預(yù)應(yīng)力連續(xù)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(shè)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(lián)，其中第一聯(lián)采用4×30 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁;第二聯(lián)采用8×35 m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁;第三聯(lián)采用2×40 m+25 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，現(xiàn)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(jié)構(gòu)為柱式墩，肋式臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，沖擊成孔。

橋梁下部樁基及墩柱已施工，上部現(xiàn)澆箱梁采用滿堂支架現(xiàn)澆，本橋幅第三聯(lián)箱梁已澆筑完成，二期恒載均未施工，目前該橋左幅第三聯(lián)下部樁基產(chǎn)生不均勻沉降，其中13號，14號墩沉降比較嚴(yán)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(jīng)設(shè)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(yīng)力滿足A類部分預(yù)應(yīng)力構(gòu)件要求，但運營階段不滿足規(guī)范要求。經(jīng)檢測本橋上部現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力箱梁未發(fā)現(xiàn)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(jìn)行加固，同時對箱梁進(jìn)行頂升，卸除基礎(chǔ)不均勻沉降引起的部分附加應(yīng)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(bǔ)充鉆孔，在貼近樁基的鉆孔后發(fā)現(xiàn)樁側(cè)有較厚泥皮，泥皮厚度達(dá)5 cm～8 cm?？妆谀嗥ぷ璧K樁身混凝土與樁周土體的粘結(jié)，起到潤滑作用，降低了樁側(cè)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(jié)發(fā)生體積收縮，使樁身混凝土與孔壁間發(fā)生間隙，減少了樁側(cè)摩阻力。

3 加固思路

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

4 樁基加固方案

4．1 加固前準(zhǔn)備工作

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

2)對橋墩處每根樁進(jìn)行高壓注漿;利用水泥漿液對土層的滲透、填充、壓密和固結(jié)等作用，來增加樁底及樁側(cè)土體的力學(xué)強(qiáng)度，從而提高單樁承載力，根據(jù)以往經(jīng)驗及相關(guān)資料表明，泥漿護(hù)壁灌注樁通過后壓漿處理，樁端承載力和樁側(cè)摩阻力都能得到正常的發(fā)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(cè)各增設(shè)兩根φ120 cm鉆孔灌注樁，每個橋墩增設(shè)4根，新增樁基均按照樁基嵌巖樁設(shè)計，樁基須嵌入弱風(fēng)化層不小于1．5 m，樁底巖石天然濕重單軸極限抗壓強(qiáng)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(shè)

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(yù)埋螺栓焊接，必要時可加焊短鋼筋，鋼管支架節(jié)與節(jié)之間焊縫應(yīng)飽滿;鋼管支架垂直控制在0．5%以內(nèi);鋼管支架內(nèi)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(wěn)豎直。

5．2 箱梁頂升

頂升支架搭設(shè)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(shè)置鋼板，使橫梁均勻受力。頂升主梁時，要求每個千斤頂?shù)捻斏俣染鶆颍?3號，14號墩頂升分級同步，并在千斤頂旁邊設(shè)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(dāng)頂升至設(shè)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(jié)構(gòu)的實際工作狀況和承載能力是否滿足設(shè)計要求并檢驗橋梁的加固效果，對該橋進(jìn)行了加固后的靜載試驗。

在靜載試驗荷載作用下，結(jié)構(gòu)受力仍在彈性范圍內(nèi)，表明該橋的工作狀況良好，滿足設(shè)計荷載下的正常使用要求。

7 結(jié)語

本橋經(jīng)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(jīng)五年多，未發(fā)現(xiàn)異常。從本橋的事故可以發(fā)現(xiàn)，設(shè)計和施工的配合，才能使實施達(dá)到設(shè)計的要求，減少人為因素導(dǎo)致病害的發(fā)生。樁基承載力的實現(xiàn)與施工條件密切相關(guān)，施工應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范及設(shè)計要求實施，以保證樁基承載力達(dá)到設(shè)計要求。對于復(fù)雜地質(zhì)設(shè)計方應(yīng)進(jìn)行跟蹤設(shè)計，當(dāng)實際地質(zhì)情況與設(shè)計差異較大時應(yīng)根據(jù)實際情況調(diào)整設(shè)計參數(shù)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(yīng)該制定有效措施控制樁基泥皮厚度及樁基沉淀厚度，優(yōu)先選擇嵌巖樁方案或預(yù)應(yīng)力管樁方案。

［1］陳小明，林 山．泥漿護(hù)壁灌注樁樁底后壓漿技術(shù)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(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁頂升及樁基加固［J］．廣東公路交通，2000(C00):164-165．