軟土地基橋梁下部結構糾偏措施應用與研究

邢濤

（天津城市基礎設施建設投資集團有限公司，天津 300042）

1 引言

某項目跨河設置橋梁兩座，1 號、2 號橋與河道正交。橋梁跨徑布置為3×20 m，河中設兩個橋墩，河岸設兩個橋臺。上部結構采用后張法預應力混凝土簡支空心板梁，跨徑20 m，梁高0.95 m，每片梁中心梁距為1.25 m。橋墩采用樁接柱排架墩形式，樁基礎采用鉆孔灌注樁，樁徑為1.2 m，立柱采用直徑為l.0 m 的圓墩，橋墩順水流方向布置，立柱上接鋼筋混凝土蓋梁，蓋梁高度為1.2 m，順橋向寬度為1.7 m。橋臺采用埋置式橋臺，樁基礎采用直徑為1.2 m 的鉆孔灌注樁。圖1 為橋梁剖面示意圖。

圖1 橋梁剖面示意圖

橋梁完成立柱澆筑后，采用抱箍法進行跨河1 號橋、2 號橋蓋梁施工，施工期間對立柱位置偏差、蓋梁模板偏差進行復測，平面位置最大偏差值5 mm。蓋梁澆筑完成，達到設計強度的75%后，拆除蓋梁底模和施工平臺。分層對河道的堤岸進行填土工作，并進行了河道片石護砌施工。在準備上梁的前一周對2 號橋1 號墩、2 號墩蓋梁進行復測，發現蓋梁均有向河道內傾斜現象：1 號墩蓋梁角點最大位移量為0.034 m，最小位移量為0.021 m；2 號墩蓋梁角點最大位移量為0.070 m，最小位移量為0.034 m，經多天觀測，偏移趨于穩定。

經組織專家對工程進行現場排查，本項目灌注樁均為Ⅰ類樁，橋立柱混凝土28 d 強度報告、蓋梁使用鋼筋原材質量、混凝土28 d 強度均滿足設計要求，施工時的樁位、立柱及蓋梁的偏差均符合規范要求[1]。

由此分析，上梁前蓋梁偏移非施工質量問題，分析本項目的勘察資料后，一致認為該項目位于軟土地基，墩柱系河堤岸填土、施作堤岸護砌及河底施工擾動導致地基表土下10 m 厚的淤泥質黏土液化，側向土壓力擠壓變形，從而導致墩柱發生偏移。

發生偏移后，進行了偏移后橋梁下部結構的質量鑒定。經鑒定，偏移后工程的質量完好，可通過糾偏達到規范要求后，繼續投入使用。如何在工程施工過程中通過軟土地基橋墩糾偏技術的應用與研究，采取適當的技術措施、合理確定施工參數，采取監測預控和治理措施采取有效的措施對橋梁下部結構進行糾偏，在本項目中被提上了議程。

2 糾偏方案

經專家分析后擬對橋梁采用橋墩后挖土卸載、橋墩立柱設置旋噴樁[2]以及立柱端頂牽引注漿加固3 種方式進行糾偏。

結合現場實際情況，先后采取橋墩后挖土卸載、橋墩立柱設置旋噴樁以及立柱端頂牽引注漿加固3 種方式進行糾偏。

2.1 橋墩后挖土卸載

方案確定后，對2 號橋1 號墩單側開挖寬約4 m，深約2 m 土坑進行土體卸荷，1 號橋2 號墩、2 號橋2 號墩距離化工制成品運輸管線較近，且2 號橋2 號墩上有10 kV 架空電纜，1 號橋1 號臺距電纜入地位置較近，均不具備大面積挖土卸載條件。

兩天后，經施工單位與監理復測，2 號橋1 號墩蓋梁角點最大累計位移量為43 mm，最小位累計移量為12 mm。

2.2 旋噴樁加固

根據專家論證結果，對橋梁立柱施工區域內的施工高壓旋噴樁，通過旋噴樁成型時土體的膨脹，對墩柱的樁體進行側向擠壓。根據測量監測數據，選擇合適的加固擠土方向，距構筑物1.9 m 進行放樣施工。具體參數控制見表1。

表1 高壓旋噴樁施工參數

對跨河1 號橋、2 號橋進行高壓旋噴樁土體加固擠密，其中，2 號橋1 號墩平面位置向設計位置恢復2 cm，其余墩柱均無明顯變化。

2.3 墩柱頂水平牽引配袖閥管注漿

2.3.1 牽引施工

在主動土壓力一側16 m 處順橋向對應立柱處進行土體夯實，隨后均設置2 根HN700 mm×300 mm×13 mm×24 mm 型號的H 型鋼（平面位置偏移較大處布置3 根H 型鋼），一丁一順布設，嵌固深度12 m，使用鋼絲繩纏繞柱子，采用木楔子隔離柱子與鋼絲繩進行連接。

使用倒鏈與直徑24 mm 的鋼絲繩連接工字鋼與橫梁進行牽引，去除沿倒鏈方向下方土體，使倒鏈呈懸空狀態。

設置拉力計進行拉力檢測，同時施加拉力，每牽引完成一次進行保壓觀察，立柱有移動時便不再加壓，直到不再移動再施加拉力。

在立柱頂部及底部布設觀察點，時刻監測立柱位移情況，按照10 mm 步長進行控制，防止移動過快造成二次損傷。糾偏過程中，由專人觀察立柱表面及蓋梁連接處是否有裂縫產生，隨時向值班領導匯報情況，操作過程確保同步、協調。

