山區(qū)農(nóng)村公路橋梁損毀的成因及對策
1、概述
隨著當(dāng)前農(nóng)村公路路網(wǎng)建設(shè)的改造,農(nóng)村道路通行條件得到了極大的改善,但許多老橋梁卻成了道路暢通的瓶頸,絕大多數(shù)農(nóng)村公路的橋梁修建時間長,設(shè)計荷載等級低,橋面狹窄,經(jīng)過這么長時間的演變,河床、溝渠的水流流態(tài)、特性也已發(fā)生了很大變化,存在安全隱患,嚴(yán)重影響著人民群眾的出行安全,亟待改造,而山區(qū)農(nóng)村公路建設(shè)資金在路網(wǎng)改造中已負(fù)擔(dān)嚴(yán)重,在橋梁建設(shè)資金上的投入嚴(yán)重不足,而承擔(dān)如此大量的農(nóng)村公路橋梁改造的建設(shè)、施工、監(jiān)理力量又非常薄弱,如何優(yōu)質(zhì)、高效、低成本地建設(shè)改造好農(nóng)村公路的橋梁,成為擺在我們面前的一道課題,通過近2年對農(nóng)村公路的了解,提出如下一些粗淺的看法。
2、山區(qū)農(nóng)村公路橋梁損毀成因及對策
選擇什么樣的橋梁方案,采用什么樣的上部結(jié)構(gòu)形式、墩臺結(jié)構(gòu)形式等與橋位所屬河、溝渠的水流特性、采用的調(diào)治構(gòu)造物及防沖刷措施等密切聯(lián)系,且關(guān)系重大。
(1)不少山區(qū)農(nóng)村公路的橋梁的上游往往存在著較多新建的小水電站,尤其是河床縱坡大的河段,平時河水較小,但暴雨、山洪來時這些小水電站一起放水,洪水急劇上漲,往往漫過橋梁、路基,嚴(yán)重加劇山洪對橋梁的影響,同時由于橋梁上部構(gòu)造物及漂浮物的阻水,對橋梁產(chǎn)生過高的橋前壅水、過大的推力和浮力,或推倒、沖毀橋梁,或淘空橋梁墩臺基礎(chǔ),使墩臺下沉倒塌,而農(nóng)村公路橋?qū)捿^窄、墩臺高,不少又為輕型橋臺,自重輕,基礎(chǔ)埋置深度淺,橋的橫向穩(wěn)定性較差,易傾覆,在各方面不利因素的共同作用下,導(dǎo)致橋毀。這些小水電站不僅對老橋產(chǎn)生危脅,而且不少新建橋梁在設(shè)計時,往往只考慮往年最高洪水位,沒有考慮這此新建小水電站對橋梁的影響或估計不足,造成不應(yīng)有的橋梁水毀。不少山區(qū)公路的橋梁建設(shè)因為資金短缺,為節(jié)省投資,在路網(wǎng)改造中為利用舊橋,設(shè)計時為遷就舊橋,在這類水位急劇漲、跌的河段上沒有有意識抬高路基標(biāo)高,山洪來時成漫水路、漫水橋,造成水毀?;蛘咴诶蠘蛏先藶樘罡?,人為增加橋梁自重,在受到上述破壞的同時,使原本承載力就不足的老橋又雪上加霜,進一步加劇橋毀。因此對于這類水位急劇漲、跌的河段上的橋梁設(shè)計,就要綜合考慮以上各方面的影響,確定合適的橋孔長度和高度,盡量減少橋墩的設(shè)置,增加泄洪斷面,加大橋墩臺的基礎(chǔ)的埋置深度,采取措施減少墩臺局部沖刷深度,提高橋墩的抗沖撞、抗傾覆能力,在橋墩迎水面的下部設(shè)置一定的鋼筋網(wǎng)。對于利用舊拱橋,可以采取拆除裸拱上的拱上建筑,并在上面增設(shè)腹拱,增加泄洪斷面,同時加厚老橋拱圈,對拱圈 進行補強尤其是拱頂和拱腳。對利用梁、板橋,可以考慮拆除梁、板,加固、加高墩臺,對可以利用的舊梁、板進行補強,如加強橫向聯(lián)接,上鋪微膨脹鋼纖維砼路面并作為補強層(注意應(yīng)對梁頂進行鑿毛并充分潤濕,使共同受力),這樣不僅對梁、板進行了補強,同時由于減少了梁、板上的自重,達(dá)到提高梁、板的承載能力。同時對于這類水位急劇漲、跌的河段的橋梁應(yīng)加強水流調(diào)治構(gòu)造物的設(shè)置,提高防毀能力,注意對橋頭引道路堤的設(shè)計、施工,防止橋頭引道路堤產(chǎn)生管涌破壞,使橋臺失去支撐而倒塌。
