劉志國,王高飛,朱超

（1.江蘇現(xiàn)代路橋有限責(zé)任公司，南京 210049；2.南京林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，南京 210037）

1 引言

橋梁的樁基一般處于水中，由于長期經(jīng)受水流沖刷，樁基慢慢會產(chǎn)生混凝土破損、鋼筋外露等病害[1～4]，從而影響橋梁的正常使用，所以需要采取相應(yīng)的加固措施。大量水下鉆孔灌注樁的病害多發(fā)于樁基與立柱（系梁）連接部位或以下部分，當(dāng)病害在河流水位較淺的區(qū)域，用土石圍堰施工；當(dāng)病害處于水位較深的區(qū)域，則不適合采用土石圍堰法施工。傳統(tǒng)的鋼圍堰施工[5～9]對操作空間要求高且造價高。本文針對某特大橋的部分樁基病害嚴(yán)重，且橋位附近有2 個較大的碼頭需要保持正常通航，操作空間較小的工程特點，創(chuàng)新性地提出了一種壓入鋼套箱加固樁基技術(shù)[10～13]，基于該技術(shù)對樁基進(jìn)行增大截面加固。該技術(shù)主要優(yōu)點是適用于水中結(jié)構(gòu)的加固和修復(fù)；不干擾路面交通；對操作空間要求小，不影響通航；對樁基礎(chǔ)的尺寸、結(jié)構(gòu)影響不大；經(jīng)濟性較好。

2 工程概況

某特大橋全長2 513.61 m，橋面全寬34.5 m，上部結(jié)構(gòu)為先張法預(yù)制空心板梁，下部結(jié)構(gòu)為φ120 cm 鉆孔灌注樁，墩身直徑φ100 cm，系梁斷面尺寸為80 cm×80 cm，河床向下5 m 范圍內(nèi)地質(zhì)以粉質(zhì)黏土為主。其中3#、4#墩位于潮汐水位變化較大的太平河內(nèi)，水下樁基均受到不同程度的損傷，如4#-2 號樁基縱向偏位15 cm，樁基順時針1 點鐘到4 點鐘方向，樁基頂部距系梁底35 cm 范圍內(nèi)混凝土保護(hù)層大面積剝落，面積約1.82 m2，導(dǎo)致鋼筋籠外露，樁身混凝土掏空，最深處達(dá)16 cm。這些病害嚴(yán)重威脅到橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，需要對此類樁基采取必要的加固措施。

3 樁基加固方案選擇

根據(jù)前期技術(shù)人員對該特大橋地質(zhì)水文條件的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，施工區(qū)域的所處河流距離長江口1.2 km，潮汐水位變化大，最大水位為凌晨2 點，最小水位為下午3 點，水位差約為1.7 m。施工區(qū)域的系梁頂距離河床約4.2 m，水位較深且調(diào)查流域有2 座較大的碼頭，可供操作的空間狹??；同時施工區(qū)域河流屬于正常通航流域，不可占用航道空間。綜上因素考慮，無法采用傳統(tǒng)的圍堰法進(jìn)行施工。

為此對該特大橋樁基加固提出一種新型的壓入鋼套箱加固樁基礎(chǔ)技術(shù)（見圖1）。該技術(shù)是利用靜力壓入技術(shù)，將節(jié)段焊接拼裝的加固鋼管沿橋墩、樁基礎(chǔ)四周壓入土中，將鋼管與橋墩、樁基礎(chǔ)間隙間的水抽去之后，灌注快凝混凝土對橋墩、樁基礎(chǔ)實現(xiàn)加固。為了實現(xiàn)靜力壓入鋼套箱的目的，在橋墩或樁基礎(chǔ)靠近頂部設(shè)置反力架，反力架固定于待加固結(jié)構(gòu)四周側(cè)面，在靜力壓入時，其反力通過自身實現(xiàn)平衡。再將千斤頂壓入裝置安裝在加固結(jié)構(gòu)的四周，千斤頂上方與反力架焊接；通過壓入裝置施加壓力，將加固鋼管壓入樁基礎(chǔ)之中；在壓入過程中，根據(jù)千斤頂?shù)倪\動方向?qū)ζ湮恢眠M(jìn)行調(diào)整；當(dāng)首節(jié)鋼管被壓入其中后，對下一節(jié)鋼管進(jìn)行拼裝、焊接后再次壓入，直至與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相符合。

圖1 壓入鋼套箱加固樁基礎(chǔ)技術(shù)原理

4 樁基加固施工技術(shù)

在進(jìn)行了一系列的工前調(diào)查后，針對該特大橋潮汐水位下的樁基加固，提出了一套完整詳細(xì)的壓入鋼套箱樁基加固的施工方案。具體的操作步驟如下：

