微型樁在橋梁加固工程中的應用

廖蓮姣

（深圳市綜合交通設計研究院，廣東深圳518003）

1 工程概況

創(chuàng)業(yè)路立交位于深圳市寶安區(qū)創(chuàng)業(yè)路與G107國道的交叉處，東西面距南頭聯(lián)檢站約800 m。該立交的建成，既保證了過境交通的順暢，也為新老城區(qū)的發(fā)展貢獻了較大的經(jīng)濟效益和社會效益，同時美化了城市環(huán)境（見圖1）。

圖1 創(chuàng)業(yè)路立交橋實景

該立交工程主要由立交橋和引道兩部份組成，其中立交橋：按匝道分為十座橋，共有20聯(lián)，96跨，總長為1 992.58 m。除F1聯(lián)為預應力混凝土簡支箱梁外，其余均為預應力混凝土連續(xù)箱梁；每聯(lián)最多8跨，最少2跨，每聯(lián)間均設置BEJ伸縮縫，部分橋臺處橋面連續(xù)。

創(chuàng)業(yè)路立交自1997年竣工通車以來，多次產(chǎn)生支座位移等病害，并且部分墩臺在該項加固工程前已經(jīng)加固過，但仍然存在不少問題。其病害特征主要體現(xiàn)在：曲線梁整體向曲線外側偏移，縱向滑移，導致端部共用墩處限位擋塊損壞；或兩匝道橋互相頂死，匝道橋兩聯(lián)之間橋面錯位，獨柱墩支座上的橫向位移過大，導致有支座失效的可能。

根據(jù)計算結果將橋梁圓形中墩擴大為強大的花瓶型固結墩后可有效地約束曲線梁上部主梁偏位。由于該工程中主要施工面位于現(xiàn)狀立交橋下，橋下凈空限制了橋梁樁基的施工，且地鐵五號線隧道穿越加固作業(yè)面等，針對基礎加固施工空間受限的施工特點，基礎加固擬采用鋼筋混凝土微型樁基礎。

2 方案比較

現(xiàn)況橋的樁基采用摩擦樁與支承樁兩種，樁直徑d1200 mm。基礎覆蓋層主要是第四系堆積物和沉積物，基巖為風化程度不同的燕山期侵入花崗巖。

在同一基礎中不宜采用兩種不同的基礎形式，加固基礎方案盡量與原基礎一致，因此進行了傳統(tǒng)的橋梁樁基礎和微型樁基礎的比選。

（1）采用樁直徑d1200 mm與現(xiàn)況橋相同的基礎形式。對于該項工程，由于柱子截面加大且內力增加較大，承臺面積須增加較大，新增樁基與原有基礎共同承擔柱傳遞來的荷載。但由于在現(xiàn)況橋下施工，橋下凈空小于等于7.5 m，這種大樁徑，施工機械操作困難，如采用人工挖孔樁，地下水位較高，施工安全性差。故最終舍棄這一方案。

（2）微型樁加固基礎處理：

即通過微型灌注樁與既有基礎共同作用將上部結構荷載的全部或一部分傳至下面堅實土層的方法。

由于微型樁施工機具較小，靈活方便；樁身直徑小（d≤250 mm）,在施工中對原基礎影響較小；承載力較高，加固牢固可靠；現(xiàn)場基坑開挖量小，工程進度快，故在工程加固工程中被廣泛應用。在該項工程中用此方法，也解決了新增柱下的基礎問題，故最后決定采用此方法。

固結墩加固加大墩身截面成扁矩形。具體尺寸為頂部 B=5.0 m，H=1.5 m；底部 B=4.0 m，H=1.5 m。橫橋向設置R=14 m的圓曲線過渡墩身截面，變化范圍按3.7 m控制。在原墩柱樁基連接處，增設一矩形承臺，承臺寬2.5 m，長5.0 m，高2.0 m；承臺采用C30混凝土，現(xiàn)場立模澆注施工。在原有樁基四周施工一組共22根微型樁，樁徑d250 mm，樁長暫按25 m設計，樁平面按梅花狀布置，間距@600×950 mm；樁身采用C30水泥漿灌注，鉆孔灌注樁法施工。

在微型樁基礎加固過程中，一個重要的問題是保證將上部結構的荷載可靠地傳遞到微型樁上去，并與舊基礎共同工作。在該工程中，由于舊柱不能滿足強大的剛度要求而進行了外包加固，故在樁頂上做一承臺與柱外包部分澆成一體，從而保證柱子內力向微型樁的可靠傳遞，新舊的柱基接合情況見圖2所示。

