軟弱地質舊橋加寬不均勻沉降控制方法

朱萬勇

(河北省交通規劃設計院)

軟弱地質舊橋加寬不均勻沉降控制方法

朱萬勇

(河北省交通規劃設計院)

對舊橋加寬中堆載預壓、注漿、增長樁長、增大樁徑、采用DX樁等基礎不均勻沉降控制方法進行了闡述。

舊橋加寬;不均勻沉降;控制

1 引言

在軟弱地質條件下，由于“上部結構連接，下部結構不連接”的新、舊橋連接處理方式具有較高的經濟、技術合理性，加寬改建高速公路中多采用這一連接處理方式。

由于舊橋長期處于工作狀態，其地基的固結和基礎的沉降在各種荷載長期作用下已基本完成，但橋梁加寬后，新橋基礎在使用過程中由于過橋車輛荷載以及各種自然因素的影響，必定會產生沉降，如果新、舊橋沉降差超出一定的范圍或產生明顯的不均勻沉降時，就會產生橋梁病害，影響其正常運營或對橋梁整體安全構成危害。如何有效控制新、舊橋之間的不均勻沉降成為關鍵問題。

2 不均勻沉降控制方法

由于舊橋的沉降已經基本完成，控制新、舊橋之間的不均勻沉降實際上就是盡量降低新橋的沉降，將新橋的沉降量控制在合理范圍之內。

2.1 對新建橋梁進行堆載預壓

基礎沉降的特點是前期沉降速度快，后期慢，通過預壓可以加速基礎的前期沉降。在新建的橋梁上部結構安裝就位后，新、舊橋上部結構暫不連接，對新建橋梁進行堆載預壓4～6個月，待完成大部分沉降后，再進行上部結構的連接。滬寧高速公路沿線位于軟土地帶，在擴建拓寬時，新拼寬部分采用摩擦樁，曾選擇典型橋梁構造物樁基進行實際檢測，檢測結果發現，滬寧線沿線樁基礎總沉降量在20 mm左右，延遲拼接6個月，通車后對樁基沉降進行檢測，基礎沉降差在3～4 mm左右。

目前橋梁堆載預壓多采用砂袋預壓，其運輸和移動較為困難。橋梁預壓水袋是較為理想的橋梁負荷預壓的辦法。預壓水袋采用高密度聚乙烯制成，一般可重疊壓二個能滿足橋梁預壓的噸位，完成預壓測試方法簡單，造價低廉，可以重復利用。

2.2 注漿法

注漿法是利用液壓、氣壓或電化學原理通過注漿管把漿液均勻地注入橋梁基礎地基中，漿液以填充、滲透和擠密等方式，趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據其位置，漿液將原來松散的土顆粒或破碎體膠結成一個整體，從而改善樁側和樁端土的性質，提高樁側摩阻力和樁端阻力，提高樁基承載力并有效降低樁基的沉降量。

注漿法沉降控制效果理想，但注漿受地質條件影響較大，質量不易控制，且造價較高。

2.3 增長樁長、增大樁徑并嚴格控制樁底沉渣厚度

通過增加樁長可以提高樁側摩阻力，并可以將樁端落在相對較好的持力層上，提高樁端阻力。隨著樁徑的增大，樁側摩阻力和樁端阻力都有所提高。樁基承載力提高后，可有效降低樁基沉降。佛開高速公路擴建時，要求拼接加寬的橋梁樁基承載力按提高30%為控制原則。新橋樁基礎與舊橋樁基礎中心距不滿足《公路橋涵地基與基礎設計規范》的要求時，新橋橋墩下可設承臺，增大新舊橋樁基間距。

在灌注混凝土時，如果孔底有泥土或膨潤土之類的松軟沉渣存在，將嚴重影響樁端阻力的發揮，增大樁基沉降，造成樁基承載力不足，構成上部結構產生過大沉降的隱患。因此在新橋樁基施工時，應嚴格控制樁底沉渣厚度。樁基施工時，嚴禁下放鋼筋籠時晃動過大，應平穩、小心進行，以免鋼筋籠碰撞孔壁，孔壁局部坍塌土掉進孔底，使孔底沉淀過厚。鉆孔內的任何操作不得損壞成孔的孔壁，鉆孔后應進行二次清孔，特別要求混凝土灌注以前清孔一次。佛開高速公路擴建時，要求選擇較為合適的持力層，樁底沉淀土厚度按≤10 cm控制。

2.4 采用多節三岔(DX)擠擴灌注樁

DX樁是近年來新興的一種變截面新樁型，其在預鉆(沖)孔內放入專用的多節三岔(DX)液壓擠擴裝置，按承載力要求和地層土質條件在樁身適當部位沿水平方向擠擴出上下對稱的擴大楔形腔或經多次擠擴形成近似圓錐盤狀的擴大頭腔，然后提離多節三岔(DX)液壓擠擴裝置，放入鋼筋籠，灌注混凝土，形成由樁身、承力岔、承力盤和樁根共同作用的鋼筋混凝土灌注樁。

DX擠擴灌注樁的擴徑體不僅增大了樁身端承面積，同時對周圍土體產生擠密作用，充分發揮了樁身、擴徑體與土體的共同承載作用，承力盤腔的底面是向樁孔傾斜的坡面，水平傾斜角為35°，這就使得鉆孔泥渣無法存留，從而保證從受荷一開始承力盤的支承剛度就能得以發揮;而底承力盤下面“樁根”的存在，更可消除鉆孔泥漿沉淀對沉降的影響，因此沉降很小。

DX樁可在多種土層中成樁，不受地下水位限制，并可以根據要求采取增設分承力盤數量來提高單樁承載力，降低樁基沉降量，適應性很強。

實踐表明，DX樁較傳統樁能減小工后沉降30% ～70%，縮短工期30% ～50%，降低工程造價15% ～25%，是軟弱地質條件下舊橋加寬很值得推廣的一種樁型。

2.5 可調節支座的應用

新建橋梁采用可調節支座，在新建的橋梁上部結構安裝就位后，新、舊橋上部結構暫不連接，待完成大部分沉降后，調整支座高度，進行上部結構的連接。可調節支座還可以有限解決支座偏壓和脫空，使各個支座受力均勻，增加結構的耐久性，是一種值得推廣的新型支座。

圖1 DX樁示意圖

3 結語

(1)如何有效控制新、舊橋之間的不均勻沉降是軟弱地質舊橋加寬中的關鍵問題。

(2)在舊橋加寬中，應結合具體地質條件、工期要求、新舊橋布置關系選擇新橋基礎沉降控制方法。

(3)DX樁具有成樁質量可靠、沉降量小、適應性強等優點，是軟弱地質條件下舊橋加寬中很值得推廣的一種樁型。

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U445.6

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1008-3383(2012)02-0016-01

2011-09-07

朱萬勇(1977-)，男，河北懷來人，工程師，主要從事橋梁設計工作。