(2)山區(qū)農(nóng)村公路橋梁大多修建的時間較早,設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低,基本沒有設(shè)置水流調(diào)治等防護構(gòu)造物,防毀能力低,而且河床、溝渠經(jīng)過長時間的演化,水流流態(tài)及周邊的地形地貌發(fā)生了很大的變化,河床、溝渠的匯水?dāng)嗝嬉彩艿捷^嚴(yán)重的壓縮,且在水土流失嚴(yán)重的形勢下,在山洪暴發(fā)時,往往夾帶大量泥石流等雜物,形成沖積扇,急速沖向橋梁,尤其是橋梁進口處于河溝縱坡大的地方,而山區(qū)公路的許多中小橋往往又多修建于這種上游急、中下游緩的地帶,在山洪未能順暢地自橋孔泄洪時,往往是先沖毀橋臺、墩,使辛辛苦苦建起來的橋梁毀于一旦,或由于橋梁出口段河、溝渠河床坡度往往較平緩,砂礫易沉淀,形成砂礫沖積層,嚴(yán)重影響泄洪,導(dǎo)致水毀,或由于沒有設(shè)置必要的水流調(diào)治構(gòu)造物,如導(dǎo)流墻、丁壩等,導(dǎo)致山洪迂回抄后路,沖毀橋臺,沖毀引道使橋臺失去支撐而倒塌。因此設(shè)計時對這類橋梁的設(shè)計,就要綜合考慮以上各方面的影響,重建橋梁應(yīng)重視橋位的選址,注意盡量不要改變原有水流的流態(tài),橋下凈空必需滿足足夠的泄洪斷面,確定合適的橋孔長度和高度,盡量減少橋墩的數(shù)量,增強橋墩抗沖撞、抗傾覆的能力,保證足夠的基礎(chǔ)埋置深度,在橋墩的迎水面,尤其是橋墩的下部設(shè)置必要的加強鋼筋網(wǎng),同時要高度重視對此類橋梁進口段的調(diào)治構(gòu)造物的設(shè)置及防沖刷處理,同時還應(yīng)注意保證橋梁出口的水流順暢,保證必要的輸砂坡度及水流半徑,避免形成砂礫沖積層,為減少橋墩臺局部沖刷深度,建議橋下進出口段河床予以鋪砌。在利用舊橋時,應(yīng)按以上要求注意在橋梁進出口段增設(shè)必要的水流調(diào)治構(gòu)造物(農(nóng)村公路丁壩可采用竹編石籠做成,它可隨沖刷下沉而下沉,方便隨時修補,不僅施工簡單、且效果好、經(jīng)濟確),采取措施減少墩臺局部沖刷深度,采取措施保證山洪自橋梁出口順暢的排走,對平緩的出口河段進行整理,保證必要的輸砂坡度及水流半徑,防止橋梁出口段形成砂礫沖積層等,達(dá)到防止、減輕水毀的發(fā)生。這就要求設(shè)計、施工人員要充分了解現(xiàn)場的水文地質(zhì)情況,對橋位的實際地形進行充分的勘測,使設(shè)計的橋梁圖紙或舊橋改造更符合實際,避免橋梁水毀的再次發(fā)生。
(3)農(nóng)村公路的舊橋梁大多設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低,為節(jié)省投資,在路網(wǎng)改造中為利用舊橋,在設(shè)計路線拉坡時,往往沒有考慮如何減輕上部構(gòu)造物的自重,而盲目直接在老橋面上加高、加鋪路面,使原本承載力就不足的老橋又雪上加霜,應(yīng)引起設(shè)計人員的高度重視,應(yīng)有意識盡可能減輕橋梁上部構(gòu)造物的自重,達(dá)到提高舊橋的承載能力。對利用拱橋,在滿足泄洪的情況下,可以采取拆除裸拱上的拱上建設(shè),同時加厚拱圈,對拱圈進行補強尤其是拱頂和拱腳, 在拱頂處可以直接在裸拱頂上鋪設(shè)砼面層,作為拱頂補強層,但應(yīng)注意與舊拱的聯(lián)接,設(shè)置必要的聯(lián)接鋼筋使共同受力。