■王昌標(biāo)

（福建暢祥公路工程有限公司，三明　365000）

預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)及鋼管樁在橋臺(tái)加固中的應(yīng)用

■王昌標(biāo)

（福建暢祥公路工程有限公司，三明365000）

結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索、錨桿對(duì)拉及鋼管樁技術(shù)在福銀高速公路龍德寺大橋右線橋建甌臺(tái)病害治理過(guò)程中的實(shí)際應(yīng)用，提出相應(yīng)施工質(zhì)量控制技術(shù)要點(diǎn)，為同類橋梁病害治理提供參考。

預(yù)應(yīng)力錨索錨桿鋼管樁橋臺(tái)加固

0　引言

預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)最大特點(diǎn)是盡可能少地?cái)_動(dòng)被錨固的巖體或土體，并通過(guò)錨固措施合理的提高可利用巖體或土體的強(qiáng)度，所以預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)是最為高效和經(jīng)濟(jì)的加固技術(shù)，得到了各行各業(yè)的高度重視和迅速發(fā)展［1］。鋼管樁具有樁徑小、樁頂截面單位面積承載力高、施工空間不受限制且簡(jiǎn)便，同時(shí)鋼管樁通過(guò)高壓注漿使水泥漿液橫向滲到樁側(cè)土體中，起到加大樁徑、固結(jié)地基基礎(chǔ)、提高地基承載力作用等優(yōu)點(diǎn)，在地基基礎(chǔ)加固方面具有廣泛應(yīng)用。

1　工程概況

龍德寺大橋位于福銀高速公路南平連接線段，左線中心樁號(hào)BK2919+171，橋梁全長(zhǎng)為171.4m，上部結(jié)構(gòu)為5×30m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)T梁。右線中心樁號(hào)為AK2919+ 068，橋梁全長(zhǎng)為144m，其上部結(jié)構(gòu)為4×30m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)T梁。下部結(jié)構(gòu)為柱式墩配樁基礎(chǔ)，橋臺(tái)為U型臺(tái)，擴(kuò)大基礎(chǔ)。在2014年橋梁檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)右線橋建甌臺(tái)兩邊側(cè)墻發(fā)現(xiàn)3處裂縫，寬度為3mm～20mm，總長(zhǎng)9.5m，詳見(jiàn)表1；裂縫主要分布在建甌臺(tái)側(cè)墻位置，具體見(jiàn)圖1～圖4。根據(jù)JTG H11-2004“重要部件最差的缺損狀況評(píng)定”方法：該橋取 “橋臺(tái)及基礎(chǔ)”技術(shù)狀況為最不利值，評(píng)定其技術(shù)狀況等級(jí)為三類橋梁。因此需對(duì)該橋右線橋建甌臺(tái)進(jìn)行加固處理。

表1　　建甌臺(tái)裂縫統(tǒng)計(jì)

2　病害分析

出現(xiàn)病害的右線建甌臺(tái)為U型橋臺(tái)，基礎(chǔ)為擴(kuò)大基礎(chǔ)，該橋臺(tái)總高度約15.97m，基礎(chǔ)底標(biāo)高為159.40m，原設(shè)計(jì)要求基礎(chǔ)容許承載力達(dá)到350kPa。根據(jù)地質(zhì)補(bǔ)充勘察分析，該橋臺(tái)補(bǔ)充鉆孔孔段位置基礎(chǔ)持力層為強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖（容許承載力為350kPa）。因南平市屬中亞熱帶氣候，溫暖潮濕，四季分明，多年平均降雨量達(dá)1663.9mm，雨季為3～6月，約占全年降雨量的70%，強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖裂隙極發(fā)育，為極軟巖，極破碎，在強(qiáng)降雨條件下，大量地表水沿強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖裂隙大量滲入持力層，導(dǎo)致基礎(chǔ)持力層巖體抗壓強(qiáng)度降低，從而誘發(fā)基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降。同時(shí)結(jié)合右線建甌臺(tái)側(cè)墻裂縫病害走向情況以及建甌臺(tái)上方伸縮縫發(fā)生錯(cuò)位的病害情況，初步判斷導(dǎo)致建甌臺(tái)出現(xiàn)病害的原因?yàn)闃蚺_(tái)基礎(chǔ)持力層發(fā)生不均勻沉降所致。

