橋梁樁基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)中存在的問題及解決措施

劉歡

摘 要：橋梁工程是我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的重要組成部分，其在交通運(yùn)輸中發(fā)揮著重要作用，而樁基礎(chǔ)作為橋梁工程結(jié)構(gòu)承重體系中的主要受力構(gòu)件，其建設(shè)質(zhì)量對(duì)工程整體的意義不言而喻。本文主要從橋梁樁基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)的意義、要求和原則出發(fā)，結(jié)合實(shí)踐分析了其中存在的常見問題，并以此為基礎(chǔ)探討了具體的加固措施，以期能夠?yàn)槲覈?guó)基礎(chǔ)工程建設(shè)提供有力的支持。

關(guān)鍵詞：橋梁工程;樁基礎(chǔ);加固設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U445.551 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

近些年，我國(guó)在橋梁工程的建設(shè)上提出了更為高遠(yuǎn)、多元的要求，要求其設(shè)計(jì)也向著科學(xué)化的方向發(fā)展。其中樁基礎(chǔ)作為橋梁工程各項(xiàng)功能發(fā)揮作用的關(guān)鍵，其對(duì)維護(hù)橋梁安全有著直接作用，因此其加固設(shè)計(jì)方案的完善就顯得十分重要。目前我國(guó)在橋梁工程的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中逐漸暴露出了許多與實(shí)際需求不適應(yīng)的內(nèi)容，譬如基礎(chǔ)強(qiáng)度不滿足，需要相關(guān)從業(yè)人員予以足夠重視，并采取相應(yīng)的措施予以保障。

1 橋梁樁基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)概述

（1）橋梁樁基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)的主要意義。樁基礎(chǔ)是橋梁承重體系的重要內(nèi)容，其負(fù)擔(dān)著橋梁自重、上部荷載等多項(xiàng)作用，對(duì)橋梁的正常運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生著突出作用。因此在橋梁建設(shè)過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)其樁基礎(chǔ)的施工作業(yè)嚴(yán)格管理，以此來保障工程具備足夠的可靠度，能夠更好地服務(wù)于民眾日常生活。當(dāng)前，我國(guó)橋梁工程項(xiàng)目的數(shù)量越來越多，其建設(shè)難度也越來越大，因此對(duì)工程建設(shè)的要求也越來越高，雖然建設(shè)技術(shù)也處在快速發(fā)展的狀態(tài)下，但仍舊存在許多工程問題。究其根本，大部分都是由于樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)水平的不足所導(dǎo)致的，譬如設(shè)計(jì)方案脫離實(shí)際、建設(shè)材料選擇不當(dāng)、技術(shù)手段不科學(xué)等都會(huì)產(chǎn)生不利影響。此外，在實(shí)際施工中還會(huì)出現(xiàn)許多施工不當(dāng)?shù)膯栴}，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生缺陷，損害橋梁的穩(wěn)定性。在這樣的背景下，橋梁基礎(chǔ)的可靠性就需要相應(yīng)的加固設(shè)計(jì)來予以保障，確保工程運(yùn)營(yíng)內(nèi)能夠滿足預(yù)期要求。

（2）橋梁樁基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)的要求。在開展橋梁樁基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)之前，相關(guān)技術(shù)人員首先應(yīng)當(dāng)明確工程訴求與屬性，充分掌握項(xiàng)目相關(guān)的報(bào)告與資料，對(duì)樁基礎(chǔ)存在的病害有清晰的認(rèn)識(shí)，基于此有針對(duì)性地開展設(shè)計(jì)工作。

常見的橋梁樁基礎(chǔ)加固方法根據(jù)加固內(nèi)容的不同可大致分為剛度加固與耐久性加固兩類，其適用于不同的工程情況，其中前者主要是通過強(qiáng)化結(jié)構(gòu)剛度來維持其基本功能性;而后者則是針對(duì)病害位置采取相應(yīng)的修復(fù)技術(shù)，抑制其進(jìn)一步發(fā)展。

