蔚 濤

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司，山西 太原 030024）

1 概述

灣則水庫是沁水縣縣河干流上的中型控制性工程，庫區(qū)水面面積2.86km2，防洪標準為50年一遇設(shè)計[1]，500年一遇校核，多年平均流量2.54m3/s。工程于2015年完工，水庫正常蓄水位718.0m，最高水位721.8m，汛限水位711.0m。灣則水庫水域呈狹長S形，水域長4km，平均水深約10m，平均寬度約350m，最大水深28m。工程區(qū)基本地震加速度值為0.10g，抗震設(shè)防烈度為7度。

侯月鐵路自山西侯馬至河南月山，于1994年建成通車?？h河1～3號大橋橋梁布置為簡支T形橋梁孔跨，橋墩均為單線圓端形薄壁空心墩結(jié)構(gòu)，由墩帽、墩身和基礎(chǔ)組成，混凝土標號為C25，墩壁為平均厚度1m的鋼筋混凝土。在校核洪水位條件下，橋墩淹沒最大深度25.5m，最小深度10m，平均淹沒水位718.0m，橋墩頂平均高程725.0m，基礎(chǔ)平均高程696.5m。

2 對1～3號橋的影響

侯月鐵路縣河1、2號大橋下部淹沒于庫區(qū)內(nèi)，距離大壩壩址分別為215m～895m、35m～180m，橋高分別為33.5m、32.2m，橋長分別為370.32m、405.56m?？h河鐵路1～3號大橋基本位于河漫灘及河流Ⅰ、Ⅱ級階地，灣則水庫建成后，鑒于該段河道地形條件，無法避開水庫蓄水后對縣河1、2號大橋橋墩的淹沒。根據(jù)縣河鐵路1、2號橋橋址區(qū)的水文計算和防洪評價結(jié)論，蓄水抬高水位后，橋墩長期處于干濕交替的環(huán)境中，混凝土中含水量過大，會因水在毛細孔中冰凍而造成裂縫，使混凝土的耐久性下降，引起鋼筋銹蝕膨脹，造成混凝土保護層的開裂和剝落，影響安全，發(fā)生凍融剝蝕等。同時縣河鐵路1、2號橋邊緣橋墩緊鄰庫岸，兩側(cè)庫岸地形陡峻，斜坡坡度局部可達到70°～90°，地質(zhì)災害預測會發(fā)生小型崩塌體和滑塌體，現(xiàn)場經(jīng)常發(fā)生落石，所以對侯月鐵路縣河1、2號大橋橋墩進行加固防護是非常必要的。

縣河鐵路3號橋位于灣則水庫壩址下游主河槽，距離大壩壩址最近315m，橋高為32.6m，橋長為205.62m。根據(jù)防洪評價的結(jié)論，灣則水庫調(diào)洪后的下泄流量，會對該橋的2座橋梁基礎(chǔ)產(chǎn)生大的沖刷影響，泄流所產(chǎn)生的波浪壓力及擾動都會對基礎(chǔ)產(chǎn)生不利影響。橋墩施工時兩側(cè)回填壓實度較差，極易引起沖刷，因此對其進行加固是非常必要的。

3 加固措施

3.1 縣河1號大橋加固措施

縣河1號大橋共有10座橋墩位于灣則水庫庫區(qū)內(nèi)，其中2～5號橋墩基礎(chǔ)位于河槽內(nèi)。其基巖地層巖性為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組中段（Q2S3）深灰色厚層灰?guī)r夾灰綠色、灰黃色泥灰?guī)r，強風化帶厚2～4m，巖層產(chǎn)狀N5°W/SW∠20°，右岸坡上部為二級階地，地層巖性表層為第四系上更新統(tǒng)坡洪積（Q3dpl）淡黃色低液限粉土，其下為卵石混合土，結(jié)構(gòu)松散，厚度0～10m；左岸坡上覆第四系上更新統(tǒng)坡洪積（Q3dpl）淡黃色低液限粉土，厚度0～3.7m。溝底堆積第四系全新統(tǒng)洪沖積（Q4pal）卵石混合土，結(jié)構(gòu)松散。礫卵石主要成分為灰?guī)r，磨圓度呈次棱角～次圓狀，分選差。細粒主要成分為巖屑等，厚度0～5.5m。施工時清除覆蓋層，將基礎(chǔ)置于弱風化基巖，地基承載力地質(zhì)要求為1200～1500kPa。對2～5號橋墩采用在既有混凝土基礎(chǔ)周邊增加8根φ125cm鉆孔灌注C25混凝土樁進行基礎(chǔ)加固的處理措施，樁底置于河床最低點以下不少于5m，同時相應(yīng)在河床以上0.2m、河床以下1.3m內(nèi)設(shè)置6×6m的C25混凝土承臺。為增加整體性，對加設(shè)承臺影響范圍內(nèi)的既有墩身側(cè)面、基礎(chǔ)頂面采用化學植筋16mm鋼筋的方式埋設(shè)釬釘、鑿毛處理，植筋間距1m，單根植筋長1m。