對利用梁、板橋,在滿足泄洪的情況下,應(yīng)清除裸梁的材料,對各根梁的橫向聯(lián)接進行認(rèn)真檢查并加固(因為在老橋經(jīng)過長時間的運營,梁、板的橫向聯(lián)接普遍都存在不同程度的脫節(jié)現(xiàn)象,各梁、板之間無法共同受力),同時對梁板的裂縫進行仔細(xì)檢查,調(diào)查不正常裂縫變形的發(fā)生時間,分類處理(對于<0.2㎜的裂縫一般涂刷水玻璃進行封閉處理即可,對于裂縫≥0.2㎜的采取壓力灌漿法壓注環(huán)氧樹脂,對于裂縫發(fā)展嚴(yán)重的及超過梁截面中性軸的豎向裂縫,應(yīng)查明原因采取合理的加固措施),然后在裸梁、板上鋪設(shè)微膨脹鋼纖維砼路面并作為補強層(注意應(yīng)對梁進行鑿毛并充分潤濕,使共同受力),這樣不僅對梁、板進行了補強,同時由于減少了梁、板上的自重,達(dá)到提高梁、板的承載能力。
(4)部分山區(qū)農(nóng)村公路的橋梁改造因為資金短缺,為節(jié)約造價盲目縮短橋長,壓縮河床斷面,嚴(yán)重改變了水流特性,加劇橋下墩臺局部沖刷,淘空墩臺基礎(chǔ),使墩臺下沉倒塌,或?qū)е滤鞒舐窙_毀橋頭引道,使橋臺失去支撐而倒塌。或為方便中小橋施工、降低造價,盲目增加橋墩,降低泄洪能力,山洪來時,大量漂浮物無法順暢排出橋孔,或造成漂流木頭等對橋墩頂部側(cè)向的嚴(yán)重撞擊,使橋墩產(chǎn)生彎拉、傾覆破壞,導(dǎo)致橋毀,或由于橋下大量漂浮物堵塞,產(chǎn)生過高的橋前壅水、過大的推力和浮力,或推倒、沖毀橋梁,或淘空橋梁墩臺基礎(chǔ),使墩臺下沉倒塌。因此設(shè)計時科學(xué)、合理地選擇橋長、橋孔顯得尤其重要。
(5)橋位的選擇是橋梁設(shè)計中的一項非常重要而復(fù)雜的工作,許多山區(qū)農(nóng)村公路的橋梁水毀都是由于橋位選擇不當(dāng),盲目為減少引道的工程量而遷就橋位,或選在河灣或選在不良橋位河段上,沒有設(shè)置必要的水流調(diào)治構(gòu)造物等,造成橋毀。
(6)在農(nóng)村公路的相當(dāng)部分舊拱橋中,由于礦產(chǎn)的開采,超重車的行駛,導(dǎo)致拱腳、拱頂出現(xiàn)了徑向裂縫,引起恐慌。對于這類拱橋,設(shè)計人員應(yīng)充分考慮拱橋的承載潛力,進行合理的加固,確不可盲目拆橋,造成不必要的浪費。只要拱腳、拱頂?shù)膹较蛄芽p沒有裂至中性軸,就不會明顯降低拱橋的承載能力。拱腳、拱頂出現(xiàn)徑向裂縫后,在截面慣性矩減少的同時,該截面所承擔(dān)的彎矩也隨之減少。但對拱腳、拱頂?shù)膹较蛄芽p已超過中性軸的,或已形成三鉸拱拱橋的加固,采取在拱頂加一薄層鋼筋混凝土,在超重荷載作用下,拱頂加強鋼筋混凝土與舊拱圈的連接鋼筋將有可能脫開,同時在破壞的瞬間,由于剛度的急劇降低,在彎矩未重新分配前,由于瞬間集中荷載的作用,加上拱頂鉸縫處未設(shè)鋼板,且早期拱圈合籠多用尖拱,有可能壓碎拱頂石料,本人以為設(shè)計對此應(yīng)有充分的考慮。
(7)農(nóng)村公路上大多中小橋,建橋時間長,原有橋梁施工廣泛采用擴大基礎(chǔ),墩臺基礎(chǔ)埋置深度淺,而河、溝渠在長期的自然演變下,橋下沖刷加劇,利用舊橋時,設(shè)計人員應(yīng)認(rèn)真調(diào)查墩臺基礎(chǔ)的沖刷情況,基礎(chǔ)的埋置深度,進行必要的防沖刷處理。同時許多老橋由于建橋年代長,基本沒有設(shè)計、建設(shè)方面的相關(guān)資料,設(shè)計時不知道舊橋的荷載設(shè)計等級時,可以運用設(shè)計擬定尺寸經(jīng)驗法,按照中、小石拱橋拱圈厚度 計算公式估測 老橋設(shè)計荷載,并通過丈量拱橋構(gòu)件尺寸,來初步判定該橋的荷載設(shè)計等級,為設(shè)計提供參考。
