劉小帽

（上海同豐工程咨詢有限公司，上海 200444）

0 引言

目前，國內(nèi)對橋梁結(jié)構(gòu)影響最多的因素以洪災(zāi)為主，以呼倫貝爾某橋為例，該橋受到洪水沖擊后應(yīng)急搶修與橋梁檢測工作同步進行，在保證安全的情況下，確保道路交通在最短的時間內(nèi)恢復(fù)，最大程度地降低洪水對人民工作生活的影響，為后續(xù)洪災(zāi)后橋梁結(jié)構(gòu)安全評估提供一個參考。

1 工程概況

2021 年7 月，內(nèi)蒙古呼倫貝爾莫力達瓦達斡爾族自治旗境內(nèi)連降暴雨，境內(nèi)開放式溢洪道永安水庫、新發(fā)水庫相繼出現(xiàn)決口、垮壩，致使新發(fā)水庫下游1.7km 處的G111 國道那吉屯至尼爾基段一級公路發(fā)生水毀，形成長達1.3km 的洪峰過水路段，因洪水量大、峰急，公路路面、路基及交通設(shè)施受災(zāi)損毀嚴重，交通中斷（見圖1）。

圖1 洪水時橋梁現(xiàn)場實景照

該橋為一座偏東西走向的7 跨先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁橋。橋梁分為左、右兩幅，每幅橋梁全長均為148.0m（2 聯(lián)），跨徑組合為3×20.0m+4×20.0m。上部結(jié)構(gòu)每幅每跨均由4 片預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁組成，下部結(jié)構(gòu)橋臺采用肋板式，基礎(chǔ)采用6 根直徑1.20m 嵌巖樁，樁長10m；橋墩采用柱式橋墩，墩身為鋼筋混凝土圓形立柱，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注嵌巖樁，1#～3#墩基礎(chǔ)采用2 根直徑1.40m 鉆孔灌注樁，樁長為10.0m；4#墩基礎(chǔ)采用2 根直徑1.40m 鉆孔灌注樁，樁長為11.0m；5#和6#墩基礎(chǔ)采用2 根直徑1.40m 鉆孔灌注樁，樁長為14.0m；該橋建于2016 年，設(shè)計荷載等級為公路-I 級。

2 應(yīng)急搶修監(jiān)控

為了確保G111 線交通的快速恢復(fù)，管養(yǎng)單位對沖毀的橋頭引道采取雙側(cè)填筑碎石土進行應(yīng)急搶通，由于時間緊迫，碎石土均為自然填筑未進行分層碾壓?，F(xiàn)場碎石土一次性填筑高度達12m，橋臺前后填土若存在高差則會對橋臺結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的側(cè)向土壓力，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受力而產(chǎn)生變位。同時，橋臺后部大量填土極易形成“盆式沉降”，可能對橋臺產(chǎn)生不利影響，為了避免引道的搶通工作對橋梁造成結(jié)構(gòu)性損傷，現(xiàn)場對橋臺進行了變位監(jiān)測（見表1）。

表1 現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析匯總表

變位監(jiān)測原理：現(xiàn)場在右幅橋7—3#橋臺肋板底部埋設(shè)2 個小棱鏡測點，在離測點一定距離處架設(shè)全站儀進行坐標測量，通過三維坐標數(shù)據(jù)的變化來間接推斷橋臺的變位情況。

監(jiān)測結(jié)果表明，目前，橋臺結(jié)構(gòu)平面變位和豎向變位均較小，應(yīng)急搶修未對橋梁結(jié)構(gòu)造成明顯的損傷，在后期運營過程中應(yīng)加強監(jiān)控[1]。

3 病害檢查

缺陷檢查主要分為受洪水直接影響而產(chǎn)生的病害和橋梁在日常運營中所產(chǎn)生的病害。

3.1 受洪水直接影響而產(chǎn)生的病害

第一，橋頭引道受損嚴重，平均沖刷深度達12.0m。第二，橋臺臺身裸露，橋臺承臺以下樁基沖刷深度達3.0m，占總樁長的30%。第三，橋下河床較原設(shè)計河床有明顯下降，沖刷深度最高達6.0m（6#橋墩處），1#～6#橋墩基礎(chǔ)均產(chǎn)生了不同程度的沖刷，其中以3#～6#橋墩沖刷尤為明顯，樁基礎(chǔ)最大沖刷深度為5.5m（右幅6—2#立柱處），樁基礎(chǔ)沖刷深度占總樁長的39.3%（見圖2）。目前，5#、6#橋墩基礎(chǔ)部分混凝土剝落，鋼筋外露銹蝕，剝落最大深度達35cm，局部形成空洞[2]。

