橋梁樁柱連接處病害處理方法及質(zhì)量檢測研究

劉家耀

摘要：文章針對高速公路橋梁接樁施工后發(fā)現(xiàn)的大量樁柱連接處夾泥、露筋等病害問題，以實際工程為依托，通過分析橋梁樁柱施工完成后的現(xiàn)場地質(zhì)條件，提出采用注漿加固樁頂周圍土體的方法對不可開挖樁基進行處治;采用水中鋼護筒澆筑混凝土外包的方法對水中樁基進行處治;采用開挖立模澆筑外包混凝土的方法對可開挖陸上樁基進行處治。并利用超聲波等無損檢測方法針對外包混凝土及結合面的質(zhì)量進行檢測，形成了針對外包混凝土質(zhì)量的檢測評定方法，可為該類樁基病害的處治及檢測提供參考。

關鍵詞：橋梁;樁基;樁柱連接部位;外包混凝土;檢測方法;工程質(zhì)量

Regarding the problem of mud and exposed ribs at pilecolumn joints after the construction of expressway bridge connection piles，relying on the actual engineering，and through analyzing the site geological conditions after the construction of bridge pile columns，this article proposes the method of grouting to reinforce the soil around the pile top for the treatment of nonexcavable pile foundation;it uses the method of inwater steel sleeve concretepouring wrapping for the treatment of inwater pile top;uses the method of vertical form excavation and wrapping concrete pouring for the treatment of excavable land pile foundation.It also uses the nondestructive testing method such as ultrasonic wave to inspect the quality of wrapping concrete and connecting surface，thus forming the inspection and evaluating method for the quality of wrapping concrete，which can provide the reference for the treatment and inspection of similar pile foundation disease.

Bridge;Pile foundation;Pilecolumn joint;Wrapping concrete;Inspection method;Engineering quality

0 引言

橋梁在公路工程建設中發(fā)揮著極為重要的作用，樁柱是橋梁工程的重要組成部分，樁柱質(zhì)量直接影響著橋梁的質(zhì)量和運營安全[1]。由于施工隊伍的水平差異、橋址位于有腐蝕性水域及長年累月水流沖刷，有部分橋梁樁柱出現(xiàn)鋼筋混凝土保護層厚度不足、鋼筋外露、樁基偏位、樁身缺陷、縮徑及樁柱銜接不良等質(zhì)量問題[2]。雖然樁、柱鋼筋混凝土保護層厚度、鋼筋銹蝕電位、樁基偏位、樁身完整性、樁身強度、單樁豎向承載能力及單樁水平承載力等指標都有完善和先進的檢測技術[3]，但橋梁樁柱連接處病害的處理方法及質(zhì)量檢測技術仍未廣泛應用。本文著重介紹橋梁樁柱連接處病害處理方法及質(zhì)量檢測技術的相關經(jīng)驗在橋梁工程中的實際應用。

1 樁柱連接處病害形式及成因分析

樁柱連接處病害的形式有鋼護筒銹蝕、樁柱混凝土保護層剝落、鋼筋銹蝕、樁柱連接處結合面不密實等。樁柱連接處病害成因有很多，最主要的是施工質(zhì)量和外部原因。施工質(zhì)量原因主要表現(xiàn)為：（1）在施工過程中樁頂浮漿未完全鑿除就對墩柱進行混凝土澆筑，造成樁柱連接處結合面不密實;（2）施工混凝土質(zhì)量性能差、凝結不良好，造成混凝土保護層剝落、漏筋、缺損等病害。外部原因主要是未進行防腐設計的樁柱位于有腐蝕性水域及長年累月水流沖刷導致混凝土剝落、鋼筋外露并銹蝕，或者被往來船只刮碰未能及時修復致使混凝土破損等。樁柱的病害會影響樁體截面受力，降低其抗壓和抗彎能力[1]。

2 樁柱連接處病害處治方法

2.1 高壓旋噴注漿處理法

對于岸上墩采用高壓旋噴注漿處理樁柱銜接處病害，處理高度為樁系梁底上下各1.0 m，共計2 m范圍。注漿處理鉆孔及壓漿機械需要在樁周圍形成寬≥2.0 m、凈空高度≥3.0 m的平臺，需先將樁邊坡整理出相應的平臺。樁周以外30 cm布置注漿孔，孔間距為60 cm，樁基系梁部位不布置灌漿孔。注漿孔深度為樁系梁底標高以下1.0 m，灌注范圍為樁系梁底上下各1.0 m，共計2 m范圍，注漿高度范圍以上的注漿孔，需要用水泥漿灌注密實。施工工藝流程為：測定孔位→鉆機就位→插管→噴射作業(yè)→沖洗→移動機具。注漿處治方法如圖1、圖2所示。

對于水上墩采用在樁柱銜接段設置鋼護筒的施工方法，將樁基銜接處表面的水生物和松散混凝土清除干凈，露出新鮮混凝土，要求清除混凝土不能超過其鋼筋保護層厚度。將加工好的兩塊半圓形鋼模板包住樁基，鋼模板內(nèi)側與樁基表面間距15 cm，在兩塊鋼模板錨固翼板之間需設置橡膠防水材料。在輸送混凝土時由潛水員將導管送至新加鋼護筒底部才開始輸送，然后根據(jù)混凝土的流量慢慢提升導管，每根樁基至少設置兩根混凝土輸送導管，均勻分布于樁基兩側，混凝土輸送時同時提升。外包鋼護筒下沉至確定高程，不能采用振動法下沉，可采用壓重并輔以潛水沖坑法或高壓水槍沖射進行下沉作業(yè)。澆筑水下混凝土的攪拌機能力，應滿足外包混凝土在規(guī)定時間內(nèi)澆筑完畢。混凝土如果間隔澆筑，時間間隔不得長于混凝土的初凝時間。水下混凝土的輸送機具宜采用混凝土泵車，距離稍遠的宜采用混凝土攪拌運輸車。采用普通汽車運輸時，運輸容器應嚴密堅實，不漏漿、不吸水、便于裝卸，混凝土應不離析。

