舟山市K45+747中桥和化成寺水库大桥桥台变形原因分析

文/李高华

1 前言

K45+747 中桥位于金塘岛，起点桩号为K45+715，终点桩号为K45+779，桥梁全长64m。桥台分0#桥台、2#桥台。其中，0#台采用重力式桥台，U 型台扩大基础；2#桥台为肋式台，桩基础。化成寺水库大桥起点桩号为K47+003，终点桩号为K47+609，桥梁全长606m。桥台分0#桥台、15#桥台。其中，0#台采用重力式桥台，U 型台扩大基础。

2 变形情况及其原因调查

2.1 K45+747 中桥及化成寺水库大桥桥台变形情况

养护项目部于2012年9月份发现K45+747中桥0#桥台出现裂缝，主要分布在左、右幅0#桥台台身和右幅0#桥台侧墙。2013年的缺陷修复施工过程中，原施工单位对K45+747中桥0#桥台全部裂缝进行灌浆封闭，7月份施工单位完成对该桥的裂缝封闭。在2013年11月份的经常性检查中，养护项目部发现0#桥台已封闭的裂缝重新开裂。

由此，项目部对K45+747 中桥0#桥台进行详细勘查，发现已封闭裂缝大部分出现不同程度的开裂。2016年8月，养护项目部发现右幅0#台右侧墙有新增裂缝，且裂缝延伸至砼护栏造成砼护栏开裂，右幅0#台左侧墙裂缝延伸至路缘石造成路缘石开裂，右幅砼边护栏与桥面铺装脱开，台背桥面铺装存在一定程度的沉降。2019年8月施工单位对K45+747 中桥0#台周围进行了局部外观检查，发现右幅护栏在伸缩缝处存在2.5cm 高差，路基一侧比桥台一侧高；另外，右幅桥面伸缩缝也存在1.5cm高差。

2019年8月施工单位对化成寺水库大桥桥台周围进行了局部外观检查，发现0#台左侧护栏在伸缩缝处存在2cm 高差，15#台左、右侧护栏在伸缩缝处存在2cm 高差，均是路基一侧比桥台一侧高，但伸缩缝均未发现明显高差。另外，施工单位还对典型裂缝进行取芯，0#台1#监测裂缝垂直桥台取芯至25cm，裂缝深度大于25cm，芯样破碎；15#台1#监测裂缝垂直桥台取芯至23cm，裂缝深度大于23cm，芯样基本完整[1]。

2.2 桥台变形原因调查

桥台前墙中部存在竖向裂缝主要有以下原因：桥面发生了不均匀沉陷或其基础松软造成的；混凝土表面收缩或发生温差变化，形成网状裂缝。

侧墙与前墙交接处开裂主要有以下原因：U 型桥台为封闭式桥台，排水不畅，从而产生了过大的土侧压力，造成前墙或侧墙外倾；部分桥台高度较高，使台后填土高度过高，并在超荷载的作用下，造成桥台的抵抗力不足，使桥台产生裂缝。

3 监测项目内容

根据本项目桥台裂缝发展特点，并结合相关工程的经验及相关文件中对监测工作的具体要求，本项目确定以下监测项目：典型裂缝的宽度变化发展情况；台身前墙典型竖向裂缝的两侧结构相对竖向位移变化发展情况；侧墙与前墙典型开裂处两侧的相对竖向位移变化发展情况；侧墙与前墙典型开裂处侧墙外鼓变化发展情况[2]。

4 监测数据分析

为了更加准确的分析每条裂缝与温度和降水的关系，本文对监测的数据进行了相关性分析，并分别做了缝宽与温度和降水的相关性分析、位移与温度和降水的相关性分析[3]。

相关系数分析一览表

化成寺水库大桥0#台前墙裂缝相对位移时程曲线

化成寺水库大桥15#台前墙裂缝相对位移时程曲线

化成寺水库大桥15#台侧墙沉降时程曲线图

化成寺水库大桥15#台侧墙外鼓时程曲线图

5 结语

从以上图表可得出以下规律：三个桥台的前墙、侧墙监测数值与降水呈正相关，与温度呈负相关；化成寺水库大桥0#台、15#台前墙裂缝宽度与降水的相关性相近；从裂缝的相对位移监测数据的相关性分析结果来看，其与降水呈中等相关，与温度呈弱相关；三个桥台的侧墙监测数值与降水的相关性远比温度强[4]。

桥台前墙裂缝相对位移受温度的影响小，它主要受台后侧向土压力的不均匀程度影响。降水量增加时，台后侧向土压力的不均匀性显著增加。桥台前墙裂缝宽度与温度和降水两个因素有关。当降水量增加时，台后填土的侧向土压力的大小及不均匀性都会增加，即桥台前墙裂缝宽度、前墙裂缝相对位移的发展受温度和降水共同影响。

相比于前墙裂缝监测数值，侧墙监测数值与温度的相关性更差。由此可见，降水是其变化的主要影响因素。由于侧墙测值比前墙测值变化幅度更大，能够更好地从时程曲线观察其与降水的相关性。化成寺水库大桥15#台、K45+747 中桥0#台的侧墙测值与降水有很强的同步性，而化成寺水库大桥0#台则稍差一些，但在降水量达到顶峰时，测值都同时达到了峰值，并开始缓缓下降。该特点与土的力学特性相似，综合前文提到台后填土对桥台的影响可知，桥台侧墙相对沉降、外鼓程度的发展主要受降水的影响。

本文建议优化化成寺水库大桥0#台、15#台的路面排水系统；封闭K45+747 中桥接线与护栏脱离产生的裂缝，优化路面排水方案，确保减少路面流水进入路基和台后填土中；同时，适时清理桥台排水孔，保证台后填土的积水能够及时排出；对裂缝进行压力注浆封闭处理，委托专业设计单位对台帽、台身进行进一步的加固措施，以增加桥台的整体性。化成寺水库大桥0#台左侧墙、15#台左侧墙均存在多条裂缝且缝宽超限，侧墙存在外鼓情况，并有发展趋势，建议委托专业设计单位对侧墙进行加固处理。