■王昌標

（福建暢祥公路工程有限公司，三明　365000）

預應力錨固技術(shù)及鋼管樁在橋臺加固中的應用

■王昌標

（福建暢祥公路工程有限公司，三明365000）

結(jié)合預應力錨索、錨桿對拉及鋼管樁技術(shù)在福銀高速公路龍德寺大橋右線橋建甌臺病害治理過程中的實際應用，提出相應施工質(zhì)量控制技術(shù)要點，為同類橋梁病害治理提供參考。

預應力錨索錨桿鋼管樁橋臺加固

0　引言

預應力錨固技術(shù)最大特點是盡可能少地擾動被錨固的巖體或土體，并通過錨固措施合理的提高可利用巖體或土體的強度，所以預應力錨固技術(shù)是最為高效和經(jīng)濟的加固技術(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便，同時鋼管樁通過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、提高地基承載力作用等優(yōu)點，在地基基礎加固方面具有廣泛應用。

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BK2919+171，橋梁全長為171.4m，上部結(jié)構(gòu)為5×30m預應力砼連續(xù)T梁。右線中心樁號為AK2919+ 068，橋梁全長為144m，其上部結(jié)構(gòu)為4×30m預應力砼連續(xù)T梁。下部結(jié)構(gòu)為柱式墩配樁基礎，橋臺為U型臺，擴大基礎。在2014年橋梁檢測中發(fā)現(xiàn)右線橋建甌臺兩邊側(cè)墻發(fā)現(xiàn)3處裂縫，寬度為3mm～20mm，總長9.5m，詳見表1；裂縫主要分布在建甌臺側(cè)墻位置，具體見圖1～圖4。根據(jù)JTG H11-2004“重要部件最差的缺損狀況評定”方法：該橋取 “橋臺及基礎”技術(shù)狀況為最不利值，評定其技術(shù)狀況等級為三類橋梁。因此需對該橋右線橋建甌臺進行加固處理。

表1　　建甌臺裂縫統(tǒng)計

2　病害分析

出現(xiàn)病害的右線建甌臺為U型橋臺，基礎為擴大基礎，該橋臺總高度約15.97m，基礎底標高為159.40m，原設計要求基礎容許承載力達到350kPa。根據(jù)地質(zhì)補充勘察分析，該橋臺補充鉆孔孔段位置基礎持力層為強風化石英砂巖（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1663.9mm，雨季為3～6月，約占全年降雨量的70%，強風化石英砂巖裂隙極發(fā)育，為極軟巖，極破碎，在強降雨條件下，大量地表水沿強風化石英砂巖裂隙大量滲入持力層，導致基礎持力層巖體抗壓強度降低，從而誘發(fā)基礎發(fā)生不均勻沉降。同時結(jié)合右線建甌臺側(cè)墻裂縫病害走向情況以及建甌臺上方伸縮縫發(fā)生錯位的病害情況，初步判斷導致建甌臺出現(xiàn)病害的原因為橋臺基礎持力層發(fā)生不均勻沉降所致。

3　病害處理加固設計方案

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

（1）對建甌臺基礎的基礎持力層不均勻沉降采用鋼管樁高壓注漿法進行加固補強。沿橋臺兩側(cè)墻和前墻各布設四排鋼管樁進行高壓注漿，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圖5～圖6。所有鋼管樁須進入強風化石英砂巖層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。同時鋼管樁頂部設置一道寬1.25m高為60cm的鋼筋混凝土地梁。

（2）為提高橋臺整體穩(wěn)定性，建甌臺前墻采用框架梁配預應力錨索進行加固，側(cè)墻采用框架梁配錨桿對拉加固。前墻錨索采用6束Φ15.24mm標準強度為1860MPa的高強度低松弛預應力鋼絞線制作，設計張拉力為450kN，預應力錨索孔以向下傾斜60°角度進入強風化石英砂巖層至少12m。側(cè)墻錨桿采用直徑32mm的精軋螺紋鋼進行對拉。具體前墻錨索及側(cè)墻錨桿布置間距及位置詳見圖7、圖8。

4　橋臺加固施工工藝及技術(shù)要點

4.1橋臺鋼管樁高壓注漿施工工藝及技術(shù)控制要點

（1）鋼管樁施工工藝流程

平整場地（側(cè)墻錐坡位置搭設鋼管架鉆孔平臺）→鋼管焊接制作→測量放樣→鉆孔機就位鉆孔→清孔→注漿機安裝→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

①鋼管樁鉆孔采用干鉆成孔。在鉆進過程中要求認真做好鉆孔記錄，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)與設計不同時需及時向業(yè)主、監(jiān)理和設計匯報，以便及時做出變更?？繕蚺_側(cè)墻及前墻的前三排鋼管樁均為斜樁，在鉆孔過程中要嚴格監(jiān)測孔的傾斜度，每鉆進5m進行一次檢查校正，防止孔位出現(xiàn)偏差。在孔徑、孔深等達到設計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度，水泥漿加入了早強劑，其水灰比為0.48，注漿壓力為控制在1～1.5MPa；注漿時水泥漿應均勻上冒，直至灌滿，孔口冒出水泥漿，第一次注漿才告結(jié)束；注漿管的提升應根據(jù)注漿壓力變化進行，每次提升高度不超過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應進行了補注一次，直至拔出為止。注漿過程應認真做好現(xiàn)場施工注漿記錄，每批次注漿均應進行了漿體強度試驗，試件不小于兩組。