2.2 外包混凝土加固法

當樁柱連接處發(fā)現(xiàn)病害，應及時對病害進行處治，清表、鑿毛并修復，另外還應進行外包混凝土的加固處理。首先，支立模板前先將樁柱接縫周邊的附著物浮漿、夾雜的砂漿、石塊等雜物清理干凈，外包混凝土采用圓形或方形截面，強度標號采用C35，接縫以上高度為20 cm，最小凈邊距為15 cm;接縫以下視樁頂崩邊程度及缺陷范圍現(xiàn)場確定。最小高度≥20 cm，外包混凝土應按結構混凝土養(yǎng)生要求進行養(yǎng)生。樁柱連接部位外包混凝土示意圖如下頁圖3所示。

3 樁柱連接病害處治后外包混凝土質(zhì)量檢測評定

3.1 檢測內(nèi)容和方法

樁柱連接病害處治后外包混凝土檢測內(nèi)容為外觀檢查、尺寸測量、混凝土強度[4]及碳化深度檢測、超聲波檢測混凝土結合面質(zhì)量[5]（見表1）等。其中，結合面質(zhì)量采用超聲波對測法和斜測法相結合的方法進行檢測。對測法就是在測位兩個相互平行的測試面上分別畫出等間距網(wǎng)格線進行對測（見圖4）;斜測法就是在測位兩個相互平行的測試面上分別畫出網(wǎng)格線，在對測的基礎上進行交叉斜測（見圖5）。測量超聲脈沖波在混凝土中的傳播速度、首波幅度和接收信號主頻率等聲學參數(shù)，并根據(jù)參數(shù)及其相對變化，來判定樁柱連接處及樁柱連接處外包混凝土結合面的缺陷和損傷情況。

3.2 質(zhì)量檢測評定

超聲波檢測混凝土結合面質(zhì)量數(shù)據(jù)處理及判斷[5]：

（1）將同一測位各測點聲速、波幅和主頻道分別進行統(tǒng)計和測定。

（2）當測點數(shù)無法滿足統(tǒng)計法判斷時，可將T-R2的聲速、波幅等聲學參數(shù)與T-R1進行比較，若T-R2的聲學參數(shù)比T-R1顯著低時，則該點可判斷為異常測點。

（3）當通過結合面的某些測點的數(shù)據(jù)被判為異常，并查明無其他因素影響時，可判定混凝土結合面在該部位結合不良。

根據(jù)某橋梁兩根樁柱外包混凝土的測量結果進

行質(zhì)量檢測評定，1#樁各項指標均已達到設計要求。2#樁波形不規(guī)則、聲時滯后、頻率變大，難以判斷首波位置，因此判定為樁柱連接處或樁柱外包混凝土與樁柱混凝土結合處不密實。具體檢測數(shù)據(jù)見表2樁柱外包混凝土檢測結果匯總表。

1#樁與2#樁超聲波檢測結果圖像對比見圖6和圖7。儀器參數(shù)同樣設置為：采樣長度512 kB，間隔1.0 us，增益800 dB，高通20.00 kHz，低通50 kHz，混凝土表面均干燥、光潔。由檢測結果可知，2#樁樁柱連接處或樁柱外包混凝土與樁柱混凝土結合處不密實，需重新清表、鑿毛并進行外包混凝土的加固處理。

4 結語

樁柱連接部位有病害時，可采用外包混凝土的方式處理。為保證樁、柱的質(zhì)量，處理完之后還應進行外包混凝土質(zhì)量檢測。通過檢測可反映出外包混凝土外觀、結構尺寸、混凝土強度、結合面質(zhì)量等參數(shù)，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)結果對其質(zhì)量進行評價。本文研究結果表明，樁柱連接處病害的形式有鋼護筒銹蝕、樁柱混凝土保護層剝落、鋼筋銹蝕、樁柱連接處結合面不密實等。針對此類病害的處治，對于無法開挖至樁頂?shù)那闆r，岸上墩可采用高壓旋噴注漿加固樁柱銜接處土體的方式;水上墩可采用在樁柱銜接段設置鋼護筒進行混凝土外包的方法進行處治;對于可開挖樁墩，可采用直接開挖立模澆筑外包混凝土的方法進行處治。處治完成后可通過檢測外包混凝土強度、外觀、結合面質(zhì)量等進行質(zhì)量評定。

參考文獻：

[1]陸普青.橋梁水下樁基腐蝕病害及處治措施[J].西部交通科技，2011，51（10）：53-56

[2]鄧少偉.“夾克法”在預防修復水下墩柱病害中的應用與展望[J].廣東土木與建筑，2018，25（12）：69-71

[3]亞森·肉孜，陳光亮.橋梁水下樁頭缺陷修復加固工程技術分析[J].內(nèi)蒙古公路與運輸，2015，146（2）：48-50

[4]JGJ/T 23-2011，回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程[S].

[5]CECS21-2000，超聲法檢測混凝土缺陷技術規(guī)程[S].