為減少墩身混凝土受水位變動和沖刷的影響，對位于水庫校核洪水位721.80m至正常蓄水位718.00m以下5m之間水位變動范圍的2～9號既有墩身表面涂刷防水涂料。防水涂料以ECM水乳環(huán)氧樹脂砂漿為主劑，經(jīng)混合固化后形成一種耐磨損、高強度、高粘結(jié)力抗沖的固結(jié)體，具有簡便快捷、性能優(yōu)良，無污染的特點，抗?jié)B、耐鹽、抗凍、耐酸防腐蝕性能、耐堿及修補加固補強性能。涂刷防水層的基層要求手持電動砂輪抹平、壓光、堅實平整，不起砂，含水率低于9%。

為減少水面結(jié)冰對墩身可能面臨的冰排擠壓和摩擦，增加冰面破碎的機能，對位于正常蓄水位718.00m上下各2m范圍的2號～9號既有墩身包裹耐候鋼板，鋼板型號為Q235NH。

兩側(cè)岸坡加固防護：在橋梁中心線上下游各25m范圍內(nèi)，對位于兩側(cè)岸坡旁的1號墩、10號墩處的兩側(cè)河岸采用漿砌片石進行河岸防護，施工前先采取逐層排險的辦法對不穩(wěn)定巖石和坡面堆積風化體進行卸荷，防護高度為水庫設(shè)計洪水標準50年一遇的設(shè)計洪水位719.38m以上1m，漿砌片石厚度不低于0.4m。

3.2 縣河2號大橋加固措施

縣河2號大橋共有14座橋墩位于灣則水庫庫區(qū)內(nèi)。其中7～14號為空心墩，壁厚為1m～1.2m，底部為2m厚毛石混凝土。2號大橋基礎(chǔ)地質(zhì)情況為：基巖裸露，巖性為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組中段（Q2S3）深灰色厚層灰?guī)r夾灰綠色、灰黃色泥灰?guī)r，強風化帶厚2～4m，僅在岸坡頂部上覆厚0～1.5m厚的低液限粉土層。右岸表層巖性為第四系全新統(tǒng)（Q4pal）卵石混合土層，厚度約5～7m，施工時清除覆蓋層，將基礎(chǔ)置于下伏奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組弱風化灰?guī)r。左岸基巖巖性為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組中段（Q2S3）深灰色厚層灰?guī)r夾灰綠色、灰黃色泥灰?guī)r，強風化帶厚2～4m，僅在岸坡頂部上覆厚約0～1.2m的低液限粉土層。施工時清除覆蓋層，將基礎(chǔ)置于弱風化基巖，地基承載力地質(zhì)要求值1200～1500kPa。由于橋墩為空心結(jié)構(gòu)，漏水面較多，本次加固設(shè)計采取對7～12號空心墩內(nèi)部采用C20混凝土回填密實至水庫校核洪水位721.80m處的處理方法，以保證在水庫水位變動范圍內(nèi)的空心墩內(nèi)不積水，消除墩內(nèi)積水凍脹的影響。

對6號橋墩、7～12號橋墩、14號橋墩采用φ125cm鉆孔灌注C25混凝土樁進行基礎(chǔ)加固處理措施。其中，6號橋墩，在橋臺基礎(chǔ)前方增加3根φ125cm鉆孔樁，樁底置于現(xiàn)基底以下不少于5m，且置于新鮮巖面下不少于2倍設(shè)計樁徑，同時在河床以上0.2m、河床以下1.3m內(nèi)相應(yīng)設(shè)置6×6m的C25混凝土承臺；7～12號橋墩，由于位于主河槽，地質(zhì)較差，在原有基礎(chǔ)周邊增加14根φ125cm鉆孔樁，樁底置于現(xiàn)基底以下不少于5m，且置于新鮮巖面下不少于2倍設(shè)計樁徑；對位于二級階地的14號橋墩，在原有基礎(chǔ)周邊增加8根φ125cm鉆孔樁，樁底置于現(xiàn)基底以下不少于4m，且置于新鮮巖面下不少于2倍設(shè)計樁徑。為增加整體性，對加設(shè)承臺影響范圍內(nèi)的既有墩身側(cè)面、基礎(chǔ)頂面采用化學植筋18mm鋼筋的方式埋設(shè)釬釘、鑿毛處理，植筋間距1m，單根植筋長1m。

