山区跨河桥梁桥墩防护技术探讨

1.前言

G213线川主寺至汶川段公路大部分路段为临河路段，一侧是灾后破碎的山体，一侧是岷江，水流湍急，不仅能带起泥沙，而且具有夹带一定粒径石头的能力，砂石在水流的作用下不停地与桥墩混凝土发生碰撞和摩擦，从而对桥梁墩柱产生磨蚀作用，分析可知，磨蚀对混凝土的损坏机理是一种基于力的耐久性破坏，与我们常见研究海水的电化学腐蚀机理明显不同。

5.12汶川特大地震后，在现场调研中，发现两岸很多岩石还处于不稳定状态，随时可见有巨石滚落河道，石头撞击桥墩对桥梁安全威胁很大，而且对桥墩的撞击是一种刚性对刚性的撞击，与船对桥墩的柔性对刚性的撞击不甚相同。

国道213线都汶路映秀至汶川段有大量桥梁跨越岷江，该路段岷江河床纵坡达4～6%，最大流速为5～6m/s，桥墩施工两年来，就有大量岷江中的桥墩表面出现大大小小的凹槽，有些甚至出现了漏筋现象；四川省内其它山区河流上的桥梁，同样出现了大量桥墩受磨蚀与撞击而受损的情况。

为了增强桥墩结构的耐久性，急需对山区桥梁墩柱提出有效的防磨蚀和撞击的处理措施，以确保桥梁的墩柱的使用寿命。因此，探索山区桥梁墩柱防磨蚀与撞击措施技术就显得很有必要性和实用性。

2.山区桥墩主要磨蚀方式

山区河流具有水流湍急，流速大，水流夹带砂石的能力较强的特点。在水流夹带砂石的综合作用下山区桥墩混凝土的主要受损有以下几种方式。

a、水流夹带砂石直接撞击磨蚀桥墩。

b、水流夹带砂石形成漩涡撞击磨蚀桥墩。

c、水流夹带砂石形成涡流撞击磨蚀桥墩。

d、山区边坡落石撞击桥墩。

3.常见的桥墩防护措施及其优缺点

3.1加大桥墩截面尺寸法

对于新建造的桥梁，可适当增加其截面尺寸以达到防止水流磨蚀和石头撞击桥墩的作用。对于已建造的桥梁可以用钢筋混凝土套箍加固。常见的方法有：在墩、台或桩基上按一定间距钻孔；对钻孔灌浆设置锚杆；布设钢筋网或钢丝网；用喷射混凝土或现浇混凝土对墩、台或桩基构成套箍，以加固墩、台或桩基。

加大截面尺寸法能抵抗滚石的撞击和水流对桥墩的磨蚀作用，但是这种方法只是被动的防护，不能起到显著的作用。同时，加大截面尺寸的桥墩，迎水面较大，对桥墩受力不利。

3.2抛石防护法

抛石下沉到河床沉积物中，借助河床构造的通道，进过桥墩，最终停留在河床的一个位置上。抛石在水中形成屏障来承受水的冲蚀力。在活动河床条件下，相对的石料尺寸范围内，局部冲刷深度随相对水流的速度增加而增加。如果抛石设在河床沉积物表面以下，不易受到河床构造变化造成的不稳定性的影响，会对桥墩起到更好的保护作用。另外，在活动河床条件下，较大尺寸的石料在交大水流速度作用下，对桥墩具有较大的冲刷保护作用。

铺设深度会影响抛石层的破坏模式。当抛石层铺设得与床面一样高，其形式导致了边缘石料的下切和渐进破坏。石料移入河槽，并扩散到旁侧，抛石沉入河床物质中并扩散到铠甲层，围绕桥墩，对有可能受到局部冲刷的桥墩提供保护。

抛石体的防护性能受到某些破坏机理的影响，如抛石体被水流卷走。在紊流和渗流作用下，较细的下部河床位置遭到侵蚀；抛石层外围造成冲刷；在活动河床条件下，随着大型河丘的迁移，抛石层由于淘刷的作用而沉入河床沉积物中。并且，抛石防护法工程量大，工期长，抛石容易堵塞河道，不利于抢险施工。

3.3类似于防船舶撞击的防护法

该方法就是设置与防止船舶撞击桥墩相类似的装置，保护桥墩不受滚石的撞击。

类似于防船舶撞击的防护法能够有效地防止滚石对桥墩的撞击作用，但是，该方法存在造价较高，工程量较大等不利因素。