現(xiàn)役高速公路橋梁樁基加固實(shí)踐

楊麗權(quán)

(湖北交投高速公路運(yùn)營集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430074)

1 工程應(yīng)用實(shí)例

1.1 工程概況

巴河大橋位于武英高速公路上，中心樁號K85+376，全長726.12 m。上部結(jié)構(gòu)為(2×4×30+3×30+5×30+2×4×30)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁橋，橋面組合為50 cm(防撞墻)+1 150 cm(行車道)+75 cm(波形梁護(hù)欄)雙幅對稱布置，下部結(jié)構(gòu)采用雙柱式橋墩，肋式橋臺，鉆孔樁基礎(chǔ)。汽車荷載為公路—Ⅰ級；無通航要求。巴河大橋上游5 km范圍內(nèi)存在大片采石場，每日河沙開挖量較大，巴河大橋自2009年修建完成以后，河床變化較大，橋墩基礎(chǔ)沖刷嚴(yán)重。

2016年該大橋構(gòu)造物技術(shù)狀況評定為二類，但全橋墩臺基礎(chǔ)存在沖刷現(xiàn)象，其中L3#、R3#墩基礎(chǔ)、L4#、R4#墩基礎(chǔ)分別沖刷高約2～3 m，其下部結(jié)構(gòu)墩臺基礎(chǔ)評定為三類，評定建議為對沖刷的樁基礎(chǔ)，以砌石或混凝土填補(bǔ)沖空部分，進(jìn)行加固處理。

1.2 橋墩基礎(chǔ)沖刷長度監(jiān)測

為確保橋梁安全運(yùn)行，2017年初對巴河大橋樁基沖刷長度進(jìn)行監(jiān)測，在樁基沖刷最大處，底系梁頂部位置設(shè)立測量點(diǎn)，測量點(diǎn)均按永久性觀測點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行布設(shè)。以每排樁基最大沖刷長度為代表值，描繪出成橋至今河床地面線變化圖如圖1所示，可見沖刷后現(xiàn)地面線下降。樁基沖刷長度監(jiān)測結(jié)果如表1所示，橋梁樁基有效樁長進(jìn)一步降低。樁基最高沖刷長度超過4.5 m，對其承載力進(jìn)行驗(yàn)算，3#墩承載力僅富余2.04%，4#墩承載力僅富余3.31%，急需進(jìn)行橋梁樁基加固。

圖1 巴河大橋河床變化示意圖

表1 巴河大橋沖刷長度一覽表

1.3 加固方案

為提高巴河大橋局部沖刷嚴(yán)重的橋墩樁基1承載能力及穩(wěn)定性，防止樁基主筋進(jìn)一步銹蝕，做好混凝土缺陷修補(bǔ)，提高樁基混凝土耐久性，針對橋梁下部受采砂影響的河床沖刷嚴(yán)重、樁基有效長度減小、混凝土破損、鋼筋銹蝕等病害，結(jié)合巴河大橋無通航需求的實(shí)際，采取增補(bǔ)樁基的加固方案，同時(shí)考慮雙幅橋之間空間問題，采取順橋向增加樁基。主要為：(1)已沖刷樁基主筋存在外漏銹蝕情況采取系梁以下樁基外包15 cm厚鋼筋混凝土加固；(2)在橋墩樁基順橋向兩側(cè)各新增一根1.2 m樁，一共增加4根樁基，新增樁基進(jìn)入微風(fēng)化片麻巖2.5 d，并澆筑承臺，通過植筋使新老樁有效連接在一起。

1.4 施工要點(diǎn)

(1)施工工藝流程

(2)施工操作要點(diǎn)

①搭設(shè)施工平臺

采用鋼管樁施工平臺，平臺牢靠穩(wěn)定，能承受工作時(shí)所有靜、動(dòng)荷載。平臺的設(shè)計(jì)與施工按《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ 041-2000)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

②埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒內(nèi)徑宜比樁徑大200～400 mm。埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，嚴(yán)格注意平面位置、豎向傾斜和兩節(jié)護(hù)筒的連接質(zhì)量均需符合規(guī)范要求。沉入時(shí)采用壓重法。

③泥漿制備

鉆孔泥漿由水、粘土(膨潤土)和添加劑組成。具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤滑鉆具，增大靜水壓力，并在孔壁形成泥皮，隔斷孔內(nèi)外滲流，防止坍孔的作用。調(diào)制的鉆孔泥漿及經(jīng)過循環(huán)凈化的泥漿，根據(jù)鉆孔方法和地層情況來確定泥漿稠度，泥漿稠度應(yīng)視地層變化或操作要求機(jī)動(dòng)掌握，泥漿太稀，排渣能力小、護(hù)壁效果差；泥漿太稠會(huì)削弱鉆頭沖擊功能，降低鉆進(jìn)速度。

