錨桿靜壓預(yù)應(yīng)力樁在橋梁墩臺(tái)施工中的應(yīng)用

羅立峰

（深圳市隆金達(dá)實(shí)業(yè)有限公司，廣東深圳 518000）

錨桿靜壓樁的樁基基礎(chǔ)，由錨桿與靜壓樁相結(jié)合形成，固定壓樁架可在地基上埋設(shè)錨桿完成，通過具備自重荷載的建筑物為打樁的反作用力，使用千斤頂，將電焊或硫磺膠連接的預(yù)制樁截面，從基礎(chǔ)孔或鉆孔壓樁孔分段壓入土體。將預(yù)制樁與承臺(tái)連成整體，利用封頂混凝土完成，提升地基承載力，實(shí)現(xiàn)地基沉降的控制功能。基于較小的錨桿靜壓樁截面、較小的單樁承載力，樁壓數(shù)據(jù)讀取可在油壓表上進(jìn)行，易于控制。錨桿靜壓樁具備方便作業(yè)、施工設(shè)備輕便靈活、工作面小、能耗低、無振動(dòng)、無噪聲、無污染、施工時(shí)不停產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于地基處理、托換基礎(chǔ)、加固地基等領(lǐng)域，可顯著提高社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益。

1 工程概況

某橋梁為灌注樁基礎(chǔ)，混凝土外部與內(nèi)部水化熱存在溫差或日氣溫變化影響，使混凝土沉降不均勻、基礎(chǔ)松軟、混凝土澆筑接縫不良、樁基下沉不均，引起蓋梁的不均勻受力等原因，造成橋梁的4個(gè)橋墩出現(xiàn)裂縫。12號(hào)墩臺(tái)出現(xiàn)4條不規(guī)則裂縫、3條斜向裂縫，最大縫寬1.2 mm，縫深299 mm，使用沖擊彈性波法檢測(cè)結(jié)果說明已穿透臺(tái)身。按照《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（JTGH 11—2004）等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，該橋下部構(gòu)造評(píng)估成構(gòu)件的第三類，需要對(duì)其進(jìn)行加固處理。

2 橋梁墩臺(tái)加固方法

摩擦樁源于原橋梁鉆孔灌注樁，采樣測(cè)量數(shù)據(jù)與實(shí)際地質(zhì)條件不符。施工工藝對(duì)鉆孔灌注樁基礎(chǔ)極限承載力的影響、地層土的變化和沉渣的影響無法滿足設(shè)計(jì)要求。這類樁應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行加固，并采取措施提高其承載力。通過增設(shè)新的錨桿靜壓預(yù)應(yīng)力樁和承臺(tái)，將承臺(tái)、原基樁、新增靜壓樁連接為整體，形成與原基樁的統(tǒng)一承受力，增加基樁承載力，滿足設(shè)計(jì)要求。

2.1 靜壓預(yù)應(yīng)力樁設(shè)計(jì)

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁代號(hào)為PC，PC樁混凝土強(qiáng)度不低于C60。管樁的沉樁方法包括錘擊法、靜壓法、振動(dòng)法、水射流法、預(yù)鉆孔法和中掘法，本工程采用靜壓法。

本工程各承臺(tái)基礎(chǔ)的加固采用8根直徑30 cm的靜壓預(yù)應(yīng)力樁，C60為預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的混凝土強(qiáng)度，樁長(zhǎng)22 m，樁段的標(biāo)準(zhǔn)值為2 m，單樁設(shè)定400 kN的承載力。橋體共布置31根靜壓樁，布置8節(jié)備用墊樁，樁尖布置在預(yù)制靜壓預(yù)應(yīng)力樁頭段上方。進(jìn)行樁的預(yù)制過程中，可直接錨固混凝土與預(yù)應(yīng)力鋼筋，其他樁段預(yù)留外徑分別為56、35 mm的鋼管作為預(yù)應(yīng)力鋼筋孔道。

2.2 新增承臺(tái)參數(shù)

（1）12號(hào)橋墩、13號(hào)橋墩新增承臺(tái)混凝土為C30，寬為1 m、高為0.8 m。

（2）利用JL25精軋螺紋鋼筋將新舊承臺(tái)實(shí)施連接，預(yù)應(yīng)力鋼筋在承臺(tái)的植入深度為50 cm，設(shè)定為150 kN預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉控制力。

（3）制作預(yù)埋錨桿的材料為JL25精軋螺紋鋼筋，將四根均勻布置，在承臺(tái)底部埋入錨桿，有效連接承臺(tái)鋼筋。

（4）錨桿靜壓樁背壓承臺(tái)被新建承臺(tái)代替，每個(gè)承臺(tái)按照8個(gè)壓樁孔設(shè)計(jì)，壓樁孔為梯形方孔、頂部小、底部大。頂孔尺寸40 cm，底孔尺寸50 cm。

