微型樁在橋梁加固工程中的應用

揭洲萍

（萍鄉市公路管理局蘆溪分局，江西 萍鄉 337200）

20世紀90年代初，我國公路交通事業發展迅速，興建起大量公路橋梁工程，為我國經濟的發展奠定了堅實的基礎，但隨著使用年限的延長，車流量和荷載量的不斷增加，以及風吹日曬和水流侵蝕，許多20世紀90年代前后修建的橋梁穩定性和承載力明顯下降，如不及時加固則很容易導致安全事故。微型樁作為一種簡便易行且科學有效的樁基加固技術，在舊橋加固工程中有著廣泛的應用前景。強化對該技術的研究和實踐，對于提升舊橋加固施工成效和延長橋梁工程使用壽命有著重要的現實意義。

1 工程概況

某橋梁工程修建于20世紀90年代，橋寬23m，橋長148m，上部為9×16m的等跨鋼筋混凝土T形梁，下部為3柱式墩臺，為鉆孔灌注樁基礎。該橋建成至今已投入使用近20年，長期以來，上下游河床人工取砂，加之河水沖刷，造成該橋梁所在區域河床嚴重下降，平均下降高度達4m。河床下降與河水沖刷對樁基混凝土造成不利影響，導致樁基外露，并因河水長期沖刷產生表面剝落，部分鋼筋外露并銹蝕。經相關部門測定，橋梁上部構造穩定性和承載力尚可，但河水長期沖刷必然會對樁基混凝土及鋼筋造成不斷侵蝕，加重鋼筋銹蝕程度，長此以往將對橋梁穩定性和安全性造成較大的威脅，因而需及時對橋墩采取加固措施。

2 樁基加固方案比選

通過對施工現場進行全面勘察，了解到該橋梁目前最突出的病害是樁基混凝土剝落和鋼筋銹蝕，導致橋梁上部結構承載力下降，因而本次施工的主要目的是對橋梁樁基進行加固，以提升其強度和承載力，并有效抵御水流侵蝕，確保橋梁樁基能夠長期保持良好的完整性和承載力，維持該橋梁整體結構穩定性、安全性，保障其使用性能，延長使用壽命。

該橋梁是其所屬省道工程中的重要組成部分，車流量較大，且附近無繞行線路，加固施工中若中斷交通將對過往群眾帶來很大的不便，因而施工方案的選擇應以不中斷交通為前提條件。在此基礎上，結合施工現場實際條件，認為淺基礎加固技術雖能在短期內保障樁基強度，卻難以保證樁基在河床繼續下降和河水沖刷的條件下能長期保持良好的強度，因而將其排除。此外，該橋下凈空僅6m，不便于普通鉆孔灌注樁及打入樁的施工，因而本工程選用微型樁技術對橋梁樁基進行加固處理。

3 微型樁加固方案

針對本工程情況，擬對1～6#樁進行加固，每個樁采用4根微型樁，樁徑均小于300mm。該橋梁原樁基為3樁式單排鉆孔灌注樁，直徑1.2m，平均長度14m，各個橋墩均設置橫系梁。在此基礎上對微型樁加固方案進行設計，具體如下。

3.1 原墩柱受力情況

將T形梁恒載、二期恒載、控制設計活載反力、梁蓋恒載、系梁恒載相加，除以樁的數量，再與單根立柱的恒載相加，即得每根樁的平均豎向受力。

查閱施工資料得到以上數據，并進行計算，得每根樁的平均豎向受力為252.1t，另考慮偏載問題，認為單樁最大豎向荷載Pmax=352.9t。

3.2 現橋墩單樁豎向容許承載力情況

《公路橋涵地基與基礎設計規范》（JTG D63—2007）中規定摩擦樁計算公式為：

式中，U為樁周長度；L為樁的有效入土長度；TP為樁側土平均極限摩擦阻力。

本工程中，6#樁受沖刷侵蝕最為嚴重，按該樁的情況進行考慮，原樁長14.4m，樁基入土長度7.4m，將以上數據代入式（1），并參照規范中對U、QR和Tp的規定值，計算得單樁豎向容許承載力為178t。

