陽鹿高速公路橋梁基樁病害檢測及處治方案分析

韋丘德

摘要：文章在對陽朔至鹿寨高速公路既有橋梁工程基樁的外觀病害進(jìn)行調(diào)查的基礎(chǔ)上，采用地質(zhì)雷達(dá)法、超聲波層析成像（CT）法和鉆芯法等綜合方法對基樁病害進(jìn)行詳細(xì)檢測，分析病害產(chǎn)生的原因和發(fā)展程度，比選出有利的處治方案。經(jīng)處治后觀測，加固后的橋墩總偏位均趨于穩(wěn)定，最大總沉降量為2.4 mm，最大偏位<2.0 mm，沒有出現(xiàn)新的裂縫等病害。

關(guān)鍵詞：陽鹿高速公路;綜合檢測方法;基樁病害;處治方案

中國分類號：U445.7 +1

0引言

廣西陽朔至鹿寨高速公路（以下簡稱陽鹿高速公路）起于陽朔縣高田境內(nèi)，接平樂至陽朔高速公路蒙村立交，止于鹿寨縣城附近（城關(guān)鄉(xiāng)），接桂林至柳州高速公路。公路主線全長約87 km，按四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度為100 km/h，路基寬度為26 m。該高速公路自2014年停工以來，既有工程在沒有任何保護(hù)之下被各種環(huán)境因素所侵蝕，遺留下各種問題和隱患。在廣西大力建設(shè)高速公路路網(wǎng)的背景下，陽朔至鹿寨高速公路于2018年復(fù)工[1]。

本文結(jié)合陽朔至鹿寨高速公路復(fù)工續(xù)建項(xiàng)目，歸納分析既有橋梁基樁各種病害，并根據(jù)相應(yīng)的病害種類以及嚴(yán)重程度提出相應(yīng)的處治方案，以確保該高速公路在規(guī)定時(shí)間內(nèi)順利安全地通車。

1工程簡介

陽鹿高速公路復(fù)工前，路線范圍內(nèi)雜草叢生，路基表面堆有周邊居民生活垃圾、棄土等。同時(shí)，路基表面積水較多，邊坡多處塌方，部分邊坡未及時(shí)做支護(hù)處理，巖體風(fēng)化。既有橋梁下構(gòu)基本完成，有些未架梁。路線內(nèi)橋梁共計(jì)73座，其中大橋34座，中橋20座，小橋2座，分離式立體交叉17座，涵洞和通道265個(gè);已完成橋梁基樁總數(shù)為2 055根，其中未接墩柱的基樁有17根，其余均已接有墩柱。

2基樁病害檢測與分析

根據(jù)前期現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，基樁、基樁與墩柱銜接處病害的種類比較多，需要采用無損檢測方法對病害進(jìn)行詳細(xì)檢測，以分析病害的發(fā)展情況對后期通車的影響程度。

2.1病害檢測

2018年，通過對基樁進(jìn)行開挖檢測，已接墩柱的基樁抽檢數(shù)量為15%，未接墩柱的基樁抽檢頻率為100%。檢測內(nèi)容如下：

2.1.1已接墩柱基樁檢測內(nèi)容

（1）采用視察觀測并結(jié)合相機(jī)、測量工具對樁柱外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查。

（2）采用測量鋼筋籠中心坐標(biāo)方式測量基樁和墩柱偏位情況。

（3）采用美國勞雷地質(zhì)雷達(dá)檢測基樁鋼筋保護(hù)層厚度及主筋數(shù)量。（見圖1）

（4）采用超聲波層析成像（CT）法結(jié)合半破損法檢測基樁和墩柱銜接內(nèi)部銜接質(zhì)量。（見圖2）

（5）采用鉆芯法檢測樁頭混凝土抗壓強(qiáng)度。

2.1.2未接墩柱基樁檢測內(nèi)容

樁身完整性和基樁有效直徑。

2.2基樁病害情況

在無損檢測方法完成并結(jié)合半破損方式進(jìn)行驗(yàn)證后，對病害進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，陽鹿高速公路既有工程的基樁主要病害如表1所示。

2.3病害成因分析

自2014年陽鹿高速公路施工陸續(xù)停工至2017年底，已完成的工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件大部分缺少相應(yīng)的保護(hù)措施，并且經(jīng)過長時(shí)間的氣候和植物破壞，表面碳化和污損比較嚴(yán)重，這是環(huán)境因素所致。而更主要的因素是工藝原因，分以下幾方面：

（1）樁頭混凝土強(qiáng)度不符合設(shè)計(jì)要求：由芯樣抗壓結(jié)果可知，基樁混凝土骨料偏少，膠結(jié)差;部分基樁采用的水泥含泥量高，骨料分布不均勻;使用低強(qiáng)度等級混凝土。

