淺析橋梁墩臺(tái)與基礎(chǔ)的維修加固

摘要：簡(jiǎn)要論述了墩臺(tái)與基礎(chǔ)在橋梁工程中的重要性及其在整個(gè)橋梁使用周期中所能遭受到的不利因素，提出了墩臺(tái)與基礎(chǔ)常見的病害類型及其維修加固方案，最大限度的降低了橋梁運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn)，體現(xiàn)了新時(shí)期以人為本的基本理念。對(duì)養(yǎng)護(hù)單位、設(shè)計(jì)單位及施工單位均有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：墩臺(tái)與基礎(chǔ);維修加固;綜合修整;承載能力。0

引言墩臺(tái)和基礎(chǔ)是橋梁的重要組成部分，是直接承受橋梁上部結(jié)構(gòu)的荷載，同時(shí)將荷載傳遞給地基的受力結(jié)構(gòu)。在長(zhǎng)年使用過程中，不僅要抵抗受到永久作用、可變作用、偶然作作用和地震作用，還要抵抗耐久性因素產(chǎn)生的影響，經(jīng)過多年使用后，將會(huì)出現(xiàn)不同程度的損壞，產(chǎn)生各種缺陷，必須及時(shí)進(jìn)行維修加固。1

墩臺(tái)基礎(chǔ)的維修墩臺(tái)的維修主要包括：清除墩臺(tái)頂面污穢和防止頂面積水;對(duì)砌縫砂漿脫落處進(jìn)行勾縫，處理風(fēng)化表面;修補(bǔ)局部表面破損，修整鑲面;處理裂紋;處理因砂漿流失而造成的內(nèi)部空洞現(xiàn)象;對(duì)風(fēng)化、破損和裂紋等病害進(jìn)行綜合修整;修整損壞的支承墊石;墩臺(tái)變位的觀測(cè)和處理;改善臺(tái)后排水設(shè)備等。1

勾縫圬工砌體墩臺(tái)身出現(xiàn)砌縫砂漿松散脫落的病害時(shí)，就需要重新勾縫。勾縫時(shí)，可用手鑿或風(fēng)動(dòng)鑿子鑿去已破損的灰縫，深3～5cm，用壓力水徹底沖洗干凈，然后用水泥砂漿重新勾縫。勾縫前先刷一層純水泥漿使砂漿與砌石能很好地結(jié)合。勾縫宜用凹形縫，以抵抗風(fēng)化較為耐久。2

表面局部修補(bǔ)當(dāng)圬工表面局部損壞、脫落不太嚴(yán)重時(shí)，可以將破損部分清除，鑿毛洗凈，然后用水泥砂漿分層填補(bǔ)至需要厚度，并將表面抹平。當(dāng)損壞深度和范圍較大時(shí)可在新舊混凝土結(jié)合處設(shè)置牽釘，必要時(shí)掛鋼筋網(wǎng)，立好模板澆灌混凝土。3

鑲面石修理墩臺(tái)身鑲面石破損時(shí)，可以個(gè)別更換或換以預(yù)制混凝土塊。如鑲面石僅松動(dòng)而沒有破碎，可采用搗墊半干硬性水泥砂漿的方法進(jìn)行整治。如鑲面石更換的面積很大，為了使它能很好地和原有圬工結(jié)合牢固，可在原圬工上安裝帶倒刺的套扣，用錨釘或爪釘與套扣相連來承托新的鑲面石。4

表面風(fēng)化的整治圬工表面風(fēng)化、剝落、蜂窩麻面可加M10水泥砂漿防護(hù)，如用手工抹漿，則先將風(fēng)化剝落表層徹底鑿除，并將表面鑿毛，用水沖洗干凈并保持濕潤(rùn)，然后分層抹漿，每層為10～15cm，總厚度一般為20～30cm。壓力噴漿適用于面積較大的抹面。將圬工表面處理沖洗后，在原有圬工面上每隔30～80cm插入牽釘，掛上鋼絲網(wǎng)，鋼絲直徑2.4mm，網(wǎng)格5～10cm，鋼絲網(wǎng)與表面間至少應(yīng)保持10mm的距離，然后用噴漿機(jī)噴漿。5