3　病害處理加固設(shè)計(jì)方案

針對(duì)橋臺(tái)出現(xiàn)的病害情況，結(jié)合地質(zhì)補(bǔ)充鉆探勘察資料等研究分析決定采取以下措施進(jìn)行加固。

（1）對(duì)建甌臺(tái)基礎(chǔ)的基礎(chǔ)持力層不均勻沉降采用鋼管樁高壓注漿法進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。沿橋臺(tái)兩側(cè)墻和前墻各布設(shè)四排鋼管樁進(jìn)行高壓注漿，鋼管樁沿縱橋向排距為30cm，沿橫橋排距為80cm，內(nèi)側(cè)第一排鋼管樁跟前墻、側(cè)墻為10cm，呈梅花形布置，具體要求鋼管樁布置詳見(jiàn)圖5～圖6。所有鋼管樁須進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖層8m。鋼管樁采用外徑108mm，內(nèi)徑92mm鋼管，鋼管四周鉆造直徑為3～5mm的孔以75mm間距呈梅花形布置，注漿壓力為1～1.5MPa。同時(shí)鋼管樁頂部設(shè)置一道寬1.25m高為60cm的鋼筋混凝土地梁。

（2）為提高橋臺(tái)整體穩(wěn)定性，建甌臺(tái)前墻采用框架梁配預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行加固，側(cè)墻采用框架梁配錨桿對(duì)拉加固。前墻錨索采用6束Φ15.24mm標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1860MPa的高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作，設(shè)計(jì)張拉力為450kN，預(yù)應(yīng)力錨索孔以向下傾斜60°角度進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖層至少12m。側(cè)墻錨桿采用直徑32mm的精軋螺紋鋼進(jìn)行對(duì)拉。具體前墻錨索及側(cè)墻錨桿布置間距及位置詳見(jiàn)圖7、圖8。

4　橋臺(tái)加固施工工藝及技術(shù)要點(diǎn)

4.1橋臺(tái)鋼管樁高壓注漿施工工藝及技術(shù)控制要點(diǎn)

（1）鋼管樁施工工藝流程

平整場(chǎng)地（側(cè)墻錐坡位置搭設(shè)鋼管架鉆孔平臺(tái)）→鋼管焊接制作→測(cè)量放樣→鉆孔機(jī)就位鉆孔→清孔→注漿機(jī)安裝→安裝下放鋼管→安裝注漿管→拌制水泥漿→壓注水泥漿至上口返漿并補(bǔ)漿二、三次→壓頂梁鋼筋制作安裝→壓頂梁混凝土澆筑。

（2）鋼管樁施工技術(shù)控制要點(diǎn)

①鋼管樁鉆孔采用干鉆成孔。在鉆進(jìn)過(guò)程中要求認(rèn)真做好鉆孔記錄，如地質(zhì)、孔深、鉆孔傾斜度（斜角鋼管樁）、地下水情況等，如遇地質(zhì)與設(shè)計(jì)不同時(shí)需及時(shí)向業(yè)主、監(jiān)理和設(shè)計(jì)匯報(bào)，以便及時(shí)做出變更?？繕蚺_(tái)側(cè)墻及前墻的前三排鋼管樁均為斜樁，在鉆孔過(guò)程中要嚴(yán)格監(jiān)測(cè)孔的傾斜度，每鉆進(jìn)5m進(jìn)行一次檢查校正，防止孔位出現(xiàn)偏差。在孔徑、孔深等達(dá)到設(shè)計(jì)要求立即安排完成下管和注漿工序，防止塌孔。

