金世安，汪 鋒

（江蘇揚子大橋股份有限公司，江蘇 南京 210004）

由于放樣誤差、施工工藝不當、管理不規(guī)范和控制不力等原因［1］，橋梁樁基往往會出現(xiàn)樁身偏位、傾斜和混凝土缺陷等病害，且橋梁樁基屬于隱蔽工程，在后期運營過程中較難檢查和發(fā)現(xiàn)，給橋梁結(jié)構(gòu)帶來安全隱患。本文對某高速橋梁樁基的病害情況進行介紹和分析，對橋梁樁基病害的處治對策和加固方案進行了相應(yīng)研究。

1 工程概況

某高速橋梁上部結(jié)構(gòu)采用3×16 m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁，結(jié)構(gòu)簡支橋面連續(xù)。設(shè)計荷載為汽—超20級，掛—120級。下部結(jié)構(gòu)采用圓柱式橋墩、樁柱式橋臺，基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋位屬于工程地質(zhì)條件簡單的中硬~中軟地基場地，巖性為亞黏土、黏土和粉土，路基軟土層不發(fā)育。

在定期檢查中發(fā)現(xiàn)，該橋部分樁基錯位，基樁與橋墩連接處的部分區(qū)段混凝土品質(zhì)較差且鋼筋裸露銹蝕。

為進一步探明橋梁基樁的病害，現(xiàn)場對基樁周圍的土體進行了適當開挖。結(jié)果發(fā)現(xiàn)病害基樁大致都可分為3個明顯特征的區(qū)段，如圖1所示。

圖1 病害基樁特征區(qū)段示意

各病害基樁L1、L2的現(xiàn)場實測值統(tǒng)計如表1所示。

表1 基樁L1、L2區(qū)段長度實測值 cm

2 基樁病害分析

2.1 基樁與橋墩相對偏位

基樁偏位有兩種情況，一種是施工階段基樁放樣誤差導(dǎo)致的與橋墩的相對偏位；二是運營階段基樁受堆土荷載等作用使樁頂發(fā)生位移而產(chǎn)生的偏位［2-4］。從現(xiàn)場情況來看，可判定該橋基樁偏位原因?qū)儆谇罢?。在對擬施工樁位進行放樣時，需精確校核，高度重視灌注樁施工中樁位的控制，否則一旦發(fā)生樁位錯誤將難以彌補。對于基樁偏位的允許誤差值，我國《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94—2008）規(guī)定如表2所示［5］。

該橋地面標高與樁頂設(shè)計標高H很小可忽略，表1中所示的3#、4#基樁的偏位值已超出規(guī)范容許值，需進行處理。

表2 灌注樁施工允許誤差

2.2 樁頂混凝土缺陷

鉆孔灌注樁水下灌注混凝土時，超灌高度宜為0.8~1.0 m，鑿除浮漿后必須保證暴露的樁頭混凝土強度等級達到設(shè)計等級。樁頂超灌部分或酥松混凝土的鑿除俗稱破樁頭，是灌注樁施工的最后一道工序，也是保證樁基工程質(zhì)量的關(guān)鍵工序［6］。從現(xiàn)場基樁樁頂混凝土的情況來看，該橋在施工階段基樁澆筑完成后未按規(guī)范要求對基樁頂端混凝土品質(zhì)較差的區(qū)段進行破除。

由于基樁與橋墩存在偏位，基樁頂部混凝土質(zhì)量較差，導(dǎo)致橋梁樁柱結(jié)合處成為結(jié)構(gòu)安全的薄弱節(jié)點。在橋面汽車荷載制動力或堆土壓力等水平荷載作用下，樁柱結(jié)合處極易因受彎而折斷；此外由于基樁頂部混凝土酥松，長期浸泡于河水中，會導(dǎo)致基樁內(nèi)部鋼筋的銹蝕，同時在銹脹作用下該區(qū)段混凝土也會慢慢剝落，因此有必要對橋梁基樁進行病害處理和加固。

3 基樁病害處理與加固

如前所述，該橋基樁偏位是由施工放樣誤差導(dǎo)致的，屬于基樁的整體偏位，難以通過糾偏措施加以改正；同時橋面日通行流量較大，中斷交通施工影響較大，無法通過支承體系的置換來大量鑿除樁頂酥松混凝土。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查和論證后，本文提出采用增大基樁截面，外包鋼抱箍并輔以植筋的方式對病害基樁進行加固。

