橋梁樁基偏位分析及處理方案探討

梅 宇，汪又春

（1.中國市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430073；2.大冶市市政工程公司，湖北 黃石 435100）

0 引言

橋梁樁基按施工方法可分為預(yù)制樁與灌注樁，其中灌注樁的應(yīng)用更廣。灌注樁的特點(diǎn)是預(yù)先在樁位處鉆孔，達(dá)到設(shè)計(jì)高程后成孔，然后將鋼筋籠放入孔中并澆筑混凝土成樁。樁基成孔的方式又分為多種，常見的有沖擊鉆孔、旋挖鉆孔、回旋鉆孔等，一般應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、孔深、孔徑及施工工期等因素綜合確定。鉆孔灌注樁是一項(xiàng)較成熟的施工技術(shù)，但仍有不少樁基偏位的事故發(fā)生。因此，在樁基施工前，應(yīng)精心調(diào)查并制定合理的施工組織方案。出現(xiàn)樁基偏位事故后，應(yīng)結(jié)合具體情況，綜合制定合理的處理方案。

1 樁基軸線允許偏差

現(xiàn)行公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTG/T F50-2011）及城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（C JJ 2-2008）均對鉆孔灌注樁的施工提出了具體的要求，并對樁基的成樁質(zhì)量提出了檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。檢驗(yàn)指標(biāo)包含：樁孔的孔位、孔徑、孔深和傾斜度。具體指標(biāo)如表1所列。

表1 樁基質(zhì)量指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)一覽表

從表1可知，規(guī)范對樁位中心的允許偏差作出了明確規(guī)定：群樁不超過10 cm，單排樁不超過5 cm。實(shí)際樁位應(yīng)在終孔后采用全站儀進(jìn)行檢驗(yàn)，將實(shí)際樁位與設(shè)計(jì)樁位對比，分析實(shí)際樁中心與設(shè)計(jì)樁中心的偏位大小和偏位方向，以直線距離作為樁位偏差的實(shí)測值，并將其與規(guī)范允許值作比較。樁位偏差超出上述規(guī)定值的，均屬于存在施工缺陷的樁基，需要視偏差情況采取處理措施。

2 樁基偏位原因分析

樁基施工受到地質(zhì)條件的影響較大，需要提前做好超前鉆工作，對地質(zhì)情況復(fù)雜的地段還需要進(jìn)行試樁，以便確定合理的施工方法?？偨Y(jié)國內(nèi)外出現(xiàn)的樁基偏位現(xiàn)象，究其原因，大致可歸為以下幾類。

2.1 前期定位失誤

測量人員沒有認(rèn)真分析設(shè)計(jì)圖紙，對樁間距、角度未嚴(yán)格核實(shí)；測量依據(jù)不確定，交樁數(shù)據(jù)不確定或坐標(biāo)系統(tǒng)不一致；測量人員在使用測量儀器時(shí)，出現(xiàn)失誤或儀器使用前未進(jìn)行校正；樁位現(xiàn)場施放后，未進(jìn)行檢驗(yàn)和復(fù)核。

2.2 樁基成孔方式選擇有誤

在樁基施工前，未對地質(zhì)條件分析透徹，簡單照搬同類項(xiàng)目的施工方法。比如：有些地質(zhì)條件需要采用全護(hù)筒鉆進(jìn)施工，但實(shí)際未采用全護(hù)筒，則可能造成樁基的偏位。再比如：在河流中打樁時(shí)，在水流湍急或潮位漲落較大的水域，采用浮式平臺，則容易造成鉆機(jī)不穩(wěn)而導(dǎo)致樁基偏位。

2.3 成孔施工不規(guī)范

在鉆機(jī)開鉆時(shí)，應(yīng)先慢速鉆進(jìn)，待鉆頭全部進(jìn)入地層后，應(yīng)復(fù)核鉆頭中心位置，確定與樁軸線一致后，方可正常鉆進(jìn)。在實(shí)際施工中，往往因?yàn)殚_鉆時(shí)的施工不規(guī)范，導(dǎo)致了樁基的偏位。

鉆孔施工時(shí)，鉆進(jìn)參數(shù)不合理。由于施工場地地層的土層分布不均，軟硬互層，在鉆進(jìn)過程中，若鉆具轉(zhuǎn)速、鉆壓沒有或不能隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，盲目追求進(jìn)尺，可能導(dǎo)致斜孔偏位。

2.4 定位不準(zhǔn)確

在安放鋼筋籠時(shí)，定位不準(zhǔn)確，導(dǎo)致鋼筋籠偏位，進(jìn)而造成樁基偏位。

2.5 預(yù)防措施不力

在澆灌混凝土?xí)r，未采取有效措施防止鋼筋籠上浮，尤其在澆灌至鋼筋籠底部時(shí)，沒有降低澆灌速度，導(dǎo)致鋼筋籠被拱起而造成傾斜。

綜上所述，樁基偏位可能發(fā)生在樁基施工的各個(gè)環(huán)節(jié)中。為此，要求技術(shù)人員不但要有豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，還必須制定細(xì)致合理的施工方案。

3 樁基偏位處理方案

樁基礎(chǔ)屬于隱蔽工程，作為直接承受并傳遞上部荷載的構(gòu)件，其施工質(zhì)量至關(guān)重要。倘若樁基存在偏位現(xiàn)象，輕則導(dǎo)致樁基受力出現(xiàn)偏差，重則導(dǎo)致樁基無法與上部墩柱銜接而形成廢樁。

