桥基安全分析

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摘要：文章从桥梁基础水毁的原因和表现形式等做了简要的探讨，并提出了桥基安全防护的若干对策。

关键词：桥位、浅基、丁坝

一、引言

一般来说，桥梁的墩台结构是直接修建在水中的，墩台一旦水毁，是很难修复的，（尤其是深水基础的桥梁），严重威胁桥梁结构安全。因此，十分有必要对桥梁水毁现象尤其是桥基水毁部分进行研究。

桥梁水毁的防治应着眼于预防，避免水毁的发生。这就要求在桥梁勘测设计阶段，全面搜集水文气候和河床变形及地勘资料，合理选择桥位和桥型，科学布孔和选择墩台形式以及调治构造物等。正确的桥位设计是避免桥梁水毁最主动也是最主要的措施。

二、桥梁水毁的原因

桥梁首要的功能是满足车辆和行人通行的需要，同时也要满足河道行洪的功能。造成桥梁水毁的因素很多，主要有下列几方面：

1、设计洪水(水位和流量)确定的是否与实际相符。河流流量是反映一条河流水文特性的重要特征之一，桥墩不能过大的减小洪水通行面积，必须保证泄洪安全。

2、桥梁本身的因素:①桥位选择；②桥孔高度；③桥孔长度；④墩台的型式以及埋深；⑤调治构造物等

桥梁洪水灾害表现形式多样，有的冲毁桥墩、桥台导致上部结构破坏，有的冲断桥头路堤和流堤等调治构造物，造成交通中断，威胁两岸安全。

三、桥基破坏造成的水毁类型

桥梁水毁的形式多种多样，其中由于桥基破坏而造成的桥梁水毁表现形式主要有：

1、设计流量估算偏小，造成桥长偏短，墩台基础埋深不够，短期内，汛期时容易造成墩台被冲倒或是产生位移、桥头路堤冲断，甚至上部结构坍塌；若桥梁墩台长期被冲刷，自身墩台埋深又不足，墩台基础容易被掏空，造成墩台失稳倒塌。

2、桥位选择不合理，桥台冲刷引起的桥梁水毁。跨越河湾桥梁的凹岸桥台冲刷，主槽或股流摆动移向一岸桥台的冲刷，桥孔过小河滩洪水绕流引起桥台冲刷过深的情况，都会引起桥梁墩台水毁。桥梁设计时，应合理选择桥位，避免将桥梁墩台设置在河流弯道附近，正确地预计桥梁墩台冲刷的后果和深度对墩台冲刷水毁，对可能发生的水毁情况认真分析，再在此基础上做出科学的选择。

3、变迁性河段和游荡性河段上的桥梁水毁。

4、由于河道内长期挖沙，造成河段河床的天然形态改变，致使河床面下降过多，桥梁基础埋深减小，洪水发生后产生局部跌水、急弯等，引起局部河床冲刷，冲倒桥墩，造成桥梁水毁。

四、浅基安全防护

4.1、浅基形成的原因

浅基形成的原因可分为:

1、在工程建设之初，实行的建设标准较低，施工质量较差，历经破坏后修复草率;

2、未有效搜集或搜集不到可靠的水文资料，水文计算不准确，未能合理设置墩台埋深;

3、调治结构物的设置不当，使按边滩设计的桥墩变为主槽中的浅基墩;

4、改建桥台锥坡或桥下便道时，过水断面被过大压缩，致使流速增大，加大了河床的冲刷深度，使桥墩的埋深不足。

此外，地方修建河岸护堤、橡胶坝等工程，如压缩桥孔、随意泄洪等，会因压缩水流，提高流速，造成河床的横向摆动，也会加剧冲刷，造成浅基。

我国自20世纪80年代以来，全国范围内大兴土木，需沙量急增，从而在河道内大量采沙，加剧河床冲刷，造成很多浅基桥，采沙应引起高度重视。

河道内挖沙对桥梁的危害不经是容易加剧洪水对边滩桥墩基础的冲刷，形成浅基；更重要的是河床急剧下降，失去回淤能力，可能会导致桥梁浅基状态逐年加剧。

4.2、浅基桥梁整治对策

浅基桥梁的防护是桥梁冲刷防护的重要组成部分，浅基桥梁防护类型有局部防护和整孔防护。

(l)局部防护

局部防护可分为平面防护、立体防护和临时防护。局部防护一般在河道冲刷(含自然冲刷)已充分发展，河床变化趋向稳定的河段上运用效果较好，一般用于大、中桥的防护。

平面防护是指对墩台周围一定范围内的河床表面进行的防护。平面防护可分为柔性防护、刚性防护。柔性防护主要有柴排护基、石笼护基、混凝土块排护基等；刚性防护主要有混凝土外包基础护基、石块护基、浆砌片石或钢筋混凝土护基等。顾名思义，柔性防护能适应河床的变化，抵御冲刷的进一步发展。刚性防护要求防护体有一定强度和刚度，当防护体下面局部掏空时，不致因大量断裂而冲毁。

立体防护是指对墩台基础有一定深度要求的防护。其实质是用一定的措施加深浅基墩台的基础，其效果较好，但造价较高。常用的立体防护方法有：板桩围堰内压浆、钢轨桩围堰内填片石、钻孔桩围幕压浆护基、钻孔桩加固护基、化学压浆加固土体护基、旋喷桩加固护基、沉井加固护基等。

临时防护的常用方法主要包括抛石笼和抛石两种，临时防护主要用于汛期洪水冲刷已威胁墩台基础安全时防护，常规情况下，一般不建议使用。

桥梁浅基局部防护的要点：

①一般来说，局部防护无法抵御桥梁冲刷对全桥的危害。因此，平面防护和立体防护的顶面应设置在一般冲刷线以下。在设计、施工十分困难的情形下，也应尽量靠近一般冲刷线。对于立体防护的底部而言，则须深入局部冲刷线以下才能增加防护结构的安全性。

②各类局部防护体的设计，应尽量减小对河流断面的压缩，避免冲刷的加剧和局部再冲刷的发展。在条件允许的情况下，采用平面护基防护时的护体尺寸要缩小，但护体底部必须嵌入硬岩并达到可靠的深度。

③局部防护要避免采用偏大尺寸的平面护基防护体，尽量采用平面尺寸较小、有较强抗冲刷能力的立体型局部防护体。只有这样基底加深埋入深桩，才能产生较好的防护效果。

(2) 整孔防护

整孔防护是指在全桥或部分几孔范围内设置整体防护，以防御洪水冲刷墩台基础。一般用于小跨径的桥梁。整孔防护可分为浆砌片石护底、干砌片石护底、混凝土护底和拦砂坝等。整孔防护应用的要点为合理确定护底的上、下游尺寸、垂裙埋置深度，合理选用结构材料，正确设置反滤垫层。必要时采取消能、防冲和确保结构稳定的构造措施。

但大、中桥应慎用整孔防护方法。大中河流，流速不均，铺砌容易在桥下局部流速较大处被冲毁，在流速较小处又容易产生淤积，进而形成桥下单宽流量局部陡增，难以根治浅基病害。因此，对大、中河流浅基桥应慎重选用整孔平面防护方案。