墩臺(tái)裂紋整治對(duì)于微細(xì)而數(shù)量較多的裂紋，可用噴漿或抹漿的方法來處理，也可涂二層環(huán)氧樹脂涂料封閉。涂刷前應(yīng)用鋼絲刷去除裂紋附近圬工表面上的污穢、油漆和灰塵，并用丙酮擦洗（如用水沖洗，則須待干燥后才能涂環(huán)氧樹脂涂料）。對(duì)于一般的表面裂紋，可采用環(huán)氧樹脂砂漿或環(huán)氧膩?zhàn)幽佈a(bǔ)。2

基礎(chǔ)局部沖空或破損的修補(bǔ)位于水下部位破損基礎(chǔ)的修補(bǔ)，應(yīng)根據(jù)水深和地質(zhì)情況采用不同的修補(bǔ)方法。1

水深較淺的基礎(chǔ)采用草袋圍堰隔水，將基礎(chǔ)周邊的水抽干后，直接澆注混凝土或砌石填補(bǔ)沖空和破損部分，恢復(fù)基礎(chǔ)的整體性。2

水深較大的基礎(chǔ)一般采用不抽水直接澆注水下混凝土的維修方法。首先，將預(yù)制拼裝的鋼筋混凝土薄壁套箱圍堰下沉到損壞處附近河底，然后在套箱與橋墩間澆注水下混凝土，以包裹損壞或沖空處，恢復(fù)基礎(chǔ)的整體性。水深在3m以上時(shí)，亦可采用以麻袋盛裝干硬性混凝土（每袋裝置量為麻袋容積的2/3），通過潛水作業(yè)將袋裝混凝土分層填塞沖空部分，后加的袋裝混凝土的堆積寬度要比原基礎(chǔ)寬0.2～0.4m。當(dāng)基礎(chǔ)置于風(fēng)化巖石上，基底外緣已被沖空時(shí)，應(yīng)及時(shí)清除表面嚴(yán)重風(fēng)化部分。在淺水時(shí)，填以混凝土，并將周圍風(fēng)化地基用水泥砂漿封閉。在深水時(shí)，要采取潛水作業(yè)，并鋪以袋裝干硬性混凝土。3

鋼筋混凝土灌注樁和打入樁基礎(chǔ)受水沖刷、侵蝕時(shí)，應(yīng)首先檢查樁身?yè)p傷程度，并用水泥砂漿修補(bǔ)到原來狀態(tài);如樁身有空洞，可灌注水泥混凝土進(jìn)行修復(fù);當(dāng)出現(xiàn)鋼筋外露銹蝕、樁身縮頸時(shí)，應(yīng)采用外包混凝土進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng);同時(shí)，在被沖刷的樁基周圍拋填大塊石、石籠護(hù)底或鐵筋混凝土石塊防護(hù)，以免繼續(xù)沖刷。當(dāng)河床受到水流沖刷而危及橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)時(shí)，必須采取防護(hù)措施。根據(jù)河床地質(zhì)情況及沖刷范圍的不同，選擇可靠的防護(hù)方法。3

墩臺(tái)基礎(chǔ)的加固基礎(chǔ)加固的常用方法有：擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法、增補(bǔ)樁基法（打入樁或鉆孔灌注樁）和人工地基加固（改良地基）法等。1

擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法對(duì)于基礎(chǔ)承載力不足、埋置深度太淺或沉降變形過大的石砌和混凝土剛性基礎(chǔ)，一般采用在基礎(chǔ)周圍加寬擴(kuò)大基礎(chǔ)的承載面積的方法進(jìn)行加固。擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積應(yīng)由地基強(qiáng)度驗(yàn)算確定。當(dāng)?shù)鼗鶑?qiáng)度滿足要求而缺陷僅僅表現(xiàn)為不均勻沉降變形過大時(shí)，采用擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積的加固，主要由地基變形計(jì)算來加以選定。擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法可按下列順序進(jìn)行施工：1）通常在須加寬的范圍內(nèi)先打板樁圍堰，橋梁墩臺(tái)基底土壤不好時(shí)，尚應(yīng)作必要的加固處理;2）挖去堰內(nèi)土壤;3）在堰內(nèi)把水抽干后，鋪砌石塊（漿砌）或澆筑混凝土加寬基礎(chǔ);4）要注意新舊基礎(chǔ)的牢固結(jié)合，必要時(shí)應(yīng)設(shè)置錨固連接鋼筋（植筋或膨脹螺栓），將新舊基礎(chǔ)牢固地結(jié)合成整體。2

