国道G240九江大桥水下桩基防护整治分析.pdf
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1、60|PEOPLES TRANSPORTATION管理|Management序言目前我国跨江跨河桥梁众多,在水流作用下桥位所在河床不断出现冲刷或淤积。河床下切是一种不良的河床演变现象,增大桥梁水下桩基露出长度,减少水下桩基的入土深度,降低其承载能力,影响桥梁结构安全。本文以国道G240九江大桥水下桩基防护工程作为研究对象,分析水下桩基防护思路,探讨合理可行的防护措施。桥梁概况国道G240九江大桥位于广东省佛山市南海区九江镇与江门市鹤山市沙坪镇之间,是国道G240中连通佛山与鹤山的一座特大桥,横跨西江主干道,于1988年6月国道G240九江大桥水下桩基防护整治分析在桥梁结构运营过程中,随着时间流
2、逝河床高程不断变化,部分位置出现下切或抬升,使桥梁水下桩基出现冲刷或淤积,河床的下切导致桩基承载能力急剧降低,影响桥梁结构承载力和运营安全。本文通过回顾国道G240九江大桥水下桩基防护工程,分析水下桩基防护整治思路,掌握合理可行的防护整治措施,丰富桥梁水下桩基防护整治经验。文/饶宏捷 冯常芳建成通车。跨 径 组 合 为1316(空 心 板)+(140+650)(北 岸连续箱梁)+(160+160)(独塔斜拉桥)+(100+100)(南主桥重建)+(950+140)(南岸连续箱梁)+716(空心板),桥梁全长1670m。所在公路等级为一级公路;设计荷载:汽车20级,挂车100,人群荷载350kg
3、/m2。桥面宽度:净-14+20.75m(人行道),总宽16m(两侧栏杆外缘距离),按四车道设计;地震烈度:按度设防;通航要求:I级航道,3000吨级海轮,双孔单向通航,每孔通航净高22m,原设计通航孔净宽80m,设计主墩能够承受顺水向船舶撞击力12MN。(1)北主桥160m 独塔斜拉桥概况,见表1。(2)2007年南主桥2226桥墩间200m箱梁受船表1 北主桥独塔斜拉桥概况序号桥梁结构结构内容1主桥结构(160+160)m两跨独塔混凝土梁斜拉桥,塔墩梁固结体系,采用H型索塔,竖琴型平面索型布置。每侧18对拉索,共有144根拉索。2上部结构单箱四室断面,梁高250cm,全宽1890cm,箱梁
4、混凝土标号为500。3下部结构20#过渡墩:斜拉桥过渡墩,为空心墩,通过承台与4根桩相连。设计桩基采用变截面,上半截桩径D300cm,中间为D240cm,嵌岩处为D200cm。21#过渡墩:斜拉桥主墩,为空心墩,在桥面处与塔梁固结,通过承台与18根桩相连。桩基采用变截面,上半截桩径D300cm,中间为D240cm,嵌岩处为D200cm。22#过渡墩:斜拉桥过渡墩,为空心墩,通过承台与4根桩相连。设计桩基采用变截面,上半截桩径D300cm,中间为D240cm,嵌岩处为D200cm。PEOPLES TRANSPORTATION|612023 年 第 18 期 舶撞击坍塌,重建采用(100+100)
5、m独塔双索面组合梁斜拉桥,塔、梁、墩固结,H型索塔,桥梁全宽20.1m。由于坍塌梁体侵占原设计桩位,在原设计桩位处无法钻孔施工,对26#墩采用增大横向桩间距,避开了原桩基位置。南主桥重建墩概况,见表2。3)南、北主桥50m连续箱梁结构概况,见表3。水下桩基病害情况及原因分析近几年水中桩基检测结果1)2017年水下桩基检测16#34#墩共106根桩。检测结果:22墩1#8#桩基下部无包裹区域桩身存在破损露筋现象,多处露筋处掏空,其余桩基均有钢护筒包裹,护筒末端埋入河床,无法检测内部情况。水下桩基评定结果见表4。2)2019年水下桩基检测22#墩的18根桩。检测结果:桩身A1#A10#有钢护筒包裹
