錨桿靜壓樁在橋梁基礎(chǔ)加固中的技術(shù)應(yīng)用

摘要: 本文從錨桿靜壓樁結(jié)構(gòu)受力的作用機(jī)理、設(shè)計(jì)、施工方法及其加固效果， 探討錨桿靜壓樁在加固橋梁基礎(chǔ)方面具有工藝精良、操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、效果良好的特點(diǎn)，是一種在基礎(chǔ)加固方面值得進(jìn)一步推廣的好技術(shù)。

關(guān)鍵詞: 錨桿靜壓樁；加固；基礎(chǔ)

1 概述

墩臺(tái)基礎(chǔ)是橋梁的重要組成部分，是直接承受橋梁上、下部結(jié)構(gòu)荷載，同時(shí)又將荷載傳遞給地基的受力構(gòu)件。在長(zhǎng)年使用過程中，由于設(shè)計(jì)、施工或使用上的原因及自然界各種因素的影響和超重車輛過橋的經(jīng)常化，橋梁基礎(chǔ)在建造過程中或建造后經(jīng)過多年的行車作用，將會(huì)出現(xiàn)不同程度的損壞，產(chǎn)生各種缺陷。對(duì)于橋梁基礎(chǔ)的不同程度損壞、缺陷，如不及時(shí)處理，勢(shì)必危及行車安全，給人民的生命財(cái)產(chǎn)造成危害和損失。為此，如何對(duì)病害橋梁進(jìn)行改造就顯得尤為必要，為了避免拆除重建，減少投資，充分發(fā)揮現(xiàn)有公路基本設(shè)施的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，本文著重提出一種利用錨桿靜壓樁對(duì)橋梁基礎(chǔ)進(jìn)行加固維修方法，以確保行車安全，延長(zhǎng)橋梁使用壽命，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是不中斷交通，操作范圍小，凈空高度要求低，施工方便，機(jī)械簡(jiǎn)單，工期短，工藝先進(jìn)，價(jià)格低廉。錨桿靜壓樁是一種利用鋼筋混凝土平臺(tái)自重，利用液壓千斤頂頂進(jìn)原理，把預(yù)制的鋼筋混凝土短樁一節(jié)一節(jié)壓入土基中，并牢固連接，再把平臺(tái)與舊基礎(chǔ)錨固連接，使之共同受力，是以很少的靜壓力而獲得較大承載力的一種施工工藝。

2 錨桿靜壓樁加固基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)作用機(jī)理及設(shè)計(jì)規(guī)則

2.1 加固條件

采用錨桿靜壓樁加固橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)，一般是因?yàn)槎张_(tái)基礎(chǔ)在設(shè)計(jì)或施工中存在某些缺陷，對(duì)地基的實(shí)際承載力估計(jì)不足，已發(fā)生構(gòu)筑物正常使用時(shí)所不允許的下沉，或者是因?yàn)槭褂脳l件改變，如荷載等級(jí)提高，使地基承載能力不能適應(yīng)。

2.2 加固方法

在墩臺(tái)基礎(chǔ)的襟邊或底板下施以靜壓樁，使之與原基礎(chǔ)連成整體，并共同受力，以增加地基的承載力，達(dá)到加固的目的。

2.3 結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理

采用靜壓樁對(duì)舊橋墩臺(tái)進(jìn)行加固時(shí)，橋梁的全部重量都是壓在原來的地基上的，地基是在承受著構(gòu)筑物已有的全部重量的情況下進(jìn)行加固施工的，因此，若被加固的橋梁構(gòu)筑物沒有受到新的荷載作用，靜壓樁最初是幾乎不受力的。只是由于時(shí)間的推移原有地層在恒壓力的作用下，土體產(chǎn)生徐變或滑移，使原土體承受的一部分壓力轉(zhuǎn)移到剛性較大的靜壓樁上。但這種轉(zhuǎn)移是不大的，因此，只有構(gòu)筑物新增加荷載時(shí)，才為靜壓樁所承受。總的說來，用靜壓樁加固后的地基基礎(chǔ)，具有以下特點(diǎn):

①靜壓樁和原土層地基共同受力。

②靜壓樁的形變模量較土基大好多倍。

③靜壓樁和土體的受力在時(shí)間上不同步，一般是土體已達(dá)到或接近其極限強(qiáng)度后，靜壓樁才進(jìn)入工作狀態(tài)。

2.4 錨桿靜壓樁的設(shè)計(jì)

單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值

錨桿靜壓樁與其他各類樁一樣，壓入地基后依靠樁周與土體摩擦和樁端平面處的容許承載力組成單樁豎向承載力，根據(jù)地基土的特性和樁長(zhǎng)即可按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(J GJ94 -94) 的要求設(shè)計(jì):

Quk = u 6 qsik li + qpkAp

式中Quk——單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值;

u——樁身周長(zhǎng);

qsik——樁側(cè)第i 層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值;

li——樁穿越第i 層土的厚度;

qpk——極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值;

Ap——樁端面積。

壓樁力

根據(jù)《錨桿靜壓樁技術(shù)規(guī)程》(YBJ227 -91) :

Pp = KpQuk

式中Pp ---設(shè)計(jì)最終壓樁力(kN) ;

Kp ---壓樁力系數(shù)， 與土質(zhì)、樁材、樁截面形狀、壓樁速度等因素有關(guān)，可根據(jù)試驗(yàn)確定。一般在粘土中取115 ，在黃土或填土中取210。