3.在建設(shè)管理方面采取一些靈活措施
山區(qū)農(nóng)村公路橋梁改造點多、分散,且每座橋的工作量都較小,而建設(shè)資金缺口又大,有實力的施工單位不敢來參加招投標(biāo),承擔(dān)施工任務(wù)的往往是本地的一些沒有實力、沒有施工經(jīng)驗的當(dāng)?shù)厝?,力量薄弱,尤其是施工技術(shù)力量,測量放樣錯誤的現(xiàn)象時有發(fā)生,橋梁施工沒有與路基聯(lián)測,沒有建立測量復(fù)核制,造成許多無法彌補的錯誤,而實施建設(shè)的主體多為各鄉(xiāng)鎮(zhèn)人民政府或村民委員會,管理力量薄弱,現(xiàn)場監(jiān)理名存實亡,力量也薄弱,因此如何高效、低成本地建設(shè)改造好農(nóng)村公路的橋梁,成為當(dāng)前一道課題。
(1)建議對山區(qū)農(nóng)村公路橋梁建設(shè),打破常規(guī)、有意識相對集中地直接選擇一批有實力的、施工經(jīng)驗較豐富的施工班組來承擔(dān)施工任務(wù),減少招投標(biāo)成本,提高施工專業(yè)化水平。同時針對施工技術(shù)力量薄弱而當(dāng)前施工技術(shù)人員難找的現(xiàn)狀,本人以為可以通過以下模式解決,請設(shè)計單位在設(shè)計后參予監(jiān)理及施工測量放樣,在一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)、重點工序上把關(guān),建立村民家園共建理事會并請設(shè)計單位對其中人員進行簡單培訓(xùn),以便于村民家園共建理事會對平時的過程把關(guān),在設(shè)計費用上給設(shè)計單位適當(dāng)補償并明確相關(guān)責(zé)任、權(quán)力和義務(wù),同時相關(guān)主管、監(jiān)督部門加強監(jiān)督、管理、檢查、指導(dǎo)。
(2)橋型設(shè)計應(yīng)綜合考慮采用施工方法比效簡單、造型簡便、便于施工控制、較經(jīng)濟的橋型,但要防止為方便施工而盲目增加橋墩的行為。在有條件的地方,建議采用橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計出圖標(biāo)準(zhǔn)化,提高出圖質(zhì)量、效率,也為以后生產(chǎn)工廠化提供了條件,同時有利于對橋梁建設(shè)質(zhì)量的控制,但這要求交通主管局、建設(shè)、設(shè)計、施工、監(jiān)理各方面實施協(xié)作,采用靈活變通的方式,而不能按照規(guī)定程序一成不變地去做。
4、結(jié)束語
山區(qū)農(nóng)村公路路網(wǎng)改造工程是黨和政府解決農(nóng)民出行難,發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟,為農(nóng)民辦實事、辦好事,備受廣泛農(nóng)民群眾稱贊的大好事,而山區(qū)農(nóng)村公路危橋改造順利實施,則是保證這一實事辦好、辦實的一個關(guān)鍵工程,如何多、快、好、省地解決制約農(nóng)村路網(wǎng)公路安全、暢通的危橋改造工程的瓶頸改造好、完成好,保障農(nóng)村公路的安全暢通,將有待于我們交通人進一步探討、研究。
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