④鉆孔

為了減少鉆孔施工對原樁的影響，采用回轉(zhuǎn)鉆削成孔。施工時(shí)對好中線及垂直度，并壓好護(hù)筒，隨時(shí)檢查成孔是否有偏斜現(xiàn)象。鉆孔的順序事先規(guī)劃好，既保證下一個(gè)樁孔的施工不影響上一個(gè)樁孔，又使鉆機(jī)的移動(dòng)距離不要過遠(yuǎn)和相互干擾。

⑤清孔

鉆孔的深度、直徑、位置和孔形直接關(guān)系到成裝置量與樁身曲直。為此，除了鉆孔過程中密切觀測監(jiān)督外，在鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度后，對孔深、孔位、孔形、孔徑等進(jìn)行檢查。在終孔檢查完全符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，立即進(jìn)行孔底清理，避免隔時(shí)過長以致泥漿沉淀，引起鉆孔坍塌。

⑥灌注水下混凝土

清完孔之后，就可將預(yù)制的鋼筋籠垂直吊放到孔內(nèi)，定位后要加以固定，然后用導(dǎo)管灌注混凝土，灌注時(shí)混凝土不要中斷，否則易出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象。

⑦澆筑承臺

按照設(shè)計(jì)圖紙，首先處理原樁基的新老混凝土結(jié)合面，再植筋，綁扎鋼筋網(wǎng)，噴涂界面劑，最后澆筑混凝土。

1.5 質(zhì)量檢驗(yàn)

在施工過程中，鉆孔在終孔和清孔后，進(jìn)行了孔位、孔深檢驗(yàn)；采用專用儀器測定了孔徑、孔形和傾斜度；并對該維修加固橋梁的混凝土抗壓強(qiáng)度、對其混凝土拌合物坍落度進(jìn)行檢測，以上均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。維修加固完成后，對其基樁采用超聲波透射法進(jìn)行檢測，其樁身結(jié)構(gòu)完整，檢測剖面的聲速、主頻、波幅、實(shí)測樁長滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，判定為Ⅰ類樁。

1.6 加固后續(xù)健康監(jiān)測

為進(jìn)一步觀察加固效果，對該橋于2017年12月、2018年11月及2019年6月進(jìn)行了連續(xù)性健康監(jiān)測，3#墩樁基有效樁長均達(dá)到27 m，4#墩樁基有效樁長均達(dá)到30 m，通過三次監(jiān)測對比，河床有一定程度的抬升，對比顯示無沖刷長度，河床變化趨于平穩(wěn)，橋墩運(yùn)行加固情況良好。

2 小 結(jié)

橋梁作為高速公路的重要組成部分，自竣工投入使用開始，其承載能力和安全性就隨著環(huán)境及行車荷載等長期作用而開始下降，樁基尤其是涉水樁基的安全性又是橋梁安全的重中之中。涉水橋梁樁基在長期水流沖刷作用下，樁基埋置深度不斷減小，導(dǎo)致承載能力以及穩(wěn)定性出現(xiàn)明顯的降低。同時(shí)當(dāng)樁基外露后，在沖刷和環(huán)境介質(zhì)侵蝕等因素的綜合作用下，病害會(huì)出現(xiàn)加速發(fā)展的趨勢，相應(yīng)樁基耐久性也會(huì)出現(xiàn)更大程度的降低。因此橋梁運(yùn)營過程中，應(yīng)通過對橋梁的定期檢測和健康監(jiān)測及時(shí)發(fā)現(xiàn)樁基病害，并實(shí)時(shí)地進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、加固，以保持或提高其承載能力、安全性和耐久性，從橋梁全壽命周期成本來看，及時(shí)加固能產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。同時(shí)對于由黃砂開采而引起的嚴(yán)重樁基沖刷，也應(yīng)加強(qiáng)對上游挖沙作業(yè)的管控力度，嚴(yán)格控制河道內(nèi)的黃砂開采量和開采區(qū)域，以保證橋梁運(yùn)營安全。本文從橋梁檢測發(fā)現(xiàn)病害、健康監(jiān)測觀察病害發(fā)展、結(jié)合實(shí)際選擇樁基加固方案、開展樁基加固施工、檢驗(yàn)評定樁基質(zhì)量和監(jiān)測加固效果等方面進(jìn)行了樁基加固工程實(shí)例全過程實(shí)踐分析，指出實(shí)踐應(yīng)用要點(diǎn)，對今后類似項(xiàng)目橋梁的樁基加固具有一定現(xiàn)實(shí)參考價(jià)值。