1）平整場地：對施工區(qū)域進(jìn)行河床疏浚，河床清淤，保證河床平整。同時，加大航道斷面，從而保證社會船舶的正常通行。

2）搭設(shè)施工平臺：采用φ48 mm 鋼管在河岸及河床上搭設(shè)滿堂腳手架，從而方便施工材料機械的運輸。

3）制作反力架：安裝反力架，加工鋼套箱。為了方便拼裝和運輸，鋼套箱應(yīng)分節(jié)制作，每節(jié)0.5 m 高。

4）鋼套箱試拼：首先在岸上對鋼套箱進(jìn)行試拼，打磨毛刺，修整邊角確保各個部件吻合。對于拼裝連接部位采用橡膠條進(jìn)行止水。

5）安裝反力架：反力架由抱箍和若干工字鋼縱梁組成。其中反力架的安裝，首先在需要加固的基礎(chǔ)墩柱上安裝抱箍；抱箍采用2 塊半圓弧形鋼板制成，抱箍高度不小于30 cm，采用高強螺栓連接；抱箍上方采用U 形螺栓連接縱橫工字鋼梁，呈“井”字形排布，在工字鋼縱梁反力點處采用鋼絲繩通過倒鏈固定于系梁底口樁基上。

6）鋼套箱下沉：鋼套箱的下沉通過千斤頂和手拉葫蘆相配合，采用反壓法下沉；待鋼套箱的上緣有足夠空間時，再進(jìn)行第二節(jié)鋼套箱的拼裝和沉入。

根據(jù)土層土質(zhì)的不同，本加固方案采用2 種不同的鋼套箱反壓法沉入：針對鋼套箱所在的土層土質(zhì)較軟、地基反力較小的情況，采用千斤頂法沉入鋼套箱，主要用于鋼套箱下沉施工過程的前部分；而對于鋼套箱所在的土層土質(zhì)較硬，地基反力較大的情況，則采用倒鏈法沉入鋼套箱，主要用于鋼套箱下沉施工過程的后半部分。

7）鋼套箱封底：鋼套箱封底之前，要清理鋼護(hù)筒上的附著物。并且要在潮汐影響較小的低水位進(jìn)行澆筑，采用快速水泥混凝土澆筑封底層，封底層厚度不小于50 cm。封底前若河床沖刷嚴(yán)重，圍堰外側(cè)則采用回填土進(jìn)行夯實，以保證圍堰不串水。

8）樁基空洞處理：對于樁基礎(chǔ)出現(xiàn)的深度較淺、小面積的缺陷，采用水泥砂漿人工涂抹進(jìn)行修補；對于空洞較大的缺陷，采用混凝土材料進(jìn)行修補或者噴漿修補法；并采用高壓水槍清洗鋼圍堰內(nèi)部及樁基礎(chǔ)表面。

9）安裝植筋、鋼筋籠：植筋應(yīng)錯開原結(jié)構(gòu)鋼筋位置，根據(jù)設(shè)計圖紙的配筋位置及數(shù)量標(biāo)注出植筋位置，按照深度設(shè)計鋼筋。

10）安裝模板：鋼模板厚度一般不小于5 mm，鋼模板運至現(xiàn)場后對模板內(nèi)面進(jìn)行除銹清理，涂刷模板油，宜在現(xiàn)場對其預(yù)拼裝和編號，便于后續(xù)正式拼裝。起吊安裝，下放至指定位置，要由專人指揮，保證下放垂直度。

11）灌注混凝土：樁身加固混凝土采用快凝混凝土，混凝土強度等級＞C50。灌注過程應(yīng)緩慢持續(xù)，注漿壓力不低于0.1 MPa，灌注后對樁基進(jìn)行覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)。

典型關(guān)鍵工藝施工現(xiàn)場如圖2 所示。經(jīng)加固后的樁基，其灌漿料強度、軸線偏位、豎直度和加固厚度等技術(shù)指標(biāo)經(jīng)檢測，均符合規(guī)范要求。此外，還對施工技術(shù)加固完成后的外觀進(jìn)行了檢查，橋梁的樁基表面混凝土光滑，無孔洞、大面積蜂窩麻面現(xiàn)象，保證其與原樁基垂直度一致，灌漿料填充飽滿并且加固截面頂面平整光滑。

圖2 壓入鋼套箱加固樁基礎(chǔ)技術(shù)關(guān)鍵工藝

5 結(jié)語

本文針對某位于潮汐河水位下特大橋水下鉆孔灌注樁樁身病害，提出了一種新型的壓入鋼套箱加固樁基礎(chǔ)技術(shù)，對其如何應(yīng)對潮汐水位的施工方案進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。本文提出的壓入鋼套箱加固樁基礎(chǔ)技術(shù)集自反力體系與吊裝設(shè)備于一體，該技術(shù)是利用靜力壓入技術(shù)，將節(jié)段焊接拼裝的加固鋼管沿橋墩、樁基礎(chǔ)四周壓入土中，將鋼管與橋墩、樁基礎(chǔ)間隙間的水抽去之后，灌注快凝混凝土對橋墩、樁基礎(chǔ)實現(xiàn)加固。此技術(shù)可以很好地進(jìn)行水中作業(yè)、對操作空間的要求較小、經(jīng)濟型較好，另外還可以很好地解決樁基的病害。經(jīng)本次加固施工后，橋梁樁基表面無孔洞及大面積蜂窩麻面現(xiàn)象發(fā)生，且軸線偏位、豎直度和加固厚度等技術(shù)指標(biāo)均符合規(guī)范要求。本文為今后同類型橋梁加固項目施工總結(jié)了經(jīng)驗，提供了參考。