（2）主筋數(shù)量少于設(shè)計(jì)要求：施工過程監(jiān)管監(jiān)督工作不到位，不嚴(yán)格執(zhí)行驗(yàn)收程序。

（3）基樁和墩柱銜接偏位：基樁樁位和墩柱的施工未嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的坐標(biāo)進(jìn)行施工，或者測量過程未按照規(guī)范要求的精確度進(jìn)行量測。

（4）基樁和墩柱銜接內(nèi)部缺陷：樁頭骨料偏少，樁頭浮漿未鑿除或者未鑿除到堅(jiān)硬骨料面就直接與墩柱銜接，并且銜接面夾泥。

（5）保護(hù)層偏薄、露筋：成孔質(zhì)量差，孔徑偏小;鋼筋籠中心坐標(biāo)偏位。

3處治方案

根據(jù)《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》（JTGT J21-2011）和《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（CJJ-2-2008）的規(guī)定，對檢測中發(fā)現(xiàn)的病害對應(yīng)的評定標(biāo)度引入橋梁承載能力檢算系數(shù)、惡化系數(shù)、截面折減系數(shù)進(jìn)行檢算。計(jì)算結(jié)果顯示，基樁樁頭混凝土強(qiáng)度低、基樁和墩柱銜接內(nèi)部嚴(yán)重缺陷會導(dǎo)致下構(gòu)承載能力不滿足規(guī)范要求[2-5]。

根據(jù)現(xiàn)場情況要求，對不影響基樁承載力的輕微病害統(tǒng)一采用局部加大截面積處治，對影響基樁承載力的基樁提出以下擬定處治方案。

3.1方案一：加樁法

方案思路：沿著順橋向，在原有基樁兩側(cè)各加1根樁（樁中心間距不應(yīng)<2.5倍樁徑），并在舊的承臺下增加新的承臺，使上下承臺剛性連接共同受力，從而提高基礎(chǔ)承載能力和穩(wěn)定性。新承臺為加筋剛性結(jié)構(gòu)，厚度≥1.6 m，厚度滿足<45°剛性角要求，混凝土強(qiáng)度≥C30，如圖3所示。

主要工序：（1）平整場地，保證橋下施工凈空>6 m，滿足鉆孔樁機(jī)械高度要求;（2）在原橋墩旁實(shí)施沖孔，澆筑基樁;（3）對舊承臺、墩身和基樁進(jìn)行鑿毛、植筋;（4）澆筑不少于一個(gè)強(qiáng)度等級的混凝土，同時(shí)使新舊承臺剛性連接。

3.2方案二：擴(kuò)大基礎(chǔ)

方案思路：根據(jù)基樁設(shè)計(jì)承載力和基樁周圍巖土的承載力參數(shù)，計(jì)算出擴(kuò)大基礎(chǔ)尺寸，使擴(kuò)大基礎(chǔ)和既有承臺、既有基樁剛性連接共同受力。

主要工序：（1）對擴(kuò)大基礎(chǔ)的范圍進(jìn)行定位放樣;（2）開挖基坑到計(jì)算深度;（3）基坑排水;（4）對基坑底部進(jìn)行處理，并對基樁、承臺和墩柱底部進(jìn)行鑿毛、植筋;（5）砌筑（澆筑）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本工程情況對加樁法和擴(kuò)大基礎(chǔ)法進(jìn)行比對，如表2所示。

由表2可知，加樁法和擴(kuò)大基礎(chǔ)法各有優(yōu)缺點(diǎn)，綜合考慮施工安全性、施工便利性和橋梁地質(zhì)情況，推薦采用加樁法。

為了解樁柱加固效果，通過動(dòng)靜載試驗(yàn)和后期高速公路交工兩年內(nèi)的通車情況觀測，對橋墩頂部和底部的沉降和偏位進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示，加固后的橋墩總偏位均趨于穩(wěn)定，最大總沉降量為2.4 mm，最大偏位<2.0 mm，沒有出現(xiàn)新的裂縫等病害。

4結(jié)語

文中采用多種無損檢測方法并結(jié)合半破損方法進(jìn)行病害檢測，為病害處治提供了可靠的檢測結(jié)果，并根據(jù)現(xiàn)場條件選取了有利的處治方案，為高速公路安全順利通車提供了可靠保障。既有橋梁下構(gòu)病害的檢測、安全評估、處治方法和取舍方案是一套系統(tǒng)的方法，每個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)有充分的數(shù)據(jù)依據(jù)才能取得事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]廣西交通工程檢測有限公司.廣西陽朔至鹿寨高速公路搶險(xiǎn)復(fù)工工程前期已完工程試驗(yàn)檢測服務(wù)橋梁樁柱質(zhì)量檢測測報(bào)告[R].2018.

[2]JTG/T H21-2011，公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]交通運(yùn)輸部.公路工程竣（交）工驗(yàn)收辦法實(shí)施細(xì)則[Z].2010.

[4]JTG F80/1-2017，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)（第一冊土建工程）[S].

[5]JGJ 106-2014，建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S].