4.2橋臺前墻預應力錨索施工工藝及技術(shù)控制要點

（1）橋臺前墻預應力錨索施工流程

錨索孔定位→搭設鋼管腳手架→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）橋臺前墻預應力錨索施工技術(shù)控制要點

①錨索鉆孔的孔位、孔深及傾斜度嚴格按照設計要求進行控制，特別是對橋臺前墻的錨索鉆孔傾斜度每鉆進5m應進行一次檢查校正，防止孔位出現(xiàn)斜偏差，保證孔位達到設計要求；由于錨孔傾角大（傾角為60°）且橋臺后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，同時錨孔鉆造深度均應超設計0.5～1.0m。

②為便于墻體框架梁鋼筋和模板施工，需要在橋臺前墻和側(cè)墻進行鉆孔植筋。墻體植筋孔鉆造前應先進行框架梁放樣，墻體植筋鉆孔應保證植筋的孔深、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行清孔，注膠前應防止沙石、粉塵等雜物進入孔內(nèi)；植筋膠灌至孔深3/4處時即可插入鋼筋，并將鋼筋插到孔底；植筋膠未固結(jié)時不得擾動鋼筋。

③預應力錨索張拉施工必須在地梁混凝土強度達到設計要求75%后才能張拉，張拉液壓千斤頂和壓力表必須經(jīng)過有資質(zhì)的第三方檢驗，并提供檢定證書才可使用。為有效確保張拉施工質(zhì)量，實行張拉雙控技術(shù)，即通過張拉力以及錨索伸長值共同控制錨索張拉施工，采取以張拉油表讀數(shù)為主，伸長值輔助張拉。錨索正式張拉前，應取設計張拉荷載的10%～20%進行預張拉，以使各部位接觸緊密、鋼絞線順直。錨索的預應力在補足差異后分5級施加，即設計荷載的25%、50%、75%、100%、110%，每級荷載加載后，穩(wěn)定持荷時間不小于10min。

張拉完成后及時進行補注漿和封錨。

4.3橋臺側(cè)墻錨桿施工工藝及技術(shù)控制要點

（1）橋臺側(cè)墻錨桿施工工藝流程

搭設鋼管腳手架平臺→錨孔定位→鉆孔機就位→鉆孔（同時加工制作錨桿）→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→補注漿→錨桿索定→封錨。

（2）橋臺側(cè)墻錨桿施工技術(shù)控制要點

①橋臺側(cè)墻鉆孔采用干鉆成孔嚴禁用水鉆，鉆孔時鉆機固定要牢固、晃動量要少，鉆進過程中要穩(wěn)定。鉆孔時要控制好孔位、孔軸線走向和傾角，為保證孔位走向正確，每鉆進3m左右要進行檢查校正一次，防止孔位出現(xiàn)偏差。

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

5　工程質(zhì)量評述

橋臺鋼管樁基礎注漿，注漿壓力符合設計要求，壓頂梁混凝土強度達到設計要求、壓頂梁尺寸符合要求、表面平整、質(zhì)量良好。

橋臺前墻預應力錨索經(jīng)現(xiàn)場抗拔力試驗，根據(jù)規(guī)范要求錨索抗拔力試驗數(shù)量為總數(shù)的5%且不小于3根，在對前墻的3根錨索進行抗拔試驗力均符合設計要求。橋臺前墻及側(cè)墻框架梁混凝土強度滿足設計要求、框架梁尺寸符合要求、表面平整。

6　結(jié)語

本項目在施工期間，對橋臺進行沉降、裂縫觀測，從觀測結(jié)果來看，施工期間橋臺的沉降沒有明顯變化，橋臺側(cè)墻裂縫在前墻錨索張拉和側(cè)墻錨桿對拉后沒有繼續(xù)發(fā)展。該項目于2015年7月完工后，安排巡查人員定期對橋臺進行監(jiān)測，病害沒有繼續(xù)發(fā)展，橋臺運行狀況良好。由此可見該橋的橋臺加固設計方案可行、施工質(zhì)量能夠滿足設計要求，達到預期效果。

綜上所述，通過鋼管樁高壓注漿提高基底承載力、預應力錨索加固前墻及錨桿對拉加固側(cè)墻來提高橋臺整體穩(wěn)定性的綜合治理方案，施工工藝簡單易行，施工機具設備小型化、所占空間小，是一種經(jīng)濟實用、合理有效的橋臺加固方法。

［1］趙長海．預應力錨固技術(shù)．北京：中國水利水電出版社，2001.

［2］福建省交通規(guī)劃設計院．長深高速公路（南平段）龍德寺大橋加固工程施工圖設計.

［3］方立人．預應力錨索在圬工橋臺加固中的應用．山西建筑，2012（6）：228-229．