微型樁在橋梁加固工程中的應(yīng)用

廖蓮姣

（深圳市綜合交通設(shè)計(jì)研究院，廣東深圳518003）

1 工程概況

創(chuàng)業(yè)路立交位于深圳市寶安區(qū)創(chuàng)業(yè)路與G107國(guó)道的交叉處，東西面距南頭聯(lián)檢站約800 m。該立交的建成，既保證了過(guò)境交通的順暢，也為新老城區(qū)的發(fā)展貢獻(xiàn)了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，同時(shí)美化了城市環(huán)境（見(jiàn)圖1）。

圖1 創(chuàng)業(yè)路立交橋?qū)嵕?/p>

該立交工程主要由立交橋和引道兩部份組成，其中立交橋：按匝道分為十座橋，共有20聯(lián)，96跨，總長(zhǎng)為1 992.58 m。除F1聯(lián)為預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁外，其余均為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁；每聯(lián)最多8跨，最少2跨，每聯(lián)間均設(shè)置BEJ伸縮縫，部分橋臺(tái)處橋面連續(xù)。

創(chuàng)業(yè)路立交自1997年竣工通車(chē)以來(lái)，多次產(chǎn)生支座位移等病害，并且部分墩臺(tái)在該項(xiàng)加固工程前已經(jīng)加固過(guò)，但仍然存在不少問(wèn)題。其病害特征主要體現(xiàn)在：曲線(xiàn)梁整體向曲線(xiàn)外側(cè)偏移，縱向滑移，導(dǎo)致端部共用墩處限位擋塊損壞；或兩匝道橋互相頂死，匝道橋兩聯(lián)之間橋面錯(cuò)位，獨(dú)柱墩支座上的橫向位移過(guò)大，導(dǎo)致有支座失效的可能。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果將橋梁圓形中墩擴(kuò)大為強(qiáng)大的花瓶型固結(jié)墩后可有效地約束曲線(xiàn)梁上部主梁偏位。由于該工程中主要施工面位于現(xiàn)狀立交橋下，橋下凈空限制了橋梁樁基的施工，且地鐵五號(hào)線(xiàn)隧道穿越加固作業(yè)面等，針對(duì)基礎(chǔ)加固施工空間受限的施工特點(diǎn)，基礎(chǔ)加固擬采用鋼筋混凝土微型樁基礎(chǔ)。

2 方案比較

現(xiàn)況橋的樁基采用摩擦樁與支承樁兩種，樁直徑d1200 mm?；A(chǔ)覆蓋層主要是第四系堆積物和沉積物，基巖為風(fēng)化程度不同的燕山期侵入花崗巖。

在同一基礎(chǔ)中不宜采用兩種不同的基礎(chǔ)形式，加固基礎(chǔ)方案盡量與原基礎(chǔ)一致，因此進(jìn)行了傳統(tǒng)的橋梁樁基礎(chǔ)和微型樁基礎(chǔ)的比選。

（1）采用樁直徑d1200 mm與現(xiàn)況橋相同的基礎(chǔ)形式。對(duì)于該項(xiàng)工程，由于柱子截面加大且內(nèi)力增加較大，承臺(tái)面積須增加較大，新增樁基與原有基礎(chǔ)共同承擔(dān)柱傳遞來(lái)的荷載。但由于在現(xiàn)況橋下施工，橋下凈空小于等于7.5 m，這種大樁徑，施工機(jī)械操作困難，如采用人工挖孔樁，地下水位較高，施工安全性差。故最終舍棄這一方案。

（2）微型樁加固基礎(chǔ)處理：

即通過(guò)微型灌注樁與既有基礎(chǔ)共同作用將上部結(jié)構(gòu)荷載的全部或一部分傳至下面堅(jiān)實(shí)土層的方法。

由于微型樁施工機(jī)具較小，靈活方便；樁身直徑?。╠≤250 mm）,在施工中對(duì)原基礎(chǔ)影響較??；承載力較高，加固牢固可靠；現(xiàn)場(chǎng)基坑開(kāi)挖量小，工程進(jìn)度快，故在工程加固工程中被廣泛應(yīng)用。在該項(xiàng)工程中用此方法，也解決了新增柱下的基礎(chǔ)問(wèn)題，故最后決定采用此方法。