根據設計單位提供被動土壓力值及單樁所能承受拉力值，采取水平牽引方式進行橋梁下部結構平面位置調整，跨河1 號橋、2 號橋4 個墩柱均采用墩頂水平牽引措施。

采用倒鏈、鋼絲繩進行立柱頂部牽引施工時，測量人員對蓋梁位置進行監測，牽引施工分階段進行，單次復位距離不超過5 mm。

2.3.2 立柱周邊加固處理

根據本項目地質勘察資料，結合現場實際情況，進行墩柱頂水平牽引過程中，采取地表袖閥管注漿加固方式對立柱縫隙周邊地層進行加固，注漿加固的主要目的為：對立柱與土體縫隙附近及以下地層進行充填、擠壓加固，提高土體強度和整體性。注漿孔沿河道設置，縱向間距4.2 m，距離墩柱1 m，注漿孔深10 m。

注漿加固采用袖閥管分段后退式注漿工藝，注漿分段長度為50～80 cm，注漿材料為水泥水玻璃雙液漿。袖閥管注漿法使用的注漿工具為“袖閥管”，袖閥管為內徑50～60 mm、一次性使用的塑料管由兩部分組成，注漿段為帶射漿孔的花管，注漿段以上為實管[3]。花管每隔33 cm（即每米3 組）鉆一組（6～8個孔）射漿孔，射漿孔呈梅花形布設，其外為長5～8 cm 的橡皮袖閥包裹。

袖閥管注漿法的基本施工工序可分為泥漿護壁成孔、澆筑套殼料、下袖閥管及固管止漿、注漿等步驟，如圖2 所示。

圖2 袖閥管注漿工藝施工工序

3 糾偏數據分析

3.1 挖土卸載糾偏

2 號橋1 號墩挖土卸載面積較大，采用挖土卸載糾偏方式可進行有效橋墩位移糾偏，但需進行大面積開挖卸載，其余橋墩由于距離地下管線較近，地面有架空電纜原因，不具備大面積挖土卸載條件對其余橋墩糾偏效果不明顯。

3.2 旋噴樁加固糾偏

2 號橋1 號墩進行旋噴樁加固后，橋墩復位雖有效果，但一段時間后，位移量恢復至旋噴樁施工前，且其余橋墩進行旋噴樁施工后無明顯變化，旋噴樁加固不能恢復河底土體與河岸土體平衡力逐漸平衡。

3.3 立柱頂端牽引配袖閥管注漿糾偏

采用立柱頂端牽引配袖閥管注漿加固方式進行橋墩糾偏，通過施加與主動土壓力方向的拉力，同時對墩柱下部結構土體縫隙附近及以下地層進行充填、擠壓加固，該方法可有效進行橋墩復位。

3.4 反向加壓糾偏

河道恢復通水后，跨河1 號、2 號橋橋墩均出現少量復位現象，河道通水后河內水對河底土體產生向下壓力，促使橋墩少量復位。

綜上措施，跨河1 號橋、2 號橋橋墩采用不同的糾偏方式進行橋墩糾偏過程中，對橋墩采用全站儀進行監測，最終橋墩已復位，復位后橋墩最大偏差19 mm，滿足規范要求。復位后橋墩位置偏差及監測數據匯總見表2。

表2 復位后橋墩位置偏差及監測數據匯總表

4 糾偏后對橋梁下部結構的檢測

跨河1 號、2 號橋橋墩復位后，委托檢測單位對橋墩處灌注樁完整性再次進行檢測。采用雙速度低應變法檢測基樁技術進行灌注樁完整性檢測，經檢測跨河1 號、2 號橋橋墩灌注樁完整性滿足要求。

橋墩糾偏復位后通過對灌注樁、立柱完整性進行檢測，檢測結果灌注樁均為Ⅰ類樁，立柱表面無裂縫，表明橋墩糾偏施工對橋墩結構無影響。

5 預防軟土地基橋墩位移的措施

針對影響橋墩位移的幾個因素及軟土自身特點，防止橋墩位移可從以下幾個方面加以防治：

1）采用溜坡式、搭板式、箱式等輕型橋臺，可以平衡部分或大部分橋臺后的土壓力，減少土壓力對混凝土結構的影響。

2）增加橋長，降低橋臺標高，即減少了橋墩側向填土高從而減小土壓力。

3）采用增加系梁或承臺等下部構造，使下部結構整體受力，從而減少軟土地基對結構的影響

4）改進施工工序。為了在架梁前減少施工對地基產生的擾動，可先施作橋面，待橋梁體系穩定后，再進行河道堤岸及護砌的施工。

6 結語

在工程施工過程中，通過挖土卸載、旋噴樁加固及立柱頂端牽引配袖閥管注漿3 種糾偏措施糾偏后，橋梁下部結構的糾偏均達到了一定的效果，其中，卸土糾偏和立柱頂端牽引配袖閥管注漿糾偏效果最為明顯。本項目糾偏的成功，解決了公共安全及施工安全問題，保證了項目整體施工工期計劃。

雖然橋梁工程糾偏施工尚處于起步階段，但本項目的糾偏措施應用及研究的成果，可為后續橋梁工程的施工提供可借鑒的經驗。