2. 5 設(shè)計(jì)規(guī)則

使用靜壓樁加固橋梁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，首先必須分析橋梁病害情況、目前基礎(chǔ)的現(xiàn)狀及土基的承受能力。其次用地質(zhì)鉆探的方法確定基巖或硬層的深度，并分析各層土體的力學(xué)性能。再按照靜壓樁加固基礎(chǔ)的力學(xué)作用機(jī)理，對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理，合理布置樁位、樁距、樁徑及樁的深度，設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮基層的深度，若基巖較淺，可設(shè)計(jì)為支承樁，若基巖較深，則設(shè)計(jì)成摩擦樁。最后，在設(shè)計(jì)時(shí)還要特別注意靜壓樁與舊橋基礎(chǔ)的連接，這里關(guān)鍵是要讓新舊基礎(chǔ)共同受力，使之相互錨固、咬合，起到一個(gè)整體作用。

3 錨桿靜壓樁施工及注意事項(xiàng)

3. 1 錨桿靜壓樁的設(shè)備裝置(如圖1)

3. 2 施工工藝流程

施工工藝流程:定位→開鑿樁位孔及錨桿孔→錨桿加工制作及埋設(shè)(樁段制作) →樁位孔及錨桿養(yǎng)護(hù)和保護(hù)→安裝壓樁反力架→第一節(jié)樁就位、校正→壓樁→深度及壓力值記錄→下節(jié)樁就位、校正→硫磺膠泥或焊接接樁→壓樁→…→壓樁到設(shè)計(jì)要求→最終深度及壓樁力驗(yàn)收→拆除壓樁反力架→切割樁頭→清孔(配制微膨脹早強(qiáng)混凝土) →封樁。

3. 3施工步驟

根據(jù)鉆探資料了解壓樁地區(qū)的土壤情況及壓樁阻力，并做好施工的各項(xiàng)準(zhǔn)備。按照設(shè)計(jì)圖紙預(yù)制各節(jié)錨桿樁，預(yù)制時(shí)錨桿孔位置要準(zhǔn)確無誤。對(duì)加固部位的土層進(jìn)行整平后，按照?qǐng)D紙要求現(xiàn)澆鋼筋混凝土平臺(tái)，平臺(tái)上要預(yù)留樁體孔位，并預(yù)埋壓樁設(shè)備各固定件。安裝壓樁設(shè)備，按照壓樁施工程序進(jìn)行各節(jié)樁的施工。接樁要求采用硫磺砂漿接樁、錨桿咬合。在壓樁過程中，裝在梁柱內(nèi)的壓力表必須正確反映每根樁的壓力值。靜壓樁施工完后要把樁頭的混凝土打碎，露出鋼筋，再澆筑承臺(tái)，并與舊基礎(chǔ)錨固連接。

3.4施工注意事項(xiàng)

壓樁過程應(yīng)盡量避免中途停歇，如必須停歇時(shí)，應(yīng)盡可能減少停歇時(shí)間。

插樁初壓即遇有較大幅度的樁尖走位和傾斜，雖然采取強(qiáng)制固定措施，但仍不見效時(shí)，必定是樁尖下遇有障礙。須將樁拔出，清除障礙物后，回填土重新插樁。

壓樁過程中，當(dāng)樁尖碰到夾砂層時(shí)，壓樁阻力可能突然增大，甚至超過壓樁能力，使壓樁機(jī)上抬，這時(shí)可以最大的壓樁力作用在樁頂后，采用停車“進(jìn)一進(jìn)”的方法，使樁有可能緩慢穿過砂層。

應(yīng)做好每根樁的壓樁記錄。

4加固實(shí)例

如汕頭某橋?yàn)閱慰?0 m ， T 梁簡(jiǎn)支橋，下部為石砌U 型臺(tái)。由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，通往該線的車輛增多，且大型超重車輛經(jīng)常光顧該橋，造成橋梁不堪重壓出現(xiàn)險(xiǎn)情，基礎(chǔ)下沉、變形，影響結(jié)構(gòu)的正常使用，為了解決行車安全和保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，市政府決定對(duì)該橋梁基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理。改造方案經(jīng)多方比較，在不中斷交通的前提下，決定采用錨桿靜壓樁進(jìn)行處理。經(jīng)過近3 年的行車觀察，橋梁的下沉變形病害得到了有效的控制，整個(gè)橋梁使用正常。這說明錨桿靜壓樁加固橋梁基礎(chǔ)實(shí)踐是成功的，也充分體現(xiàn)了它良好的加固效果和各種優(yōu)點(diǎn)。

結(jié)束語

基礎(chǔ)損壞的修復(fù)方法有二種，一種是拆除重建，一種是維修加固，而維修加固能充分體現(xiàn)花小錢辦大事的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，這正是橋梁加固技術(shù)應(yīng)用的魅力所在。采用錨桿靜壓樁加固墩臺(tái)基礎(chǔ)技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)，是值得推廣的：

采用錨桿靜壓樁加固基礎(chǔ)，能迅速阻止基礎(chǔ)的沉降，該方法對(duì)施工時(shí)不能停產(chǎn)或搬遷的工程進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)有獨(dú)到之處，值得進(jìn)一步推廣。

該方法傳荷過程和受力性能明確，能測(cè)得每根樁的實(shí)際承載力和樁的入土深度，施工質(zhì)量有可靠的保證。

壓樁施工過程中無振動(dòng)、無噪音、無污染，可在狹小的空間進(jìn)行壓樁作業(yè)。

施工機(jī)具設(shè)備投資小、輕便靈活、施工方便、作業(yè)面小、能耗少，所以加固費(fèi)用低，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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