固結(jié)墩加固加大墩身截面成扁矩形。具體尺寸為頂部 B=5.0 m，H=1.5 m；底部 B=4.0 m，H=1.5 m。橫橋向設(shè)置R=14 m的圓曲線(xiàn)過(guò)渡墩身截面，變化范圍按3.7 m控制。在原墩柱樁基連接處，增設(shè)一矩形承臺(tái)，承臺(tái)寬2.5 m，長(zhǎng)5.0 m，高2.0 m；承臺(tái)采用C30混凝土，現(xiàn)場(chǎng)立模澆注施工。在原有樁基四周施工一組共22根微型樁，樁徑d250 mm，樁長(zhǎng)暫按25 m設(shè)計(jì)，樁平面按梅花狀布置，間距@600×950 mm；樁身采用C30水泥漿灌注，鉆孔灌注樁法施工。

在微型樁基礎(chǔ)加固過(guò)程中，一個(gè)重要的問(wèn)題是保證將上部結(jié)構(gòu)的荷載可靠地傳遞到微型樁上去，并與舊基礎(chǔ)共同工作。在該工程中，由于舊柱不能滿(mǎn)足強(qiáng)大的剛度要求而進(jìn)行了外包加固，故在樁頂上做一承臺(tái)與柱外包部分澆成一體，從而保證柱子內(nèi)力向微型樁的可靠傳遞，新舊的柱基接合情況見(jiàn)圖2所示。

圖2 新舊柱基接合結(jié)構(gòu)斷面圖（單位：cm）

3 處理措施

由于微型樁具有承載力高、沉降小、可承受抗拔力、施工靈活方便等優(yōu)點(diǎn)。

3.1 施工工序

主要施工工序有：成孔→清孔→安放鋼筋籠→注漿成樁。

（1）成孔：一般采用地質(zhì)鉆成孔法，具體視工程及地質(zhì)條件，可采用干成孔或泥漿護(hù)壁循環(huán)成孔。

（2）清孔：若采用泥漿護(hù)壁循環(huán)成孔，則成孔后應(yīng)進(jìn)行水沖清孔。

（3）安放鋼筋籠：清孔后應(yīng)及時(shí)安放鋼筋籠。若受橋下凈空限制，鋼筋籠可分節(jié)制作，安放時(shí)再進(jìn)行焊接。

（4）注漿成樁：一般采用一次灌漿法，具體施工可采取下列兩種方法。a.先向孔內(nèi)拋小石子（石子粒徑一般為15～20 mm），然后向孔內(nèi)壓力注水泥砂漿或凈水泥漿。b.直接向孔內(nèi)壓力注水泥砂漿。注漿壓力一般為0.3～0.6 MPa。為保證注漿質(zhì)量，水泥凈漿和水泥砂漿均應(yīng)摻入一定數(shù)量的高效減水劑。

3.2 原樁基礎(chǔ)與微型樁荷載分擔(dān)

在基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)中，新舊基礎(chǔ)的荷載分配是一個(gè)復(fù)雜而重要的問(wèn)題。若將原基礎(chǔ)荷載分擔(dān)比例定得過(guò)小，則微型樁的長(zhǎng)度或數(shù)量將增加，從而導(dǎo)致工程造價(jià)的提高；若將原基礎(chǔ)的荷載分擔(dān)比例定得太高，必然導(dǎo)致原基礎(chǔ)的承載力過(guò)大，若樁端作用在較好的土層時(shí)，由于新舊基礎(chǔ)必須滿(mǎn)足變形協(xié)調(diào)（同步沉降）條件，這樣容易造成微型樁所承受的荷載過(guò)大，甚至超過(guò)其極限承載力。