補(bǔ)樁基加固對(duì)于承載能力不足的樁基礎(chǔ)，一般采用在樁基礎(chǔ)的周圍補(bǔ)加鉆孔樁或打入預(yù)制鋼筋混凝土樁，并擴(kuò)大原有承臺(tái)，以提高基礎(chǔ)的承載力，增加基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。增補(bǔ)樁基法加固墩臺(tái)基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)是不需要抽水筑壩等水下施工作業(yè)，且加固效果顯著。其缺點(diǎn)是需搭設(shè)打樁架和開鑿橋面，對(duì)橋頭原有架空線路及陸上、水上交通均有影響。對(duì)單排架樁式橋墩采用打樁（或鉆孔灌注樁）加固時(shí)，如原有樁距較大（在4～5倍樁徑時(shí)），可在樁間插樁。如原有樁距較小且通航凈跨允許縮小時(shí)，可在原排架兩側(cè)增加樁數(shù)，成為三排式的墩樁。如在樁間加樁，可鑿除原有蓋梁并澆筑新蓋梁，將新舊樁頂連接起來。但此時(shí)必須檢查原有蓋梁在加樁頂部能否承受與原來方向相反的彎矩，如不能承受則必須加固原有蓋梁或重新澆筑蓋梁。加固原有蓋梁時(shí)，可在蓋梁頂部增設(shè)鋼筋。當(dāng)橋臺(tái)垂直承載力不足時(shí)，一般可在臺(tái)前增加一排樁并澆筑蓋梁，以分擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳來的壓力。打樁（或鉆孔樁）時(shí)可利用原有橋面作腳手架，在橋臺(tái)上開洞插樁。增澆的蓋梁可單獨(dú)受力，也可聯(lián)結(jié)在一起，使舊蓋梁、舊樁及新樁一起受力。3

人工地基加固基礎(chǔ)下面的天然土基松軟，或上層土壤雖好，但深層土質(zhì)不良可能引起基礎(chǔ)沉陷時(shí)，可采用人工地基加固方法，以提高地基的承載能力。人工地基加固方法很多，一般常用的有砂樁法和注漿法等。1）砂樁法當(dāng)軟弱的地基層較厚時(shí)，可用砂樁法改善地基的承載能力。加固施工時(shí)首先將鋼管或木樁打入基礎(chǔ)周圍的軟弱土層中，將樁拔出后形成孔道，然后向孔中灌注經(jīng)過干燥的粗砂，進(jìn)行搗實(shí)，形成砂樁，使土的密實(shí)度提高，間接達(dá)到加固地基的目的。2）注漿法注漿法是向基礎(chǔ)下面土層灌注水泥漿，通過水泥漿凝固硬化將松散的土層固結(jié)為具有一定強(qiáng)度的整體，以達(dá)到提高土基承載能的目的。施工時(shí)首先在基礎(chǔ)下面土層中鉆孔（直孔和斜孔）或打入管樁，形成注漿孔道，然后，通過注漿孔道，向土層注入水泥漿。4

橋臺(tái)滑移傾斜的處理1

支撐法加固1）對(duì)因橋梁墩臺(tái)的尺寸不足，難以承受臺(tái)背土壓力，向往橋孔方向產(chǎn)生傾斜或滑移的埋置式橋臺(tái)，可采取修筑撐壁法進(jìn)行加固處理。2）對(duì)于單孔小跨徑的橋臺(tái)，為防止橋臺(tái)滑移，可在兩臺(tái)之間增設(shè)水平支撐。2

增建輔助擋土墻加固對(duì)于因橋臺(tái)臺(tái)背水平土壓力過大而引起的橋臺(tái)傾斜，可在臺(tái)背加建輔助擋土墻，以增強(qiáng)橋臺(tái)的擋土能力。3

