預應力連續箱梁頂升及樁基沉降加固

李王輝 何宇航 樊茂林

(中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西西安 710075)

1 橋梁概況

廣州某高速公路跨線橋分為三聯，其中第一聯采用4×30 m預應力混凝土連續箱梁;第二聯采用8×35 m裝配式預應力混凝土連續箱梁;第三聯采用2×40 m+25 m預應力混凝土連續箱梁，現澆箱梁采用單箱雙室截面，箱梁頂板寬16．75 m，箱梁梁高分別為1．7 m，2．0 m，懸臂板長2．375m;下部結構為柱式墩，肋式臺，鉆孔灌注樁基礎，沖擊成孔。

橋梁下部樁基及墩柱已施工，上部現澆箱梁采用滿堂支架現澆，本橋幅第三聯箱梁已澆筑完成，二期恒載均未施工，目前該橋左幅第三聯下部樁基產生不均勻沉降，其中13號，14號墩沉降比較嚴重，最大沉降量10．0 cm，橋臺最大沉降量1．0 cm，過渡墩最大沉降量0．2 cm(見圖1)。經設計驗算，樁基下沉后，上部箱梁在僅承受恒載情況下，箱梁最大拉應力滿足A類部分預應力構件要求，但運營階段不滿足規范要求。經檢測本橋上部現澆預應力箱梁未發現明顯裂縫，但如不采取措施，將不滿足今后運營要求，因此需對樁基進行加固，同時對箱梁進行頂升，卸除基礎不均勻沉降引起的部分附加應力，以滿足運營要求。

2 橋墩樁基下沉的原因分析

1)加固處理前，對沉降較大的樁基補充鉆孔，在貼近樁基的鉆孔后發現樁側有較厚泥皮，泥皮厚度達5 cm～8 cm。孔壁泥皮阻礙樁身混凝土與樁周土體的粘結，起到潤滑作用，降低了樁側摩阻力。

圖1 墩臺沉降示意圖

2)施工中無論怎樣二次清孔，孔底殘渣仍是不可避免的，孔底殘渣是影響單樁承載力最重要的因素之一。

3)由于樁身混凝土的固結發生體積收縮，使樁身混凝土與孔壁間發生間隙，減少了樁側摩阻力。

3 加固思路

鑒于目前的現狀以及橋址處地質的復雜性，為確保結構安全，決定在現有樁基旁增設四根φ120的嵌巖樁進行加固(見圖2，圖3)，新加樁能承受上部所有反力，然后再進行梁體頂升，新加承臺提供鋼管支架的頂升平臺，最后進行梁體頂升。

4 樁基加固方案

4．1 加固前準備工作

1)為防止橋墩進一步下沉，樁基加固前需在13號，14號墩兩側各增設一個臨時支撐，有效為橋墩分擔一部分恒載。

2)對橋墩處每根樁進行高壓注漿;利用水泥漿液對土層的滲透、填充、壓密和固結等作用，來增加樁底及樁側土體的力學強度，從而提高單樁承載力，根據以往經驗及相關資料表明，泥漿護壁灌注樁通過后壓漿處理，樁端承載力和樁側摩阻力都能得到正常的發揮，單樁豎向承載力可提高50%～110%。

圖2 樁基加固立面圖

圖3 樁基加固平面圖

4．2 樁基加固要求及加固工序

1)在13號，14號橋墩兩側各增設兩根φ120 cm鉆孔灌注樁，每個橋墩增設4根，新增樁基均按照樁基嵌巖樁設計，樁基須嵌入弱風化層不小于1．5 m，樁底巖石天然濕重單軸極限抗壓強度不小于14 MPa。

2)鑿毛橋墩、系梁部分的混凝土，并在橋墩系梁上種植鋼筋，并將頂升平臺鋼筋與橋墩、系梁鋼筋焊接，最后澆筑混凝土形成頂升平臺。

5 箱梁頂升

5．1 支架搭設

頂升方案考慮到施工場地的限制，以及箱梁頂升時作用點在墩頂橫梁上時對箱梁影響較小，利用新增承臺作為頂升箱梁的支撐平臺。

采用10 mm厚的A3鋼板制作的直徑為100 cm鋼管支架作為頂升支架。鋼管支架直接支撐在新澆平臺上，鋼管支架與預埋螺栓焊接，必要時可加焊短鋼筋，鋼管支架節與節之間焊縫應飽滿;鋼管支架垂直控制在0．5%以內;鋼管支架內澆筑C25混凝土;鋼管支架頂部和千斤頂頂部放置厚鋼板，每個鋼管支架上方放置1臺噸位400 t千斤頂，要求千斤頂必須安放平穩豎直。

5．2 箱梁頂升

頂升支架搭設在承臺面，使頂升力全部作用于箱梁橫梁上，頂升時在箱梁橫梁底面與千斤頂間設置鋼板，使橫梁均勻受力。頂升主梁時，要求每個千斤頂的頂升速度均勻，13號，14號墩頂升分級同步，并在千斤頂旁邊設置鋼墊塊，隨頂升隨墊，以防止千斤頂因意外事故突然失靈而造成事故。

頂升前已松開盆式支座下固定螺栓，頂升時盆式支座下盆脫離墩頂。當頂升至設計高度后，即在盆式支座下盆底與墩頂間墊入鋼板，最后將各層鋼板焊成或者用粘鋼膠連接成整體(如圖4所示)。

圖4 箱梁頂升示意圖

6 加固后的鑒定試驗

本橋加固完成后，為了檢驗橋跨結構的實際工作狀況和承載能力是否滿足設計要求并檢驗橋梁的加固效果，對該橋進行了加固后的靜載試驗。

在靜載試驗荷載作用下，結構受力仍在彈性范圍內，表明該橋的工作狀況良好，滿足設計荷載下的正常使用要求。

7 結語

本橋經采取上述加固措施后，消除了安全隱患，保證了橋梁的正常使用，通車已經五年多，未發現異常。從本橋的事故可以發現，設計和施工的配合，才能使實施達到設計的要求，減少人為因素導致病害的發生。樁基承載力的實現與施工條件密切相關，施工應嚴格按照技術規范及設計要求實施，以保證樁基承載力達到設計要求。對于復雜地質設計方應進行跟蹤設計，當實際地質情況與設計差異較大時應根據實際情況調整設計參數或者施工方法。如遇水易軟化、崩解地層不能作為樁基持力層，施工前應該制定有效措施控制樁基泥皮厚度及樁基沉淀厚度，優先選擇嵌巖樁方案或預應力管樁方案。

［1］陳小明，林 山．泥漿護壁灌注樁樁底后壓漿技術及其單樁豎向承載力的估算方法［J］．探礦工程，1999(3):17-20．

［2］陳性凱．某高速公路橋的沉降及糾偏［J］．中國市政工程，2001(1):33-35．

［3］梁玉明，梅堯坤．預應力混凝土連續箱梁頂升及樁基加固［J］．廣東公路交通，2000(C00):164-165．