3.1 基樁表面處理

本次處理時需將橋墩底部以上1 m范圍、L1段和L3段混凝土（L3段長度視現(xiàn)場土體開挖深度而定）鑿毛。對于基樁L2區(qū)段的處理，考慮到橋面上仍有車輛通行，為確?；鶚对诰S修加固施工過程中的安全和穩(wěn)定，不宜對該區(qū)段的混凝土進行大量鑿除，故僅將表層酥松混凝土鑿除至露出豎向主筋即可。

基樁表面混凝土鑿毛或清除完畢后，采用吹風機清理混凝土表面浮塵，對裸露的鋼筋進行除銹阻銹處理。如裸露的豎向主筋銹蝕嚴重且便于幫焊，則采用同類型鋼筋進行側(cè)面幫焊，以補充因銹蝕削弱的鋼筋面積。

3.2 鋼抱箍制作及安裝

3.2.1 鋼抱箍制作

如前所述，病害基樁需進行鋼抱箍加固。鋼抱箍采用工廠加工制作，要點如下：

（1）鋼抱箍采用Q235鋼板制作，鋼板厚2 cm，鋼抱箍內(nèi)徑為75 cm；

（2）鋼抱箍總高需根據(jù)現(xiàn)場實際測量的L1、L2、L3值進行確定。

（3）每段鋼抱箍環(huán)向分成2塊，各塊環(huán)向180°，兩塊之間通過剖口焊接連接；

（4）考慮到鋼抱箍安裝后需在鋼抱箍表面對基樁和橋墩進行植筋，故鋼抱箍加工時，需結(jié)合橋墩豎向主筋的分布情況確定鋼抱箍表面開孔位置。鋼抱箍開孔孔徑為（d+4）mm，其中d為植筋鉆孔直徑。

3.2.2 鋼抱箍安裝

鋼抱箍加工完畢后運至現(xiàn)場安裝。鋼抱箍安裝焊接如圖2所示，安裝步驟及要求如下：

（1）沿基樁兩側(cè)拼裝鋼抱箍，首先通過肋板固定，然后對鋼抱箍分塊之間的豎向接縫進行45°剖口焊（剖口深度1 cm），再沿豎向接縫等間距橫向幫焊；

（2）根據(jù)鋼抱箍表面預(yù)留的孔洞沿基樁及橋墩表面鉆孔植筋；

（3）鋼抱箍底部與硬化地基接觸部分縫隙需采用結(jié)構(gòu)膠或水泥基灌漿料澆筑封閉。

圖2 鋼抱箍安裝焊接示意（單位：cm）

3.3 植筋

在使用鋼抱箍安裝加固樁柱截面時，為增強鋼抱箍與樁柱的整體性，需在樁柱表面植筋?；鶚逗蜆蚨罩步钊鐖D3所示，植筋直徑為16 mm，鉆孔直徑為22 mm，植筋深度為16 cm；植筋直徑為22 mm，鉆孔直徑為30 mm，植筋深度為22 cm［7］。

圖3 基樁和橋墩植筋示意（單位：cm）

混凝土植筋施工工藝流程如圖4所示，具體如下：

（1）植筋的定位、鉆孔

根據(jù)鋼抱箍表面預(yù)留的植筋孔位在樁柱表面鉆孔，鉆孔時控制鉆頭位置，同時控制鉆機與樁柱混凝土表面的垂直度。

（2）清潔孔壁

鉆孔完成后，采用壓縮空氣和噴嘴深入孔底反復(fù)清孔3次，然后用硬毛刷插入孔中往返旋轉(zhuǎn)清刷3次，再用壓縮空氣反復(fù)清孔。除去植筋銹跡及油污，同時用丙酮擦拭孔壁、孔底和植筋。

（3）植筋

植筋膠采用專業(yè)灌注器灌注，注量一般為孔深的2/3，保證植入鋼筋后有少許膠液外溢。為保證植筋居中，在植筋外安裝對中套箍，使植筋與孔壁之間的間隙均勻，位置準確，垂直度滿足要求。