6、,从承台底向下延伸入河床;1#8#桩身有钢护筒包裹,从承台底向下延伸均未入河床,下部无护筒的桩身局部有破损露筋现象。22#墩桩基评定结果与 2017年一致,桩基评定结果见表5。3)2021年水下桩基检测16#34#墩共87根桩。检测结果:22墩1#8#桩基下部无包裹区域桩身存在不同程度破损露筋现象,多处露筋处掏空,桩基评定结果见表6。4)国道G240九江大桥部分桩基存在不同程度破损露筋现象,多处露筋处掏空。分析推断其病害起因如下:无钢护筒包裹桩基表面松散、凹凸不平、局部夹泥,保护层厚度不足,局部钢筋露出。河床下切致使无钢护筒包裹的桩基露出河床,水表2 南主桥重建墩概况序号桥梁结构结构内容1下部
7、结构24#过渡墩:南主桥主墩,在桥面处与塔梁固结。承台采用哑铃型截面,桩基础设计采用 8 根2.5m 钻孔灌注桩基础,按嵌岩桩设计。26#过渡墩:由于坍塌梁体侵占原设计桩位,在原设计桩位处钻孔无法实施。对 26#墩桩基增大横向桩间距,避开原桩基位置,相应增加承台横向跨径。墩身采用带帽头的薄壁式墩,墩身为 12.5m2m(横纵)的矩形墩,帽头纵桥向宽为 3m,横向 19.1m。桩基础设计采用 4 根2.5m 钻孔灌注桩基础,按嵌岩桩设计。表3 南、北主桥50m连续箱梁结构概况主桥类型桥梁结构结构内容北主桥上部结构(140+650)m预应力混凝土连续箱梁,联长340m;双箱单室断面,箱梁混凝土采用
8、500标号。下部结构采用两根2.62m六边形实心墩,14#基础采用单排桩基础,1#为变截面桩,桩径为D250/D239cm,2#桩径为D253cm,3#桩径为D223cm;15#19#基础采用变截面单排桩基础。南主桥上部结构(1350m+140)m预应力混凝土连续箱梁,联长690m;双箱单室断面,箱梁混凝土采用500标号。下部结构采用两根2.62m六边形实心墩,基础采用双排桩基础,4D170/D150。桩基按嵌岩桩设计,要求嵌岩深度不小于2m,岸边刚度较大的桥墩,因承受水平力较大,嵌岩深度增大至3m。表4 2017年水下桩基评定结果汇总表序号评定等级桩号数量1一类桩其余桩基982二类桩22-1
9、#、22-2#、22-3#、22-4#、22-8#53三类桩22-5#、22-6#、22-7#3表5 2019年水下桩基评定结果汇总表序号评定等级桩号数量1一类桩22-A1A10#102二类桩22-1#、22-2#、22-3#、22-4#、22-8#53三类桩22-5#、22-6#、22-7#3表6 2021年水下桩基评定结果汇总表序号评定等级桩号数量1一类桩其余桩基792三类桩22-1#22-8#862|PEOPLES TRANSPORTATION管理|Management流冲刷使原桩基混凝土表层出现剥落。近几年河床扫描检查结果2016年至2021年河床有局部冲刷与抬升情况,其中冲刷最大在2
10、6-4#桩基处,约-2.3m,抬升最大在24-1#桩基处,约+2.3m,其余桩基均有不同程度的抬升或下切现象。建桥以来河床高程演变结合本桥施工图、竣工图和桥梁水中桩基检查报告数据可知:原设计时河床高程线、目前河床高程线、原设计提供的河道最终冲刷线和桥址处岩面高程(原设计时河床摘自原水位计算资料等、目前河床资料摘自2019年检查报告等、岩面高程摘自竣工图资料),见图1。图1 国道G240九江大桥河床变化示意图由图1可得出以下结论:1)北段引桥:除17#墩处目前河床冲刷最明显外,其余墩柱处河床均未达到最大冲刷线。2)主桥斜拉桥:原设计最大冲刷线在主墩22#墩,目前22#、24#桥墩处周围河床下切明
11、显,22#墩桥墩处河床下切19.45m,24#墩桥墩处河床下切14.30m。3)南段引桥:目前27#35#桥墩处河床冲刷深度尚未达到设计最大冲刷深度。河床变化原因分析国道G240线九江大桥1988年建成通车至2010年期间,河床高程变化显著;从2010年至今,河床变化有冲有淤,整体处于较为稳定的状态。桥位位于西江干流,桥位河宽1470m左右,前期由于无序、超量的人为采砂,使三角洲水道河床普遍下切,河床形态向窄深方面发展,桥位附近断面大幅刷深,加上佛开高速九江大桥和扩建工程的实施,使主河床的桥墩基础明显扩大,也会导致桥区的河床局部冲刷有一定的加深。基于现状河床冲刷状态水下桩基可靠度分析河床下切,
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