因此，樁基在成樁后，需要通過位移的驗(yàn)收，一旦樁基的位移偏差超出規(guī)范要求的容許值，就必須對樁基偏位進(jìn)行處理。在實(shí)際樁基偏位處理時(shí)，往往需要根據(jù)樁基構(gòu)造、偏位大小、地質(zhì)條件來綜合確定適宜的處理方案。以下結(jié)合工程實(shí)例，對常見的灌注樁偏位現(xiàn)象進(jìn)行分析探討，并介紹幾種處理方案。

3.1 單排樁偏位較小

某3跨預(yù)應(yīng)力簡支梁橋，跨徑（20+20+20）m，下部結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，其中：橋墩采用樁柱式橋墩，單排樁基礎(chǔ)。橋墩樁徑1.2m，樁長約15m，為嵌巖樁。圖1為橋型布置圖（1）。

該橋在樁基澆筑后，檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)1號橋墩的6根樁基中出現(xiàn)了1根樁基偏位，位移偏差約10 cm，超出了規(guī)范5 cm的允許值，從而造成該樁基與墩柱無法按原設(shè)計(jì)對接。經(jīng)過分析，該樁直徑120 cm，位移偏差約占樁徑截面的8%，在構(gòu)造上存在糾偏的可行性，且經(jīng)計(jì)算，由偏心產(chǎn)生的附加彎矩較小，對樁基的配筋幾乎沒有影響。針對該情況，采用“系梁改承臺”的方式將偏位樁基與墩柱銜接，“系梁改承臺”可由原設(shè)計(jì)的樁頂橫向聯(lián)系梁變化而來，即增大原樁頂系梁的截面尺寸，使得偏位樁基與原墩柱在承臺中銜接成一個(gè)整體，樁頂鋼筋應(yīng)適當(dāng)彎折后與墩柱鋼筋連接，并在承臺中增加箍筋的配置。糾偏結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。

圖2 偏心樁基與墩柱連接示意圖

3.2 單排樁偏位較大

某3跨預(yù)應(yīng)力簡支梁橋，跨徑（16+20+16）m，下部結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，其中：橋墩采用樁柱式橋墩，單排樁基礎(chǔ)。橋墩樁徑1.2m，樁長約12m，為嵌巖樁。圖3為橋型布置圖（2）。

圖1 橋型布置圖（1）

圖3 橋型布置圖（2）

該橋在樁基澆筑后，檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)多根樁基偏位，其中：兩根樁基位移偏差達(dá)到40～50 cm，嚴(yán)重超出了規(guī)范5 cm的允許值，造成該樁基與墩柱無法按原設(shè)計(jì)對接。

經(jīng)過分析，該樁直徑120c m，位移偏差約占樁徑截面的38%，在構(gòu)造上糾偏難度大，且經(jīng)計(jì)算，由偏心產(chǎn)生的附加彎矩較大，影響原樁基的配筋。針對該情況，采用在偏位樁基的縱向增加一根樁基，形成小型群樁基礎(chǔ)。新增樁基位于偏心方向的對向一側(cè)，與原樁基的距離應(yīng)通過計(jì)算確定，既保證兩根樁基的受力盡量均勻，又需要滿足規(guī)范最小距離要求。一般而言，新增樁基的直徑和樁長均不超過原有樁基，且在縱向形成承臺。該承臺可與樁頂橫向聯(lián)系梁合并為一個(gè)T型整體結(jié)構(gòu)。樁基糾偏結(jié)構(gòu)簡圖如圖4所示。

圖4 新增樁基糾偏結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 群樁偏位

群樁基礎(chǔ)由2排或2排以上的樁基礎(chǔ)構(gòu)成，樁頂與承臺相連。某橋梁工程的橋墩采用雙排樁的群樁基礎(chǔ)，樁徑1.2 m，樁長20 m，每個(gè)承臺下布置8根樁基。橋梁成樁后發(fā)現(xiàn)一排樁基中的兩根樁基出現(xiàn)了偏位，偏差分別達(dá)到55 cm和35 cm，且有部分樁基截面偏出承臺的邊界。

分析可知，這兩根樁基的偏位嚴(yán)重超出規(guī)范允許值，且對結(jié)構(gòu)的承載帶來了隱患。對于這種情況，可以采取擴(kuò)大承臺截面的方式，使承臺截面覆蓋偏位的樁基截面，保證荷載順利傳遞到偏位樁基上。一般而言，承臺加大尺寸后的截面中心，應(yīng)盡量靠近樁基軸力的對稱中心線處。具體糾偏示意圖如圖5所示。

圖5 群樁基礎(chǔ)擴(kuò)大承臺示意圖

4 結(jié)語

樁基偏位是鉆孔灌注樁施工中的常見質(zhì)量問題。由于樁基礎(chǔ)是隱蔽工程，一旦發(fā)生樁基偏位事故，處理難度和成本均較大，因此應(yīng)予以足夠的重視。本文總結(jié)了導(dǎo)致樁基偏位的常見因素，并結(jié)合實(shí)例分析探討了樁基偏位后的糾偏和補(bǔ)救措施，分別針對單排樁和群樁的不同偏位情況，給出了相應(yīng)的處理方法。其成果對實(shí)際應(yīng)用具有一定的借鑒意義。當(dāng)然，樁基偏位的處理需要考慮的因素較多，應(yīng)根據(jù)每個(gè)項(xiàng)目的現(xiàn)場情況予以具體分析，并通過計(jì)算分析，選擇最為安全經(jīng)濟(jì)的處理方案。