水中墩柱、基礎(chǔ)非一般的橋梁普查、檢測技術(shù)所能觸及，無法掌握其運(yùn)營狀況，其技術(shù)狀況好壞尤為有關(guān)各方所深慮。因此，在橋梁運(yùn)營一段時間后對橋梁水中基礎(chǔ)進(jìn)行專項(xiàng)檢測是十分必要的[10]。