在微型樁施工時(shí)，封閉施工段匝道交通，原基礎(chǔ)主要受既有橋梁結(jié)構(gòu)重力作用，而汽車(chē)荷載為零；而在開(kāi)放交通橋梁的正常使用時(shí)期，上部結(jié)構(gòu)自重及活荷載將由原基礎(chǔ)與微型樁基礎(chǔ)共同分擔(dān)。

3.3 微型樁的樁長(zhǎng)與承載力

（1）樁長(zhǎng)：對(duì)該工程既有橋梁樁基類(lèi)型有摩擦樁和支承樁（嵌巖樁），樁長(zhǎng)采用與原基礎(chǔ)樁長(zhǎng)一樣長(zhǎng)。

（2）樁數(shù)：樁的根數(shù)根據(jù)承臺(tái)上的豎向荷載和單樁容許承載力估算，還應(yīng)考慮樁基水平承載力要求。該項(xiàng)目一個(gè)固結(jié)墩基礎(chǔ)加固經(jīng)計(jì)算和綜合考慮，采用了22根d250 mm,平面布置如圖3所示。

圖3 平面布置圖（單位：cm）

（3）承載力：微型樁單樁承載力應(yīng)該由單樁靜載荷試驗(yàn)來(lái)確定，但在該工程中，由于工程的緊迫性，故沒(méi)有時(shí)間及場(chǎng)地來(lái)做靜載荷試驗(yàn)。

微型樁承載力的計(jì)算方法很多，其中最常用《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D63-2007）中的經(jīng)驗(yàn)公式法。實(shí)踐證明，用規(guī)范的經(jīng)驗(yàn)公式法初估單樁承載力對(duì)微型樁是偏于安全的,因?yàn)槲⑿蜆妒遣捎脡毫酀{的方式灌注水泥砂漿或水泥漿而成，一部分漿液滲入樁周土體（特別是對(duì)于粗顆粒土），與普通灌注樁相比樁與樁周土體結(jié)合更加緊密。

4 結(jié)語(yǔ)

創(chuàng)業(yè)路立交橋維修加固工程于2008年10月8日完工投入使用，安全運(yùn)營(yíng)2 a后，2010年9月《創(chuàng)業(yè)立交橋加固竣工驗(yàn)收試驗(yàn)報(bào)告》結(jié)論：經(jīng)施工前后的檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，梁體相對(duì)滑移主要發(fā)生在加固施工完成前，橫向限位裝置狀態(tài)正常；采用微型樁的擴(kuò)大截面墩柱及基礎(chǔ)工作狀態(tài)良好；橋梁原有病害得到了的抑制，其所加固部位工作狀態(tài)滿(mǎn)足此次加固設(shè)計(jì)要求。

（1）該工程共用66根微型樁對(duì)B型固結(jié)墩A17、B17、B18墩基礎(chǔ)進(jìn)行了加固，滿(mǎn)足了上部結(jié)構(gòu)的要求。

（2）在用微型樁進(jìn)行基礎(chǔ)加固時(shí)，新舊基礎(chǔ)的荷載分擔(dān)應(yīng)按共同工作的方法來(lái)考慮。

（3）《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的經(jīng)驗(yàn)公式確定微型樁的單樁承載力是可行的，偏安全的。

（4）微型樁直徑小，可以穿透各種土層和障礙物，不受場(chǎng)地和空間限制，施工噪音小，振動(dòng)小，所以對(duì)原基礎(chǔ)影響?。欢椅⑿蜆冻休d力高，沉降小，加固牢固可靠，是一種很好的基礎(chǔ)加固方法。

（5）設(shè)置微型樁既解決了現(xiàn)狀橋梁對(duì)樁基施工機(jī)械凈高限制的問(wèn)題，也能滿(mǎn)足作為樁基的承載能力要求。施工工藝簡(jiǎn)單、效果明顯。