3.3 微型樁設計

按最不利條件進行考慮，由于原橋墩的每根樁分別設置4根微型樁，那么平均每根微型樁的外荷載（即單樁最大豎向荷載）減去現橋墩單樁豎向容許承載力再除以微型樁數4。即

將上述計算結果代入式（2），得每根微型樁的平均外荷載P′=43.72t。另考慮有效入土深度、注漿方式（壓力注漿）以及河床地質條件等因素，認為采用Φ20的鋼管作為微型樁勁骨架較為適宜。

3.4 承臺與傳力錨設計

原承臺厚度為1.4m，平面尺寸為2.6m×3.0m，頂面與河床基本持平，微型樁深入承臺200mm，其鋼管骨架深入承臺500mm。為了保證微型樁對原樁基加固的有效性，使其與原樁基緊密結合，共同承擔來自上部結構的荷載，應在與承臺連接處的原樁基四周植入鋼筋，并將其與承臺頂、底的鋼筋進行焊接。

將承臺與原樁基橫系梁之間高度段的樁徑擴大至1.6m，并按鉆孔灌注樁施工標準配置相應的鋼筋，縱向鋼筋深入承臺，原樁基四周植入的鋼筋應與新設縱向鋼筋相接，形成錨塊骨架，并澆筑混凝土形成錨塊。

4 微型樁施工

本次微型樁加固施工流程為：草袋圍堰→成孔和護孔→安放鋼管→壓漿成樁→安放頂板→設置鋼筋→混凝土澆筑。采用雙層草袋圍堰，地質鉆泥漿循環護壁成孔，采用鋼護筒護孔，清水沖洗清孔，以上幾項施工簡便易行不再贅述，現對微型樁加固施工中的幾個關鍵環節進行分析。

4.1 安放Φ20鋼管

由于該橋梁下凈空僅有6m，施工中應分3段進行鋼管放置，其中第一段、第二段的長度為5m左右，第三段的長度則應視每根樁的具體情況而定。先將第一段鋼管置入孔內，再與第二段鋼管進行焊接，第一段鋼管四周鉆出間距為30cm、直徑為20mm的壓漿孔后，采用氣囊密封器進行密封。為保證漿液能夠從管底向上翻出，應在管底與樁孔底間預留5cm的間隔。

4.2 壓漿成樁

注漿前，先向孔內拋入粒徑為1～3cm的石子，再注漿直至溢滿，注漿壓力應保持在0.3MPa以上，漿液材的水灰比應為1∶7。為了減小對原樁的影響，每根樁基上所設的4根微型樁應分別注漿，待前一根樁達到較高強度后，再進行下一根注漿施工。

4.3 混凝土澆筑

混凝土澆筑即承臺和錨塊的澆筑，混凝土澆筑環節是將微型樁和原有樁基結合為一體的關鍵環節，其施工質量對微型樁加固成效有著決定性的影響，施工中需加強控制，對此應注意以下幾個問題：首先，應在鋼管頂部焊接鋼板，并在鋼管四周焊接耳板，以保證承臺與微型樁緊密結合；其次，在布設承臺和錨塊鋼筋時，應對樁基外露部分植入鋼筋，使全部鋼筋連接成統一的鋼筋骨架；此外，澆筑前應將原混凝土炭化表層清理至露出新鮮骨料，再進行澆筑施工；對存在銹蝕現象的鋼筋，應先鑿除保護層，對鋼筋涂刷防銹蝕材料后再進行澆筑。

5 結語

施工后按照《公路橋涵地基與基礎設計規范》（JTG D63—2007）中的方法對樁基承載力進行測算，結果顯示經微型樁加固后的橋梁樁基承載力較高，可見微型樁的應用有效提高了該橋梁樁基的安全性和穩定性，對提升橋梁工程服務性能、安全性能和延長其使用壽命有著重要的意義。通過本工程的施工可發現，微型樁施工操作較為簡便，技術難度不高，因而在橋梁樁基加固工程中有著良好的應用前景，且施工過程對橋梁結構影響較小，非常適用于舊橋加固工程，值得進一步研究和推廣。

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