圖2 新舊柱基接合結構斷面圖（單位：cm）

3 處理措施

由于微型樁具有承載力高、沉降小、可承受抗拔力、施工靈活方便等優(yōu)點。

3.1 施工工序

主要施工工序有：成孔→清孔→安放鋼筋籠→注漿成樁。

（1）成孔：一般采用地質鉆成孔法，具體視工程及地質條件，可采用干成孔或泥漿護壁循環(huán)成孔。

（2）清孔：若采用泥漿護壁循環(huán)成孔，則成孔后應進行水沖清孔。

（3）安放鋼筋籠：清孔后應及時安放鋼筋籠。若受橋下凈空限制，鋼筋籠可分節(jié)制作，安放時再進行焊接。

（4）注漿成樁：一般采用一次灌漿法，具體施工可采取下列兩種方法。a.先向孔內拋小石子（石子粒徑一般為15～20 mm），然后向孔內壓力注水泥砂漿或凈水泥漿。b.直接向孔內壓力注水泥砂漿。注漿壓力一般為0.3～0.6 MPa。為保證注漿質量，水泥凈漿和水泥砂漿均應摻入一定數(shù)量的高效減水劑。

3.2 原樁基礎與微型樁荷載分擔

在基礎加固設計中，新舊基礎的荷載分配是一個復雜而重要的問題。若將原基礎荷載分擔比例定得過小，則微型樁的長度或數(shù)量將增加，從而導致工程造價的提高；若將原基礎的荷載分擔比例定得太高，必然導致原基礎的承載力過大，若樁端作用在較好的土層時，由于新舊基礎必須滿足變形協(xié)調（同步沉降）條件，這樣容易造成微型樁所承受的荷載過大，甚至超過其極限承載力。

在微型樁施工時，封閉施工段匝道交通，原基礎主要受既有橋梁結構重力作用，而汽車荷載為零；而在開放交通橋梁的正常使用時期，上部結構自重及活荷載將由原基礎與微型樁基礎共同分擔。

3.3 微型樁的樁長與承載力

（1）樁長：對該工程既有橋梁樁基類型有摩擦樁和支承樁（嵌巖樁），樁長采用與原基礎樁長一樣長。

（2）樁數(shù)：樁的根數(shù)根據(jù)承臺上的豎向荷載和單樁容許承載力估算，還應考慮樁基水平承載力要求。該項目一個固結墩基礎加固經(jīng)計算和綜合考慮，采用了22根d250 mm,平面布置如圖3所示。

圖3 平面布置圖（單位：cm）

（3）承載力：微型樁單樁承載力應該由單樁靜載荷試驗來確定，但在該工程中，由于工程的緊迫性，故沒有時間及場地來做靜載荷試驗。

微型樁承載力的計算方法很多，其中最常用《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTG D63-2007）中的經(jīng)驗公式法。實踐證明，用規(guī)范的經(jīng)驗公式法初估單樁承載力對微型樁是偏于安全的,因為微型樁是采用壓力灌漿的方式灌注水泥砂漿或水泥漿而成，一部分漿液滲入樁周土體（特別是對于粗顆粒土），與普通灌注樁相比樁與樁周土體結合更加緊密。

4 結語

創(chuàng)業(yè)路立交橋維修加固工程于2008年10月8日完工投入使用，安全運營2 a后，2010年9月《創(chuàng)業(yè)立交橋加固竣工驗收試驗報告》結論：經(jīng)施工前后的檢測數(shù)據(jù)對比，梁體相對滑移主要發(fā)生在加固施工完成前，橫向限位裝置狀態(tài)正常；采用微型樁的擴大截面墩柱及基礎工作狀態(tài)良好；橋梁原有病害得到了的抑制，其所加固部位工作狀態(tài)滿足此次加固設計要求。

（1）該工程共用66根微型樁對B型固結墩A17、B17、B18墩基礎進行了加固，滿足了上部結構的要求。

（2）在用微型樁進行基礎加固時，新舊基礎的荷載分擔應按共同工作的方法來考慮。

（3）《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》中的經(jīng)驗公式確定微型樁的單樁承載力是可行的，偏安全的。

（4）微型樁直徑小，可以穿透各種土層和障礙物，不受場地和空間限制，施工噪音小，振動小，所以對原基礎影響小；而且微型樁承載力高，沉降小，加固牢固可靠，是一種很好的基礎加固方法。

（5）設置微型樁既解決了現(xiàn)狀橋梁對樁基施工機械凈高限制的問題，也能滿足作為樁基的承載能力要求。施工工藝簡單、效果明顯。