為減少墩身受水位變動的影響，對位于水庫校核洪水位721.80m至正常蓄水位718.00m以下2m之間水位變動范圍的1～14號墩身表面涂刷防水涂料。涂料材料及施工要求均同1號大橋。

為減少水面結(jié)冰對墩身的凍融影響，對位于正常蓄水位718.00m上下各2m范圍的1～14號墩身包裹耐候鋼板。鋼板型號均同1號大橋。

兩側(cè)岸坡加固防護：在橋梁中心線上下游各25m范圍內(nèi)，對位于右岸岸坡上的1～2號橋墩之間、對位于左岸岸坡上的14號橋墩兩側(cè)河岸采用漿砌片石進行河岸防護，施工前先采取逐層排險的辦法對不穩(wěn)定巖石和坡面堆積風化體進行卸荷，防護高度不低于設(shè)計洪水位（水庫設(shè)計洪水標準為50年一遇）719.38m以上1m，漿砌片石厚度不低于0.4m。

3.3 縣河3號大橋措施

縣河3號大橋共有7～8號橋墩位于壩址下游改道后的主河道內(nèi)，地表巖性為第四系上更新統(tǒng)坡洪積（Q3dpl）低液限粉土，結(jié)構(gòu)松散，厚1.2～3.7m。下伏Q2S3深灰色厚層灰?guī)r夾灰綠色、灰黃色泥灰?guī)r，地基承載力地質(zhì)要求值1200～1500kPa。由于水庫修建后泄水量集中，下游河床過水面束窄，加大了水流沖刷河床深度，根據(jù)防洪評價報告，水庫調(diào)洪后的最大下泄流量對該橋基礎(chǔ)產(chǎn)生的沖刷深度達到4.2m。3號大橋橋墩處理措施為：對7號、8號橋墩采用φ125cm鉆孔灌注C25混凝土樁進行基礎(chǔ)加固的處理措施，即在既有基礎(chǔ)周邊增加10根φ125cm鉆孔樁，樁底置于既有基底以下不少于5m，且置于新鮮巖面下不少于2倍設(shè)計樁徑，同時相應(yīng)在河床以上0.2m、河床以下1.3m內(nèi)設(shè)置7×7m的C25混凝土承臺。為增加整體性，對加設(shè)承臺影響范圍內(nèi)的既有墩身側(cè)面、基礎(chǔ)頂面采用化學植筋20mm鋼筋的方式埋設(shè)釬釘、鑿毛處理，植筋間距1m，單根植筋長1m。

同時，對7～8號空心墩內(nèi)部采用C20混凝土回填密實4m高的處理方法，以滿足由于設(shè)置加固承臺需在墩身埋設(shè)釬釘?shù)囊蟆?/p>

4 結(jié)語

從3座大橋橋墩加固防護施工完成后的防護效果看，侯月線縣河鐵路1～3號橋橋墩加固設(shè)計方案合理，施工方措施得力，與灣則水庫同時施工且完成較早。經(jīng)鐵路質(zhì)量監(jiān)督部門各項監(jiān)測資料成果看，加固防護原材料配比合格，混凝土強度滿足設(shè)計要求，工程外觀質(zhì)量良好，施工質(zhì)量總體受控。自灣則水庫2015年蓄水以來，根據(jù)3個水文年的侯月鐵路動載運行記錄、洪水浸淹及沖刷監(jiān)測記錄，尤其是2017年較大洪水的沖刷，侯月鐵路縣河鐵路1～3號大橋橋墩防護體、河岸防護均保持完好，經(jīng)鐵路部門巡檢人員多次實地查勘，均未發(fā)現(xiàn)安全隱患，耐水淹、抗洪、抗沖能力較好。以后也應(yīng)加強侯月鐵路縣河鐵路1～3號橋橋墩的變形觀測，加強與鐵路安全監(jiān)測部門的聯(lián)系，遇有異常情況及時處理，確保大橋安全。