②鋼管柱注漿。樁孔成孔后須立即安排下管和注漿工序，注漿采用孔底返漿。為提高水泥漿早期強(qiáng)度，水泥漿加入了早強(qiáng)劑，其水灰比為0.48，注漿壓力為控制在1～1.5MPa；注漿時(shí)水泥漿應(yīng)均勻上冒，直至灌滿，孔口冒出水泥漿，第一次注漿才告結(jié)束；注漿管的提升應(yīng)根據(jù)注漿壓力變化進(jìn)行，每次提升高度不超過(guò)50cm，直至水泥漿完全從孔口溢出為止；注漿完畢立即拔初次注漿管，每拔2m應(yīng)進(jìn)行了補(bǔ)注一次，直至拔出為止。注漿過(guò)程應(yīng)認(rèn)真做好現(xiàn)場(chǎng)施工注漿記錄，每批次注漿均應(yīng)進(jìn)行了漿體強(qiáng)度試驗(yàn)，試件不小于兩組。

4.2橋臺(tái)前墻預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝及技術(shù)控制要點(diǎn)

（1）橋臺(tái)前墻預(yù)應(yīng)力錨索施工流程

錨索孔定位→搭設(shè)鋼管腳手架→鉆孔→清孔→加工制作錨索→安裝錨索→注漿→植筋→框架梁鋼筋及模板安裝→框架梁混凝土澆筑→錨索張拉→封錨。

（2）橋臺(tái)前墻預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)控制要點(diǎn)

①錨索鉆孔的孔位、孔深及傾斜度嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行控制，特別是對(duì)橋臺(tái)前墻的錨索鉆孔傾斜度每鉆進(jìn)5m應(yīng)進(jìn)行一次檢查校正，防止孔位出現(xiàn)斜偏差，保證孔位達(dá)到設(shè)計(jì)要求；由于錨孔傾角大（傾角為60°）且橋臺(tái)后10m以內(nèi)均為砂、卵石為主的填料，極易塌孔，因此在該段鉆孔采取跟管鉆進(jìn)，同時(shí)錨孔鉆造深度均應(yīng)超設(shè)計(jì)0.5～1.0m。

②為便于墻體框架梁鋼筋和模板施工，需要在橋臺(tái)前墻和側(cè)墻進(jìn)行鉆孔植筋。墻體植筋孔鉆造前應(yīng)先進(jìn)行框架梁放樣，墻體植筋鉆孔應(yīng)保證植筋的孔深、孔徑符合要求，孔深不小于15cm，孔徑不小于15mm；植筋孔成孔后立即用高壓空氣進(jìn)行清孔，注膠前應(yīng)防止沙石、粉塵等雜物進(jìn)入孔內(nèi)；植筋膠灌至孔深3/4處時(shí)即可插入鋼筋，并將鋼筋插到孔底；植筋膠未固結(jié)時(shí)不得擾動(dòng)鋼筋。

③預(yù)應(yīng)力錨索張拉施工必須在地梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求75%后才能張拉，張拉液壓千斤頂和壓力表必須經(jīng)過(guò)有資質(zhì)的第三方檢驗(yàn)，并提供檢定證書(shū)才可使用。為有效確保張拉施工質(zhì)量，實(shí)行張拉雙控技術(shù)，即通過(guò)張拉力以及錨索伸長(zhǎng)值共同控制錨索張拉施工，采取以張拉油表讀數(shù)為主，伸長(zhǎng)值輔助張拉。錨索正式張拉前，應(yīng)取設(shè)計(jì)張拉荷載的10%～20%進(jìn)行預(yù)張拉，以使各部位接觸緊密、鋼絞線順直。錨索的預(yù)應(yīng)力在補(bǔ)足差異后分5級(jí)施加，即設(shè)計(jì)荷載的25%、50%、75%、100%、110%，每級(jí)荷載加載后，穩(wěn)定持荷時(shí)間不小于10min。

張拉完成后及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)注漿和封錨。

4.3橋臺(tái)側(cè)墻錨桿施工工藝及技術(shù)控制要點(diǎn)

