橋梁墩臺施工錨桿靜壓預(yù)應(yīng)力樁應(yīng)用

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摘要：橋梁墩臺是支撐上部結(jié)構(gòu)和車輛荷載的重要構(gòu)件，樁基下沉不均引起蓋梁的不均勻受力等，會引起墩臺受力裂縫。文章結(jié)合工程實例，采用加固橋梁墩臺，利用錨桿靜壓預(yù)應(yīng)力樁處理此類問題，可達(dá)到預(yù)期效果，為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：錨桿；靜壓；預(yù)應(yīng)力；橋梁墩臺

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)制樁與承臺連成整體，利用封頂混凝土完成，提升地基承載力，實現(xiàn)地基沉降的控制功能?；谳^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、無噪聲、無污染、施工時不停產(chǎn)等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于地基處理、托換基礎(chǔ)、加固地基等領(lǐng)域，可顯著提高社會效益、經(jīng)濟效益。

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個橋墩出現(xiàn)裂縫。12號墩臺出現(xiàn)4條不規(guī)則裂縫、3條斜向裂縫，最大縫寬1.2mm，縫深299mm，使用沖擊彈性波法檢測結(jié)果說明已穿透臺身。按照《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（JTGH11—2004）等級評定標(biāo)準(zhǔn)，該橋下部構(gòu)造評估成構(gòu)件的第三類，需要對其進(jìn)行加固處理。

2橋梁墩臺加固方法

摩擦樁源于原橋梁鉆孔灌注樁，采樣測量數(shù)據(jù)與實際地質(zhì)條件不符。施工工藝對鉆孔灌注樁基礎(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，將承臺、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)計要求。2.1靜壓預(yù)應(yīng)力樁設(shè)計預(yù)應(yīng)力混凝土管樁代號為PC，PC樁混凝土強度不低于C60。管樁的沉樁方法包括錘擊法、靜壓法、振動法、水射流法、預(yù)鉆孔法和中掘法，本工程采用靜壓法。本工程各承臺基礎(chǔ)的加固采用8根直徑30cm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度，樁長22m，樁段的標(biāo)準(zhǔn)值為2m，單樁設(shè)定400kN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、35mm的鋼管作為預(yù)應(yīng)力鋼筋孔道。2.2新增承臺參數(shù)（1）12號橋墩、13號橋墩新增承臺混凝土為C30，寬為1m、高為0.8m。（2）利用JL25精軋螺紋鋼筋將新舊承臺實施連接，預(yù)應(yīng)力鋼筋在承臺的植入深度為50cm，設(shè)定為150kN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，在承臺底部埋入錨桿，有效連接承臺鋼筋。（4）錨桿靜壓樁背壓承臺被新建承臺代替，每個承臺按照8個壓樁孔設(shè)計，壓樁孔為梯形方孔、頂部小、底部大。頂孔尺寸40cm，底孔尺寸50cm。

3橋梁墩加固施工

（1）基坑開挖時采用挖掘機，邊坡修復(fù)和底部清理采用人工輔助?；A(chǔ)四周留0.5m的工作面，以保證模板的安裝和支撐。開挖深度約5.6m，采用1∶0.3×1∶0.5的邊坡開挖。開挖至基底標(biāo)高時，采用人工開挖平整。為了防止施工過程中的地基沉降，處理承臺基礎(chǔ)時，應(yīng)在承臺邊緣外側(cè)50cm處進(jìn)行施工。挖掘的基坑距承臺底部20~30cm時，采用人工開挖，直至平臺承臺底部高程10cm以下。根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)情況，可澆灌10cm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-2~0cm，可充分發(fā)揮承臺鋼筋施工底模的能力。（2）應(yīng)鑿除新舊承臺混凝土接觸面保護(hù)層，暴露原有主筋，對原有混凝土表層進(jìn)行施工時，必須采用適合的動作，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，避免插筋時植膠溢出；植筋膠養(yǎng)護(hù)期滿后，可實施相應(yīng)的綁扎和焊接作業(yè)。（3）檢查承臺內(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30~50cm，由專人負(fù)責(zé)及時進(jìn)行振搗，防止過振或漏振。（4）為了保證承臺底部鋼筋區(qū)混凝土的密實度，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》（YBJ227—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，并及時查看是否達(dá)到設(shè)計壓力，若未達(dá)到設(shè)計壓力，應(yīng)利用千斤頂進(jìn)行二次加壓，達(dá)到設(shè)計壓力后擰緊螺帽。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，砍樁頭的動機是確保樁頂標(biāo)高符合設(shè)計的要求。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。（3）安裝預(yù)應(yīng)力封樁裝置。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)對齊，保證千斤頂在打樁過程中可對稱均勻地施加壓力。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)計壓力。當(dāng)千斤頂達(dá)到設(shè)計的最終壓力值時，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)計壓力，穩(wěn)定一段時間后，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，開始對壓樁架和千斤頂進(jìn)行拆除，為下一個環(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，保證混凝土強度、坍落度?；炷琳駬v時，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，可利用微膨脹強混凝土進(jìn)行封樁。（7）完成封樁工序?；炷翉姸纫堰_(dá)到要求時，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，不會發(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，在施工中實行了預(yù)應(yīng)力的有效性試驗，試驗的對象為1、5、8、11號樁。試驗數(shù)據(jù)顯示，對有效壓力與預(yù)壓力進(jìn)行分析，各樁均超過400kN的單樁承載力設(shè)計值。預(yù)應(yīng)力封樁有效壓力結(jié)果統(tǒng)計如表1所示。

6動態(tài)試驗在加固前后結(jié)果對比

通過動態(tài)試驗研究比較損傷較嚴(yán)重的4個橋墩，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)系曲線對加固前后的效果進(jìn)行觀察分析。試驗結(jié)果表明，錨桿靜壓預(yù)應(yīng)力樁加固后，墩臺橫向振幅明顯降低，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

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

參考文獻(xiàn)

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作者：羅立峰 單位：深圳市隆金達(dá)實業(yè)有限公司