3 橋梁墩加固施工

（1）基坑開挖時(shí)采用挖掘機(jī)，邊坡修復(fù)和底部清理采用人工輔助。基礎(chǔ)四周留0.5 m的工作面，以保證模板的安裝和支撐。開挖深度約5.6 m，采用1∶0.3×1∶0.5的邊坡開挖。開挖至基底標(biāo)高時(shí)，采用人工開挖平整。為了防止施工過程中的地基沉降，處理承臺(tái)基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)在承臺(tái)邊緣外側(cè)50 cm處進(jìn)行施工。挖掘的基坑距承臺(tái)底部20～30 cm時(shí)，采用人工開挖，直至平臺(tái)承臺(tái)底部高程10 cm以下。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況，可澆灌10 cm厚度的C15混凝土，須確?；炷撂幚砗蟮膲|層頂面平整，標(biāo)高偏差控制在-2～0 cm，可充分發(fā)揮承臺(tái)鋼筋施工底模的能力。

（2）應(yīng)鑿除新舊承臺(tái)混凝土接觸面保護(hù)層，暴露原有主筋，對(duì)原有混凝土表層進(jìn)行施工時(shí)，必須采用適合的動(dòng)作，保證原有的混凝土結(jié)構(gòu)不被破壞，并以橋梁鋼筋施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范植筋施工。植筋孔的定位須準(zhǔn)確；植筋完成后，使用高壓風(fēng)吹凈植筋孔內(nèi)的灰塵；按照廠家的型號(hào)規(guī)范、使用說明安裝鋼筋植膠，注膠工程必須一次完成，避免插筋時(shí)植膠溢出；植筋膠養(yǎng)護(hù)期滿后，可實(shí)施相應(yīng)的綁扎和焊接作業(yè)。

（3）檢查承臺(tái)內(nèi)各種鋼筋、預(yù)埋件位置及固定情況，準(zhǔn)備完畢后通知攪拌站拌料、澆筑混凝土。混凝土的澆筑可利用分層澆筑斜面推進(jìn)的方式，厚度約30～50 cm，由專人負(fù)責(zé)及時(shí)進(jìn)行振搗，防止過振或漏振。

果蔬在發(fā)酵過程中，受化學(xué)物質(zhì)、微生物以及酶等相關(guān)因素的影響，導(dǎo)致質(zhì)地變軟，硬度降低，是影響消費(fèi)者對(duì)制品食用品質(zhì)滿意度的重要因素之一。

（4）為了保證承臺(tái)底部鋼筋區(qū)混凝土的密實(shí)度，在澆筑過程中，可將該區(qū)混凝土的坍落度控制在較高值，覆蓋底部鋼筋后，降低其坍落度。為了避免產(chǎn)生冷縫，混凝土必須連續(xù)澆筑。澆筑區(qū)域應(yīng)劃分為不同的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域由混凝土專職工人負(fù)責(zé)，成型后由于振搗技術(shù)不當(dāng)導(dǎo)致的質(zhì)量問題，可由專人負(fù)責(zé)整改，保證混凝土的澆筑質(zhì)量。

4 相關(guān)工序

打樁工序中常規(guī)錨桿靜壓樁與錨桿靜壓預(yù)應(yīng)力樁方式基本一致，可遵循《錨桿靜壓樁技術(shù)規(guī)范》（YBJ 227—1991）進(jìn)行操作。錨靜壓預(yù)應(yīng)力樁封孔增加了相應(yīng)的步驟，安裝封樁設(shè)施，施加壓力利用千斤頂，并及時(shí)查看是否達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，若未達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，應(yīng)利用千斤頂進(jìn)行二次加壓，達(dá)到設(shè)計(jì)壓力后擰緊螺帽。

預(yù)應(yīng)力錨桿靜壓樁的封樁流程：

（1）處理樁頭。

處理靜壓樁的樁頭應(yīng)在封樁前進(jìn)行，包括砍樁頭和找平樁頭的工序，砍樁頭的動(dòng)機(jī)是確保樁頂標(biāo)高符合設(shè)計(jì)的要求。須杜避免在懸臂條件下任意切割樁頭，確保樁身的質(zhì)量不受影響，找平樁頭可適應(yīng)傳力墊與樁頭完全接觸，確保其均衡的受力。在施工過程中，樁頭的找平工序可利用砂漿或硫磺膠泥完成，加壓封樁應(yīng)待相關(guān)找平層達(dá)到強(qiáng)度要求后進(jìn)行。