（1）橋臺(tái)側(cè)墻錨桿施工工藝流程

搭設(shè)鋼管腳手架平臺(tái)→錨孔定位→鉆孔機(jī)就位→鉆孔（同時(shí)加工制作錨桿）→清孔→安裝錨桿→注漿→墻體鉆孔植筋→框架梁鋼筋及模板制作安裝→框架梁混凝土澆筑→補(bǔ)注漿→錨桿索定→封錨。

（2）橋臺(tái)側(cè)墻錨桿施工技術(shù)控制要點(diǎn)

①橋臺(tái)側(cè)墻鉆孔采用干鉆成孔嚴(yán)禁用水鉆，鉆孔時(shí)鉆機(jī)固定要牢固、晃動(dòng)量要少，鉆進(jìn)過(guò)程中要穩(wěn)定。鉆孔時(shí)要控制好孔位、孔軸線走向和傾角，為保證孔位走向正確，每鉆進(jìn)3m左右要進(jìn)行檢查校正一次，防止孔位出現(xiàn)偏差。

②錨桿采用精軋螺紋鋼下料應(yīng)采用砂輪切割機(jī)切割，嚴(yán)禁使用電焊切割；精軋螺紋鋼連接采用YGL型專用連接器進(jìn)行連接，在連接螺紋處需涂抹環(huán)氧樹(shù)脂防止接長(zhǎng)鋼筋與連接器在施工中可能松動(dòng)；為保證錨桿處于孔道正中，在錨桿上每隔1.5m左右設(shè)置一道對(duì)中器。

5　工程質(zhì)量評(píng)述

橋臺(tái)鋼管樁基礎(chǔ)注漿，注漿壓力符合設(shè)計(jì)要求，壓頂梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求、壓頂梁尺寸符合要求、表面平整、質(zhì)量良好。

橋臺(tái)前墻預(yù)應(yīng)力錨索經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)抗拔力試驗(yàn)，根據(jù)規(guī)范要求錨索抗拔力試驗(yàn)數(shù)量為總數(shù)的5%且不小于3根，在對(duì)前墻的3根錨索進(jìn)行抗拔試驗(yàn)力均符合設(shè)計(jì)要求。橋臺(tái)前墻及側(cè)墻框架梁混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求、框架梁尺寸符合要求、表面平整。

6　結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目在施工期間，對(duì)橋臺(tái)進(jìn)行沉降、裂縫觀測(cè)，從觀測(cè)結(jié)果來(lái)看，施工期間橋臺(tái)的沉降沒(méi)有明顯變化，橋臺(tái)側(cè)墻裂縫在前墻錨索張拉和側(cè)墻錨桿對(duì)拉后沒(méi)有繼續(xù)發(fā)展。該項(xiàng)目于2015年7月完工后，安排巡查人員定期對(duì)橋臺(tái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，病害沒(méi)有繼續(xù)發(fā)展，橋臺(tái)運(yùn)行狀況良好。由此可見(jiàn)該橋的橋臺(tái)加固設(shè)計(jì)方案可行、施工質(zhì)量能夠滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到預(yù)期效果。

綜上所述，通過(guò)鋼管樁高壓注漿提高基底承載力、預(yù)應(yīng)力錨索加固前墻及錨桿對(duì)拉加固側(cè)墻來(lái)提高橋臺(tái)整體穩(wěn)定性的綜合治理方案，施工工藝簡(jiǎn)單易行，施工機(jī)具設(shè)備小型化、所占空間小，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用、合理有效的橋臺(tái)加固方法。

［1］趙長(zhǎng)海．預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)．北京：中國(guó)水利水電出版社，2001.

［2］福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院．長(zhǎng)深高速公路（南平段）龍德寺大橋加固工程施工圖設(shè)計(jì).

［3］方立人．預(yù)應(yīng)力錨索在圬工橋臺(tái)加固中的應(yīng)用．山西建筑，2012（6）：228-229．