樁基礎(chǔ)的加固設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分考慮到技術(shù)的有效性、科學(xué)性、合理性，依據(jù)工程需求來探討其可行性，避免可能發(fā)生的材料浪費(fèi)、工期延誤等問題。特別地，對(duì)于加固設(shè)計(jì)而言，應(yīng)當(dāng)盡可能實(shí)現(xiàn)成本最優(yōu)化，采用最低的成本來達(dá)成最好的效果，保障加固施工的性價(jià)比

（3）橋梁樁基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)的原則。由于樁基礎(chǔ)加固水平對(duì)于橋梁工程的影響較為突出，因此應(yīng)當(dāng)充分重視其設(shè)計(jì)工作，并遵照相應(yīng)原則而展開。具體來看，在設(shè)計(jì)時(shí)樁基礎(chǔ)加固應(yīng)當(dāng)滿足以下三個(gè)方面的要求：

1）分類加固原則。在不同的工程中，其對(duì)樁基礎(chǔ)的要求也不盡相同，且其環(huán)境條件也大多存在差異，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)基于可靠的勘測(cè)報(bào)告而展開，并對(duì)不同類型的工程采用不同的加固方法，針對(duì)其存在的病害情況不斷細(xì)化設(shè)計(jì)內(nèi)容，使其具備更好的應(yīng)用效果。

2）合理性原則。在加固技術(shù)的選擇上，需要反復(fù)論證其在實(shí)際工程中的合理性，判斷其是否能夠有效改善病害。對(duì)于合理性不足的加固設(shè)計(jì)，其往往容易導(dǎo)致加固效果的不佳，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生不必要的資金浪費(fèi)。因此在確定加固技術(shù)時(shí)應(yīng)當(dāng)密切聯(lián)系實(shí)際情況，在了解病害情況的基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇。

3）經(jīng)濟(jì)性原則。經(jīng)濟(jì)性是保障項(xiàng)目性價(jià)比的關(guān)鍵因素，如果能夠在保證加固效果的基礎(chǔ)上對(duì)成本進(jìn)行有效的控制，那么該加固施工就具備更好的應(yīng)用及推廣價(jià)值。

2 我國(guó)橋梁樁基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)的常見問題

（1）工程條件與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不符。在我國(guó)一些橋梁樁基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)中，其設(shè)計(jì)方案所依據(jù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與其工程實(shí)際條件存在偏差。而橋梁工程大多對(duì)設(shè)計(jì)精度要求較高，不僅需要嚴(yán)格遵照設(shè)計(jì)規(guī)范來完成，同時(shí)也需要技術(shù)人員充分考慮橋梁結(jié)構(gòu)的承重要求和施工條件。但在實(shí)際設(shè)計(jì)中，部分設(shè)計(jì)人員卻忽略了這些影響因素，導(dǎo)致橋梁在施工投入運(yùn)營(yíng)后便產(chǎn)生了許多質(zhì)量問題，譬如縮短工程的實(shí)際使用壽命、提升事故發(fā)生概率等。

（2）建設(shè)材料選擇不當(dāng)。混凝土是我國(guó)橋梁工程建設(shè)應(yīng)用最為廣泛的材料，但其在低溫環(huán)境下很容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的損壞，使其無法發(fā)揮預(yù)期的功能性。特別是在極寒天氣下，若有水分滲透到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，則受到凍脹影響很容易造成結(jié)構(gòu)受損。因此，在我國(guó)北方地區(qū)進(jìn)行橋梁樁基礎(chǔ)的加固施工時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮這一影響，并采取適當(dāng)?shù)氖侄蝸硪种平Y(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展。實(shí)踐表明，不滿足要求的建設(shè)材料會(huì)對(duì)橋梁運(yùn)營(yíng)期功能的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生限制，同時(shí)也會(huì)間接提升養(yǎng)護(hù)成本。