（2）清理樁孔。

清理壓樁孔內(nèi)雜物的工作應(yīng)在封樁前進(jìn)行，在砍樁頭過程中，對(duì)孔內(nèi)混凝土塊和泥土進(jìn)行清理，除掉孔壁和表面的浮漿，增加黏聚力，及時(shí)排出孔內(nèi)的積水，直到樁孔處理完畢后，進(jìn)行下一道工序。

包括傳力鋼柱、鋼墊板、傳力橫梁、螺母、封樁螺釘、千斤頂、壓樁反力架等結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力樁止水裝置的安裝嚴(yán)格按相應(yīng)順序進(jìn)行：鋼墊板與傳力鋼柱→荷載傳遞橫梁→頂螺母→千斤頂安裝→樁反力梁安裝。各構(gòu)件的中心線應(yīng)對(duì)齊，保證千斤頂在打樁過程中可對(duì)稱均勻地施加壓力。須保證以往基礎(chǔ)表面與傳力橫梁間位移空間的充足，有效避免基于過大的位移，導(dǎo)致千斤頂壓力不足的現(xiàn)象。

（4）二次壓樁。

安裝止水裝置后，對(duì)靜壓樁施加兩次壓力，靜壓樁的最大壓力是原錨樁的最終設(shè)計(jì)壓力。當(dāng)千斤頂達(dá)到設(shè)計(jì)的最終壓力值時(shí)，擰緊螺母，利用雙螺母進(jìn)行固定，可改善樁的密封效果。擰緊螺帽后，不可立即釋放壓力，千斤頂保持在設(shè)計(jì)壓力，穩(wěn)定一段時(shí)間后，松開千斤頂之前再次擰緊螺帽。

（5）拆除壓樁架和千斤頂。

待千斤頂徹底減壓后，開始對(duì)壓樁架和千斤頂進(jìn)行拆除，為下一個(gè)環(huán)節(jié)清除障礙。

（6）灌注封樁混凝土。

須在澆筑前排出孔內(nèi)積水，保證混凝土強(qiáng)度、坍落度。混凝土振搗時(shí)，振搗器易觸碰傳力梁和傳力鋼柱，為了保證不干擾封樁設(shè)施，應(yīng)確保預(yù)應(yīng)力封樁的質(zhì)量，可利用微膨脹強(qiáng)混凝土進(jìn)行封樁。

（7）完成封樁工序。

混凝土強(qiáng)度已達(dá)到要求時(shí)，錨桿靜壓樁與原地基完全連接，完成封樁施工。原地基向錨桿靜壓樁傳輸?shù)牧Σ怀^其有效預(yù)應(yīng)力時(shí)，不會(huì)發(fā)生基礎(chǔ)沉降的現(xiàn)象，減少了樁加固完成的附加沉降，完全符合封樁的相關(guān)要求。

5 施工效果

為了檢驗(yàn)錨桿靜壓預(yù)應(yīng)力樁的應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)的效果，在施工中實(shí)行了預(yù)應(yīng)力的有效性試驗(yàn)，試驗(yàn)的對(duì)象為1、5、8、11號(hào)樁。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，對(duì)有效壓力與預(yù)壓力進(jìn)行分析，各樁均超過400 kN的單樁承載力設(shè)計(jì)值。預(yù)應(yīng)力封樁有效壓力結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 預(yù)應(yīng)力封樁有效壓力結(jié)果統(tǒng)計(jì)

6 動(dòng)態(tài)試驗(yàn)在加固前后結(jié)果對(duì)比

通過動(dòng)態(tài)試驗(yàn)研究比較損傷較嚴(yán)重的4個(gè)橋墩，比較了靜壓預(yù)應(yīng)力錨桿加固前后的橫向振幅，利用速度與橫向振幅的關(guān)系曲線對(duì)加固前后的效果進(jìn)行觀察分析。

試驗(yàn)結(jié)果表明，錨桿靜壓預(yù)應(yīng)力樁加固后，墩臺(tái)橫向振幅明顯降低，墩身偏心得到了有效糾正，具備較好的加固效果，可呈現(xiàn)良好狀態(tài)下的橋墩基礎(chǔ)的力學(xué)。

7 結(jié)語

本項(xiàng)目利用錨桿靜壓預(yù)應(yīng)力樁實(shí)施橋墩加固施工，工程建成后，通過沉降觀測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，效果良好，實(shí)踐進(jìn)一步證明，該施工方案和措施符合相關(guān)規(guī)范。