（4）靜置固化

膠劑完全固化前，不得觸動或振動已植鋼筋，以免影響其粘結(jié)性能。

圖4 植筋施工工藝流程

在鋼抱箍安裝及橋墩、基樁植筋完成后，需考慮鋼抱箍外圍保護層的設(shè)置。鋼抱箍外圍保護層的徑向厚度取10 cm，其內(nèi)部增設(shè)防裂構(gòu)造箍筋，箍筋直徑取Φ8 mm箍筋與樁柱表面植筋焊接。

3.4 水泥基灌漿料澆筑

構(gòu)造鋼筋設(shè)置完畢后，制作外側(cè)模板并立模進行澆筑，外側(cè)模板應(yīng)比鋼抱箍高出適當高度，以保證加固段頂部能夠澆筑5 cm的保護層。加固材料選擇水泥基灌漿料，該材料加水拌和后具有大流動度、早強、耐熱、耐疲勞等性能［8］。向模板內(nèi)部澆入水泥基灌漿料，以擴大原橋墩和基樁的截面。本次加固時，基樁截面半徑擴大了15 cm，橋墩截面半徑擴大了25cm。水泥基灌漿料澆注過程中可適當輔以人工插搗以確保灌漿料自身的密實度。水泥基灌漿料性能應(yīng)符合文獻［9］的要求。

4 結(jié)語

針對該橋基樁偏位及樁頭未破除的情況，在不中斷交通的條件下，采用了增大基樁截面，外包鋼抱箍并輔以植筋方式的加固方案，從橋梁加固的角度來看，該設(shè)計方案的用意主要有如下幾點：

（1）考慮到橋梁結(jié)構(gòu)的安全，對基樁頂部混凝土品質(zhì)較差的區(qū)段，不宜做大量的鑿除。

（2）采用增大基樁截面并外包鋼抱箍的方法，目的是將基樁混凝土缺陷區(qū)段包裹起來，在外圍約束作用下，不致壓潰；樁柱結(jié)合處缺陷區(qū)段在加固后相當于鋼管混凝土，其抗壓強度得到大幅增強。

（3）外包鋼抱箍并輔以植筋的方式既增強了基樁新老界面的粘結(jié)性，同時也使原基樁缺陷區(qū)段能夠承受定量因水平荷載作用而產(chǎn)生的彎矩。

（4）該方案本質(zhì)上屬于被動加固［10］，故基樁截面的增大部分（包括外圍的鋼抱箍和植筋），只承受因活載變化而產(chǎn)生的荷載和原基樁混凝土缺陷區(qū)段失效后轉(zhuǎn)移過來的橋梁結(jié)構(gòu)荷載。

根據(jù)此種樁基缺陷加固方案的特征可知，該方案主要適用于以下幾種情況：橋梁下部結(jié)構(gòu)采用的是柱式墩和樁基礎(chǔ)，樁柱結(jié)合部存在明顯缺陷；基樁相對橋墩整體偏位糾偏困難；不能影響橋面交通，施工要求高。目前運營中的高速公路中小跨徑橋梁大多存在以上問題，本文提出的加固方案對上述幾種情況橋梁樁基病害的處理具有一定的借鑒意義。

［1］佟明文.灌注樁施工質(zhì)量控制與事故預(yù)防［D］.武漢：中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2007.

［2］李志偉.軟土地基不對稱堆載對橋梁偏位的影響及加固分析［J］.公路，2016（8）：86-92.

［3］熊先波，陳波旭.某市政橋梁樁基偏位分析及處治措施研究［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（24）：232.

［4］吳徐華，袁述林，鄧爽.橋墩立柱偏位分析與糾偏處治［J］.公路工程，2013（1）：146-148.

［5］JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.

［6］楊斌，陳世宏，張慧君.環(huán)切法破樁頭施工工藝［J］.市政技術(shù)，2015（3）：61-63.

［7］JTG/T J22—2008公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范［S］.

［8］吳元，王凱，楊曉婧.水泥基灌漿料基本力學(xué)性能試驗研究［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2014（19）：95-98.

［9］GB/T 50448—2015水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范［S］.

［10］張樹仁.橋梁加固設(shè)計理念剖析與商榷［C］∥全國既有橋梁加固、改造與評價學(xué)術(shù)會議論文集，2008：9.