（3）施工技術(shù)和工藝流程不科學(xué)。樁基礎(chǔ)的施工要求一般較高且工序復(fù)雜，因此在進(jìn)行加固設(shè)計(jì)時(shí)除了需要考慮施工工藝的選擇外，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)確保各項(xiàng)技術(shù)組合的科學(xué)性，若其科學(xué)性難以得到保障，則加固效果往往會(huì)產(chǎn)生折損。就目前我國(guó)常見的加固工程來看，有許多橋梁工程的設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)的論證，仍沿用了傳統(tǒng)加固的技術(shù)思路。譬如，在混凝土材料的坍落度試驗(yàn)中測(cè)得其坍落度較要求更低，有的技術(shù)人員會(huì)習(xí)慣性地在其中加入適量的水，使其達(dá)到坍落度指標(biāo)的要求，但同時(shí)這也會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的疏松，若混凝土材料澆筑不及時(shí)，則結(jié)構(gòu)的性能將難以得到保障，甚至危害使用安全。同時(shí)，若澆筑周期過長(zhǎng)、導(dǎo)管不清潔也會(huì)對(duì)成樁質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。

（4）欠缺有效的設(shè)計(jì)管理。設(shè)計(jì)管理工作開展的質(zhì)量同樣需要有效的管理措施來予以保障，若欠缺相應(yīng)的管理手段則很容易導(dǎo)致工序搭接不規(guī)范、技術(shù)選擇不合理等問題。同時(shí)，對(duì)于部分建設(shè)單位而言，其方案審核制度的不完善也會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)問題難以被發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而影響后續(xù)施工質(zhì)量。

沉降問題是樁基礎(chǔ)施工中最為常見的一類工程問題，其成因較為廣泛，大多數(shù)情況都是由于施工時(shí)對(duì)垃圾、殘?jiān)那謇聿粡氐姿鶎?dǎo)致的，由此使得樁基上存在額外的壓力水平。這類問題即便能夠在短期內(nèi)予以修復(fù)，但其已產(chǎn)生的沉降對(duì)于橋梁后續(xù)的運(yùn)營(yíng)也會(huì)造成較大的影響，威脅其安全性。所以，在樁基礎(chǔ)加固工程中應(yīng)當(dāng)密切關(guān)注基礎(chǔ)沉降量，并及時(shí)采取措施進(jìn)行校正，如有必要還應(yīng)附加適當(dāng)?shù)闹?，防止基礎(chǔ)后續(xù)的位移?？傮w來看，若設(shè)計(jì)缺乏有效的管理，橋梁工程的質(zhì)量就將面臨難以控制的風(fēng)險(xiǎn)，損害工程質(zhì)量、延誤建設(shè)周期。

3 橋梁樁基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)的措施

通過上述加固設(shè)計(jì)常見問題的分析可以看出，我國(guó)目前在加固設(shè)計(jì)方面仍存在許多突出的缺陷，根據(jù)加固方式的不同，其設(shè)計(jì)可大致分為增補(bǔ)樁基、微型樁、擴(kuò)大基礎(chǔ)、頂升梁體等，其具體做法如下所示：

（1）增補(bǔ)樁基。在交通運(yùn)輸壓力越來越大的背景下，許多橋梁的實(shí)際承載已經(jīng)接近設(shè)計(jì)極限，在這樣的情況下增補(bǔ)樁基的方法就能夠顯著提升橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力。該方法的根本原理在于增大承重臺(tái)面，以此降低墩臺(tái)的應(yīng)力強(qiáng)度，提升結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，一般可通過增多樁孔的形式來達(dá)到目的。該方法具有施工便捷、難度較低的優(yōu)點(diǎn)，且可以避開水下作業(yè)，但其往往會(huì)對(duì)交通產(chǎn)生阻礙，施工期間會(huì)限制橋梁的運(yùn)輸能力，主要用于通行需求較低的橋梁樁基加固項(xiàng)目中。

