樁基預應力加載梁加固

周鵬

甘肅省交通規劃勘查設計院股份有限公司 甘肅蘭州 730030

1 工程概況

甘肅省某城市主干路，設計行車速度為60km/h，雙向六車道，路幅寬33 米，采用兩塊板斷面形式。

該項目的8-40m 預應力混凝土先簡支后連續梁大橋，左右幅分幅設置，單幅橋寬12.5m，共分兩聯，全長429.5m。墩臺采用柱式墩、肋板臺，橋臺承臺接4 根1.6m 鉆孔樁基。小箱梁吊裝施工完成后發現8 號橋臺下沉。

2 承載力分析

沉降原因分析。根據勘察資料，該橋地質情況為：地表覆蓋沖洪積黃土，夾礫石，呈硬塑-半堅硬狀態，具層理；中部夾層卵石、圓礫、粗砂、粉砂；下伏基巖為第三系疏松砂巖、寒武系片巖，結構疏松，層理發育，巖性較軟，崩解呈砂狀。

根據地勘資料，對8 號橋臺單根樁長進行計算分析，計算樁長為21.4m，設計樁長22m，滿足樁基承載力規范要求。

根據地勘資料，8 號橋臺樁位處于地層過渡范圍，前后地質鉆孔距8 號橋臺樁位相距較遠。根據設計需要對樁位進行補充鉆孔，根據補充鉆孔資料，樁位處地質由中粗砂調整為粉砂、細沙，摩阻力及樁端承載力急劇減少，導致原樁長不能滿足實際承載力，出現下沉[1]。

3 加固方案

3.1 方案一：樁端后壓漿加固

采用鉆孔機械在樁基四周鉆孔旋噴注漿，根據規范計算分析樁端后壓漿加固對樁基承載力雖有提高，但承載力提高不明顯。

3.2 方案二：預應力加載梁樁基加固

在橋臺前后肋與肋之間（即原樁間距中心處）補設2 根φ160cm 的鉆孔灌注樁，在原承臺底部增設1.5m 承臺，在樁頂設置加載梁施加預應力，對原樁頂力卸載一部分，使新增樁基承受大部分承載力，以保證全部樁長后期共同受力，且均能滿足后期承載力要求。

方案比較：

方案一：小箱梁已吊裝，橋臺樁基加固空間小，根據《公路橋涵地基與基礎設計規范》相關規定，對該加固方案進行計算，根據計算結果后壓漿雖然對原樁基承載力有所提高，但不能滿足樁基承載力要求[2]。

方案二：通過對新增樁基進行預應力加載，卸載原樁基部分承載力，使樁基受力重新分布，最終使新增樁基和原樁基共同承受橋梁成橋后所有荷載，使所有樁基承載力均得到充分發揮。該方案施工空間受架梁影響小，施工工藝成熟，施工質量容易控制，計算分析結構各部分受力明確，樁基承載力提高顯著。

4 預應力加載梁樁基加固設計思路及要點

在公路建設項目中常會遇到各種因素致使橋梁樁基在施工中或施工后出現下沉狀況，常用的樁基加固方案不能大幅度提高樁基承載力，本文通過結合實際工程，提出采用預應力加載梁加固樁基，大幅度提高基礎承載力[3]。本文創新點為通過對新增樁基進行預應力加載，卸載原樁基部分承載力，使樁基受力重新分布，最終使新增樁基和原樁基共同承受橋梁成橋后所有荷載，使所有樁基承載力均得到充分發揮。預應力加載梁樁基加固設計需要注意以下四個要點：

（1）防止施工過程中主梁下沉影響主梁受力，在主梁端部8號橋臺臺帽上設置千斤頂，對主梁同時對稱均勻起頂，千斤頂頂升力采用midascivil 軟件計算，計算結果見下表1。

表1 千斤頂頂升力一覽表（單位：KN）

（2）加載梁張拉預應力計算：樁基加固受力分為兩個步驟：①新增樁基施工后對樁頂進行預應力加載，對原樁基卸載，新樁基加載，使樁基受力重新分布。②成橋后所有樁基共同受力。具體計算如下：

橋臺樁基受力需要準確計算，本文通過將橋臺前后土壓力施加在肋板及背墻上，上部荷載通過支座傳遞到橋臺上，采用midascivil 軟件分析，計算出肋板臺前后排樁基各自承受荷載。

現階段架梁橋臺未填土樁頂力

填土成橋后樁頂力

（3）承臺計算。為保證張拉預應力后底承臺局部受力后的安全可靠，結合相關規范規定：（①將承臺看做牛腿計算；②將承臺看做撐拉桿體系計算）

牛腿計算：

裂縫控制要求：

撐拉桿體系：

（4）加載梁計算。加載梁為本加固設計要點之一，加載梁的安全可靠直接關系到加固方案的長期可靠使用[4]。加載梁采用雙工字鋼，預應力采用Φ32 螺紋鋼，使用midascivil 建立梁單元進行加載后應力驗算，結果如下圖：

加載梁受力后跨中最大應力：

滿足規范要求。

5 結語

本文依托實際項目工程，為顯著提高肋板臺樁基承載力，提出預應力加載梁加固樁基的方法。通過預應力加載，使新舊樁基共同受力，一方面大幅度提高基礎承載力，另一方面由于對加固方案各個步驟分析計算，樁基各部分受力明確，減少盲目加固所造成的樁基材料浪費。經過通車實踐后，此加固方案為行之有效的方案，能有效的大幅度提高基礎承載力，對類似的工程有較好的借鑒作用。