桥梁下部结构缺陷及其原因
摘要：墩台和基础是桥梁的重要组成部分，是直接承受桥梁上部结构的荷载，同时将荷载传递给地基的受力结构。桥梁墩台基础在建造过程中或经过多年使用后，将会出现不同程度的损坏，产生各种缺陷。本文对桥梁下部结构缺陷及其原因进行了探讨。
关键词：桥梁；下部结构；原因
一、桥梁下部结构缺陷
1、桥梁基础的缺陷
（1）基础的沉降和不均匀沉陷。由于地基的压密下沉引起基础沉降，在一定范围内是正常现象，而超出一定的范围则将对桥梁产生有害的影响。在软土地基上修建的桥梁基础，由于经常受到土基压实下沉和地下水位升降等的影响，往往还会产生不均匀的沉降。(2)基础的冲刷和倾斜。基础由于经常受到洪水的冲刷而发生滑移。砂砾石河床上的桥梁，洪水时墩台周围的水流，由于受到墩台的阻挡，使水流发生很大变化，待冲到一定深度水流无法再冲动砂砾时，再稳定下来。另外，桥台基础建造于软土地基，当台背填土超过一定高度且基础构造处理不当时，作用于台背的水平力增大、将导致地基失稳，产生塑性流动，使桥台前移。当基础上、下受力不均匀时，台身也随之产生不均匀的滑移，导致基础出现倾斜，产生滑移或倾斜的桥台基础，多为建造在软土地基上的重力式桥台、倒T形桥台。
2、墩(台)身的缺陷
桥墩(台)身位于桥梁上部结构和基础之间，是桥梁上部结构的主体，墩台结构由于具有将上部结构的荷载传递给基础的功能，墩台容易受到上部结构荷载增加和基础出现缺陷的直接影响，尤其是当基础产生不均匀沉降、倾斜等现象时，将会使墩台受到很大的损坏，墩台损坏的主要形式是出现裂缝。常见的裂缝有水平裂缝、竖向裂缝及网状裂缝等。在如船只及漂浮物的撞击等外力作用下，墩台会产生局部破坏，混凝土墩台会产生脱落与分离。此外，墩台本身材料随使用时间的增长还会老化。总而言之，桥梁墩台本身的缺陷主要有：裂缝、脱落、钢筋外露、锈蚀、老化等。
3、墩、台及基础承载力不足
随着公路等级和车辆荷载等级的提高，许多干线公路上的旧桥都在逐步地采取补强、加固和拓宽措施，使其适应现代交通的需要。但桥梁结构是一个整体，在上部结构补强加固和拓宽的同时，其下部结构(墩、台瓦基础)也应相应地采取切合实际的加固措施，以提高承载能力，使下部结构适应上部结构传递荷载的需要。
二、桥梁下部结构的维修加固
在对桥梁下部结构进行加固改造时，应根据墩台基础的缺陷，灵活的采取不同的维修加固方法，本节介绍几种常用墩台养护维修加固改造的方法。
1、塌台基础的养护
砖石、混凝土和钢筋混凝土桥梁墩台养护的目的和任务是为了使结构物完整、稳定、不发生倾斜，并减少行车振动和基础冲刷，贯彻“预防为主，防治结合”的方针，定期检修、维护桥梁，以保证使用安全。根据有关养护技术规范的规定，对墩台养护的主要工作内容有：墩台表面必须保持清洁，要及时清除青苔、杂草、荆刺和污秽；圬工砌体长期受大气影响、雨水侵蚀而发生灰缝脱落，应重新勾缝；混凝土表面发生侵蚀剥落、蜂窝麻面等病害，应及时将周围洗净，用水泥砂桨抹平；圬工砌体镶面部分，严重风化和损坏时，应予更换。用石料或混凝土预制块补砌，要求色泽和质地与原砌体基本一致；粱式桥墩台顶面没有流水坡或坡面凹凸不平，有裂缝时，应及时铺填水泥砂浆或混凝土，做成横向坡度以利排水。
2、墩台基础的加固