（2）微型樁。微型樁是一類適用性極為突出的加固技術(shù)，實(shí)踐表明該技術(shù)在應(yīng)用時(shí)具有空間要求低、施工快捷、對(duì)原有結(jié)構(gòu)影響小等優(yōu)勢(shì)，能夠在最大程度上保障加固效果，同時(shí)其對(duì)承載能力的改善效果較為顯著。所以，在橋梁工程的樁基加固中，如果工程條件滿足要求應(yīng)當(dāng)盡可能優(yōu)先選擇微型樁技術(shù)，以此來有效提升橋梁的使用周期與安全保障。但應(yīng)當(dāng)特別關(guān)注的是，在微型樁技術(shù)的應(yīng)用過程中，應(yīng)當(dāng)首先進(jìn)行精準(zhǔn)的測(cè)量定位，并在樁基一側(cè)預(yù)埋一定規(guī)格的鋼筋，并在其上澆筑混凝土，同時(shí)時(shí)刻關(guān)注排水情況。

（3）擴(kuò)大基礎(chǔ)。擴(kuò)大基礎(chǔ)是一項(xiàng)常見的樁基礎(chǔ)加固技術(shù)，該技術(shù)的原理就是擴(kuò)大基礎(chǔ)的受力面積來形成一個(gè)新的基礎(chǔ)整體，以此來承受上部荷載的作用。在正式加固之前，首先需要充分檢測(cè)原樁基的埋置深度、橫向尺寸，并計(jì)算與其相應(yīng)的嵌入值。在擴(kuò)大面積的設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用混凝土材料，且其性能應(yīng)當(dāng)基于實(shí)際需求而設(shè)計(jì)。該技術(shù)的應(yīng)用能夠極大地提升樁基承載能力、穩(wěn)定性，將橋梁工程的安全性維持在一個(gè)可接受的范圍內(nèi)。

（4）頂升梁體。提升梁體的方法可以有效恢復(fù)樁基的位置狀態(tài)，調(diào)節(jié)其所受的壓力水平，將結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)控制在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定、可靠的范圍內(nèi)。在實(shí)踐中若樁基的設(shè)計(jì)方案存在缺陷，譬如在多跨橋梁中不同橋墩下的樁基類型不同，則其實(shí)際受力狀態(tài)與設(shè)計(jì)很容易產(chǎn)生偏差。因此，若未及時(shí)發(fā)現(xiàn)這一問題并作出調(diào)整，則樁基很容易達(dá)到極限狀態(tài)或發(fā)生不均勻沉降。在頂升梁體的加固施工中，要求技術(shù)人員特別注意梁體位置的恢復(fù)，保證其能夠恢復(fù)到設(shè)計(jì)要求的狀態(tài)，規(guī)避結(jié)構(gòu)錯(cuò)位可能帶來的工程問題，同時(shí)降低結(jié)構(gòu)開裂的風(fēng)險(xiǎn)，保障工程具備足夠的質(zhì)量。

4 結(jié)語

總體來看，樁基礎(chǔ)的質(zhì)量對(duì)于橋梁工程而言有著重大的意義，其不僅決定著橋梁整體的穩(wěn)定性，同時(shí)也對(duì)其后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)產(chǎn)生著顯著的影響。所以，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)綜合考慮影響樁基的各項(xiàng)因素，基于工程條件制定與其相適應(yīng)的加固方案，以此來提高橋梁運(yùn)營(yíng)的安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳操勛.橋梁樁基礎(chǔ)增大截面加固設(shè)計(jì)與施工[J].黑龍江交通科技，2021（3）：108-109.

[2]潘作為.研究路橋施工中樁基加固技術(shù)[J].黑龍江交通科技，2020（11）：72-73.

[3]彭羽.錨桿靜壓樁技術(shù)在橋梁加固設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].交通世界，2020（29）：124-125.

[4]許越.臨近新建隧道邊墻的橋梁樁基加固方案[J].鐵道建筑，2020（8）：69-72.

[5]宋文彬.既有橋梁樁基礎(chǔ)承載性能及注漿加固技術(shù)研究[D].河北工業(yè)大學(xué)，2016.

[6]李瑞云，馬亞軍.橋梁樁基礎(chǔ)的加固設(shè)計(jì)[J].黑龍江交通科技，2013（3）：105-106.