山区桥梁墩柱撞击磨蚀保护措施

宋雷 郑勇

四川公路工程咨询监理有限公司 、 四川省公路规划勘察设计研究院有限公司， 成都 610041

摘要：位于山区河流中的桥梁，其桥墩和桩基的撞击和磨蚀病害影响桥梁结构耐久性，危及桥梁结构安全，已成为严重影响桥梁后期营运安全的突出问题。本文论述了不同的桥梁墩柱防撞击磨蚀措施的特点和适用条件；实际工程中可根据现场地形地质情况，并结合工程造价、施工安装难易程度以及防护效果等因素来综合选用合理的防护方案，已达到提高桥梁墩柱使用耐久性，保障桥梁结构安全的目的。

关键词：山区；桥梁；墩柱撞击磨蚀；防护措施；超高性能砼

1. 引言

山区河流水流急、带泥沙多、且含有冲击力较大的石子等，河水对桥墩的磨蚀问题极严重。随着山区重要公路的大规模建设，山区河流中桥墩的墩柱和桩基的河水磨蚀问题更加凸显。若没对桥墩墩柱和桩基设置保护措施，桥墩表层混凝土将容易较快被磨蚀（快则两到三年），这样桥墩墩柱和桩基的钢筋将会外露，产生锈蚀，严重危害着桥梁的安全（见图1）。

图1 桥梁墩柱受撞击磨蚀桥梁病害

2. 桥梁桥墩桩柱灾害现状

山区桥梁墩柱受河道中流水、泥沙及水流中夹杂的中大型块石长期磨蚀、撞击后，桥梁墩柱根据受磨蚀的程度，可分为轻度、中度和重度磨蚀。桥墩轻度撞击磨蚀仅对桥墩保护层有所损伤，桥墩保护层厚度减小，桥墩钢筋保护层厚度达不到规范要求最小值，影响桥墩结构的耐久性，但对桥梁结构的安全影响程度有限；而桥墩受中度撞击磨蚀后，桥墩箍筋及主筋钢筋部分外露，墩柱表面形成大小不一的磨蚀坑槽，对桥墩的结构安全存在一定影响；而桥墩受重度撞击磨蚀后，出现桥墩主筋外露切断，墩柱表面形成较大的磨蚀撞击坑槽，严重削弱了桥墩断面，降低桥墩承载力，严重危及桥梁结构的安全。

图2 桥墩撞击磨蚀病害图片

3. 桥墩防撞击磨蚀常用应对措施及防护效果比较

目前实际工程应用中，对于桥墩防撞击磨蚀常用的措施和手段较多，结合不同的桥墩受撞击磨蚀病害程度，可采用不同的防护措施，主要桥墩防撞击磨蚀措施如下。

1. 外包单层钢护筒套管防护措施

外包单层钢护筒防护措施工便捷，造价较低，为目前常采用的一种桥墩防护形式。由于钢材在水流和砂石撞击磨蚀的作用下，钢护筒套管短期内容易锈蚀，防磨蚀效果尚可，但对桥墩的防撞击吸能的效果较差，多数冲击较大的情况下钢护筒内的桥墩混凝土任然会受到损伤，桥墩钢筋外露，影响桥墩的耐久性，危及桥梁结构安全。

图3 单层钢护筒桥墩防护措施

2. 双层钢护筒+填塞缓冲材料防护措施

双层钢护筒防护由于自身重量较大，需要简易的吊装机具及搭设施工平台，施工较为不便，钢护筒间填塞的缓冲材料根据材料的不同价格相差较大，综合造价高。钢护筒任存在锈蚀的问题，填塞缓冲材料后防撞击吸能的效果及表面防磨蚀效果较好。

图4 双层钢护筒桥墩防护措施

3. 保护涂层防护措施

拜铁膜是一种高性能防水防腐材料。拜铁膜能较好起到磨蚀的效果，耐久性好。但拜铁膜主要的缺点在于价格高、不适宜大规模推广应用；施工时天气条件要求较高，不得用于气候不良情形下施工。 保护涂层对磨蚀效果较好，但对河道中块石的撞击作用的吸能效果有限，综合看防护效果一般。

图5保护涂层桥墩防护措施

4. 安装单元式防撞耗能装置防护措施

单元式防撞耗能装置优势在于方便拆卸，对损坏部分单元构件可及时更换，施工方便，但造价较高。防护单元形成整体后对撞击和磨蚀防护效果较好，单个单元块在受撞击作用下容易疲劳损坏，破损后河道中杂质容易侵入块体间缝隙，造成防护功能失效。更换成本较大。

图6 单元式防撞耗能桥墩防护措施

5. 超高性能砼桥墩防撞击磨蚀措施

超高性能混凝土是一种从材料组成、配合比设计、微观结构等各方面不同于普通高性能混凝土的一种新型水泥基材料，是目前最具创新性的水泥基工程材料。超高性能混凝土具有超高的力学性能和超高的耐久性能。强度能达到100MPa及以上，立方体标准试件抗折强度能达到15MPa以上，抗冻等级达到F300以上，抗渗等级能达到P20以上，能够具有非常优越的耐久性能和抗冲刷磨蚀能力。

超高性能砼防护套管作为桥墩防撞击磨蚀措施，桥墩防护范围一般选定在河床局部冲刷线以上至最大洪水位之间，防护筒采用1m左右的节段分片拼装成型，厚度取用约6~10cm，内部铺设一层钢筋网片，如图7。

图7 超高性能砼桥墩防护筒构造及三维模型

此种防护结构能够更好的解决桥梁防冲刷磨蚀问题，具有多方面的优势；防护筒具有超高强度、密实性、韧性和耐久性；施工便利快捷，能够预制并能充当模板；价格适中，适合大规模推广应用，后期维护成本低；保护位置灵活并不受限制。分析以上多种桥墩防撞击磨蚀措施，各有自身的优势和特点，并可结合不同的情况选用用不同的防护方案，现将各种防护措施特点列表如下：

表1 桥墩撞击磨蚀常用防护措施对比表

4. 结论

位于山区河流中的桥梁，桥墩和桩基的撞击和磨蚀病害是影响桥梁结构耐久性，危及桥梁结构安全，影响道路桥梁后期营运的突出问题。

此类桥梁在设计时，应尽量减少在河道中设墩；对于位于河道中的桥墩，应重视桥墩及桩基的防撞击磨蚀问题，采用有效的桥梁墩柱防撞击磨蚀措施，以提高桥墩耐久性和使用性能，保证桥梁结构的安全；防护方案的选择应根据现场地形地质情况，并结合工程造价、施工条件、安装难易程度以及防护效果等因素来综合选用合理的方案。

参考文献：

1. 阎培渝. 超高性能混凝土(UHPC)的发展与现状[J]. 混凝土世界, 2010, 36-41

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