圖2 7#橋臺肋板臺身完全裸露和右幅6—2#橋墩基礎(chǔ)沖刷

3.2 橋梁在日常運營中所產(chǎn)生的病害

主要包括橫隔板表面豎向裂縫、構(gòu)件局部混凝土破損銹脹、橋面鋪裝縱向裂縫等，未發(fā)生明顯的結(jié)構(gòu)性病害。

3.3 小結(jié)

從病害檢查結(jié)果來看，洪水并未對橋梁上部結(jié)構(gòu)及橋面系造成明顯損害，主要對橋梁引道路面及下部結(jié)構(gòu)樁基礎(chǔ)造成了明顯的損害，應(yīng)及時進行專項加固維修[3]。

4 下部結(jié)構(gòu)荷載試驗

病害檢查結(jié)果表明，目前，該橋下部受洪災(zāi)影響較大，承載能力可能受到削弱，不能滿足原設(shè)計荷載的安全承載要求，故試驗主要針對該橋下部結(jié)構(gòu)進行[4]。

對該橋受損最為嚴重的7#橋臺及6#橋墩進行靜壓試驗。靜載試驗選取左幅橋7#橋臺及右幅橋6#橋墩進行，并各設(shè)置1 個水準點，左幅橋7#橋臺測點布置在7—1#肋板處，右幅橋6#橋墩測點布置在6—2#立柱處，由此來判斷基礎(chǔ)的承載能力，采用精密水準儀對其進行沉降測量。靜壓試驗荷載采用4 輛重約400kN 的三軸載重貨車作為試驗荷載。

4.1 試驗結(jié)果分析

首先計算荷載在墩臺上產(chǎn)生的最大豎向反力，將此荷載用加載車輛進行等效，測試斷面靜載試驗效率系數(shù)見表2。

表2 下部結(jié)構(gòu)靜壓試驗效率系數(shù)

靜載試驗效率滿足《公路橋梁荷載試驗規(guī)程》（JTG/T J21-01—2015）規(guī)定的靜載試驗效率0.95～1.05 的要求。

下部結(jié)構(gòu)靜壓時間-沉降量統(tǒng)計結(jié)果見表3、表4和圖3、圖4，殘余變形結(jié)果見表5。

表5 墩臺沉降相對殘余變形

圖4 右幅橋6#橋墩測點時間-沉降曲線

表4 右幅橋6#橋墩試驗荷載作用下沉降變化值

圖3 橋臺時間—沉降曲線

表3 7#橋臺試驗荷載作用下沉降變化值

在持荷90min 內(nèi)，7#橋臺最大沉降量為0.44mm，6#橋墩立柱最大沉降量為0.41mm，且沉降達到穩(wěn)定。卸載后7#橋臺和6#橋墩殘余沉降量分別為0.02mm和0mm，相對殘余為4.5% 和0.0%，滿足相關(guān)規(guī)范的要求。

4.2 試驗結(jié)論

綜合以上靜壓試驗結(jié)果，可得出以下結(jié)論：在正常使用極限狀態(tài)下，目前，該橋下部結(jié)構(gòu)橋臺基礎(chǔ)承載能力能夠滿足原設(shè)計荷載的正常使用要求[5]。

5 全橋結(jié)構(gòu)理論計算

對該橋上部結(jié)構(gòu)小箱梁、下部結(jié)構(gòu)橋墩蓋梁、橋墩立柱、樁基礎(chǔ)等構(gòu)件進行檢算，檢算結(jié)果表明上部結(jié)構(gòu)承載能力能夠滿足原設(shè)計荷載的安全承載要求，下部結(jié)構(gòu)承載能力較理論狀態(tài)存在一定程度的降低，亦能滿足原設(shè)計荷載的安全承載要求[6]。

6 結(jié)論

第一，此次洪水主要對該橋下部結(jié)構(gòu)樁基礎(chǔ)產(chǎn)生了較大的影響，對橋梁結(jié)構(gòu)的安全運營造成極大的安全隱患。橋梁上部結(jié)構(gòu)、支座、橋面等受洪水影響較小，且日常運營過程中未產(chǎn)生明顯的結(jié)構(gòu)性病害，技術(shù)狀況較好。

第二，橋梁靜載試驗及理論計算結(jié)果表明，該橋能滿足原設(shè)計荷載的安全承載要求。

第三，應(yīng)急搶修過程雖未對橋梁結(jié)構(gòu)造成明顯的損傷，后期應(yīng)加強監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，同時對下部結(jié)構(gòu)存在的病害應(yīng)及時進行專項維修，確保橋梁安全運營。

第四，該橋采取現(xiàn)場應(yīng)急搶修與結(jié)構(gòu)安全檢測同步進行，最大程度降低了洪水對居民日常出行的影響，同時為后續(xù)洪水后橋梁結(jié)構(gòu)安全運營評估提供了參考和借鑒，可通過對橋梁結(jié)構(gòu)的病害進行詳細檢查，并通過荷載試驗、理論等方式來判斷橋梁是否滿足安全運營，加固單位可出具有效的加固方案。