基础加固的常用方法有：扩大基础法、增补桩基法(打入桩或钻孔灌注桩)和人工地基加固(改良地基法)等。墩台的常用加固方法有：用钢筋混凝土套箍或护套加固贯通裂缝的墩台法；用增建挡土墙法处理墩台滑移；以及用顶升法加固产生过大沉降的桥梁结构等各种加固方法。本文对扩大基础加固法进行探讨，此法适用于基础承载力不足或埋置太浅，而墩台又是砖石或混凝土刚性实体式基础时的情况。扩大基础底面积应由地基强度验算确定。当地基强度满足要求而缺陷仅仅表现为不均匀沉降变形过大时，采用扩大基础底面积的加固，主要由地基变形计算来加以选定。扩大基础加固法可按下列顺序进行：(1)通常在必须加宽的范围内先打板桩围堰，如墩台基底土壤不好时，应用必要的加固。(2)挖去堰内土壤，直挖至必要的深度(注意墩台的安全)。(3)在堰内把水抽干后。铺砌石块(浆砌)，或作混凝土基础。(4)新旧基础要注意牢固结合，施工时，可加设连系(锚固)钢筋或插以钢销，以使加固扩大基础和旧基础牢固地结合成一整体。
3、墩台基础的改建
为了提高桥梁的通过能力，往往需要对旧桥采取拓宽措施。随着上部结构的拓宽，必将要求加宽原有墩台基础。同时，由于设计考虑不周、台背高填土和基础承载力不足等因素，使桥台或桥墩产生不同程度的沉陷，从而影响桥跨结构的正常使用，亦需相应加高桥梁墩台。对桥梁结构采取的拓宽、加高措施，通常称为墩台基础的改建。(1)墩台基础的加宽。采用旧桥的基础，靠墩台盖梁挑出悬空加宽部分，以便安装加宽的上部桥跨，仅加宽桥墩和桥台的上部，基础和墩台体则不必予以加固。墩台盖梁采用悬臂式加宽施工时应注意以下几个问题：应先凿除旧盖梁连接部的混凝土保护层，使钢筋露出，并在原主筋上焊接主筋。采用搭接焊形式而用两条焊接缝时，其焊缝长度应不小于5d，用一条焊缝时，其焊缝长度应不小于10d。接长部分的钢筋需经计算确定，并注意剪力钢筋的布置；新旧混凝土连接表面应粗糙，做成阶梯及凹槽等。新旧混凝土面一般不采用沿斜面连接，否则，将使新旧连接部分可能沿斜面滑动；施工时，应消除连接部混凝土的灰尘。（2）墩台基础的加高。桥梁墩台产生沉陷，严重时影响桥下净空，甚至会阻碍通航，由于墩台的沉降，使桥梁发生不均匀受力，出现局部破坏，恶化了上部结构的受力状态，影响桥梁的正常使用。为此必须及时进行改建加高。通过桥梁上部结构来加高墩台基础的方法则是修复桥梁基础沉陷的一种既经济又简便易行的施工方法。墩台基础加高的注意事项：对不同形式的桥梁所采用的顶升方法不同；千斤顶的安置一定要竖直，不能倾斜；因桥台沉降引起的梁的纵向位移，如需进行矫正时，一般可采用桥下顶升矫正法、扒杆起吊矫正法或桥上顶升矫正法；桥梁的横向移位及顶升法。在墩台加高改建施工中，有时还可把旧桥顶升并进行横向移位。
三、结语
墩台和基础是桥梁的重要组成部分，桥梁墩台基础在建造过程中或建造后经多年使用后，出现不同程度的损伤，产生各种缺陷。因此，在桥梁技术改造工程中，对桥梁下部结构的加固改造同样不可忽视，否则难以达到提高整桥的承载能力及使用条件的目的。
参考文献：
1、任旭东，浅谈公路桥梁的养护与维修加固，山西建筑，2009-04-10
2、黄定江，城市桥梁一般病害的维修加固对策及其技术，山西建筑，2009-04-20