減輕荷載法筑于軟土地基上的橋臺(tái)，由于填土較高而受到較大側(cè)向土壓力作用，使橋臺(tái)產(chǎn)生前移，以致發(fā)生傾斜。一般采用更換臺(tái)背填土，減小土壓力辦法，減輕橋臺(tái)基礎(chǔ)所受荷載。5

橋梁墩臺(tái)身的加固1

實(shí)體墩臺(tái)身的加固1）當(dāng)橋梁墩臺(tái)出現(xiàn)貫通裂縫時(shí)，為防止裂縫的繼續(xù)發(fā)展，一般采用鋼筋混凝土圍帶或鋼箍進(jìn)行加固。加固時(shí)，在墩身上、中、下分設(shè)三道圍帶;其間距應(yīng)大致相當(dāng)于橋墩側(cè)面的寬度。每個(gè)圍帶的寬度，則根據(jù)裂縫分夯情況而定，一般為墩臺(tái)高度的1/10左右，厚度采用10～20cm。為加強(qiáng)圍帶與墩臺(tái)的連接，應(yīng)在墩身內(nèi)應(yīng)設(shè)置錨固連接鋼筋（植筋或膨脹螺栓）。將圍帶內(nèi)設(shè)置的鋼筋網(wǎng)與錨固連接鋼筋綁扎，然后立外模板，澆筑混凝土。2）當(dāng)墩臺(tái)損壞嚴(yán)重，如有嚴(yán)重裂縫及大面積表面破損、風(fēng)化和剝落時(shí)，可采用圍繞整個(gè)墩臺(tái)設(shè)置鋼筋混凝土護(hù)套的方法進(jìn)行加固。2

樁柱式墩臺(tái)的墩柱加固對(duì)于承載力不足或出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫的鋼筋混凝土圓形截面墩柱，一般采用纏繞粘貼高強(qiáng)復(fù)合纖維布（碳纖維或芳綸纖）的方法加固。用于纏繞纖維約束加固的膠粘劑應(yīng)符合混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)碳纖維復(fù)合材浸漬/粘貼用膠粘劑安全性能要求。對(duì)圓形墩柱環(huán)向圍束的纖維織物層數(shù)應(yīng)不少于2層;環(huán)向圍束上、下層之間的搭接寬度不應(yīng)小于50mm，纖維織物環(huán)向斷點(diǎn)的延伸長(zhǎng)度不應(yīng)小于200mm，且各條帶搭接位置應(yīng)相互錯(cuò)開。3

抗凍、抗鹽腐蝕維修加固對(duì)于水位變化處因凍融循環(huán)造成的混凝土腐蝕剝落破壞的墩柱，應(yīng)采用具有抗凍性的引氣混凝土進(jìn)行修補(bǔ)。必要時(shí)還應(yīng)采用纏繞纖維約束加固進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，提高墩柱的抗壓承載力。在海洋大氣及海（鹽）水環(huán)境的混凝土防腐蝕采用高耐久性、高抗氯離子滲透性、高強(qiáng)度以及良好工作性的高性能混凝土是基本措施，另外在混凝土表面尚可采用防腐涂層。其涂層涂裝范圍為表濕區(qū)（浪濺區(qū)及平均潮位以上的水位變動(dòng)區(qū)）和表干區(qū)（大氣區(qū)）。涂層系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)不少于10年;涂層施工時(shí)混凝土齡期應(yīng)不少于28天，并通過驗(yàn)收合格。防腐蝕涂料應(yīng)具有耐堿性、附著性和耐蝕性，底層涂料尚應(yīng)具有良好滲透能力，表層涂料尚具有耐老化性，表濕區(qū)防腐涂料應(yīng)具有濕固化、耐磨耐沖擊和耐老化等性能。涂層與混凝土粘結(jié)力不小于1.5MPa。涂層系統(tǒng)應(yīng)由底層、中間層和面層或底層和面層配套涂料涂膜組成，配套上下層涂料間應(yīng)具有相溶性。6

結(jié)語(yǔ)墩臺(tái)與基礎(chǔ)