斜坡桥梁桩的基础加固优化技术研究

晏 应

（上海林同炎李国豪土建工程咨询有限公司南京分公司，江苏 南京 210000）

0 引言

山区公路建设是公路建设施工的难题，因为地形条件复杂，公路建设的稳定性难度高，公路建设回填工程大、投资费用高，所以在建设中通常采用高墩桥梁桩基础作为山区公路建设的手段，从而降低工程施工难度和施工成本，斜坡桥梁桩的基础加固是确保公路工程施工质量的关键，所以在对山区公路建设中需要对斜坡桥梁桩的基础加固进行优化，确保工程顺利完成。斜坡桥梁桩的基础的设计需要针对地形地貌与桥梁的结构建立平衡关系，从设计上解决桥梁的高度高、跨度大、载荷重、抗震强度等问题。斜坡桥梁桩的基础加固优化技术的研究从技术、应用、经济等方面满足工程施工的要求。采用锚杆（索）加固斜坡桥梁桩的基础控制公路水平位移和公路沉降量等，是斜坡桥梁桩的基础加固优化技术的关键环节，本通过利用三维有限元数值模拟分析对斜坡桥梁桩的基础加固优化技术进行研究，举例分析控制斜坡桥梁桩的基础变形的优化方案，希望对读者有所帮助。

1 工程概况

某山区公路施工工程路段中桥梁基础多为斜坡，桥全长为1 518.5m，桥面净宽为双幅11.75m×2×0.5m，单孔跨径L=25m。采用灌注桩基础，双柱式墩，T梁准连续上部构造。并且有7km公路桥隧相接，施工环境为海拔2 100m高山地区，温差变化大、风力大、震裂程度高、地质灾害发生频率多，斜坡角度平均为45°，土质为硅质岩、粉砂岩、灰岩，施工难度大。在进行桥梁架设施工中，有局部的桥孔墩柱桥梁桩基础发生下沉，经过实验分析桥梁磨擦桩承载力不足，所以采用斜坡桥梁桩的基础加固技术中锚杆（索）对其进行加固，从而满足桥梁的承载力。

2 斜坡桥梁桩基桩加固的方案比较与选择

2.1 基桩设计

基桩的整体设计按照摩擦桩设计，桩长在34～41m，采用双柱式墩基桩设计，基桩直径1.5m，穿入沙质岩土层以及淤泥内，设计要求双柱式基桩单桩的竖向荷载在4 200kN。

2.2 对桥梁基桩进行静载试验分析

在桥梁架设施工过程中，出现桥墩墩基下沉现象，在这之前，桥梁的钻孔桩已经全部施工完成，但是大部分桥梁桩的墩柱和桥梁的盖梁工程还没有进行施工，所以需要及时的对桥梁桩进行加固处理。首先需要对其进行桥梁基础的承载力实验分析，对下沉最严重的桥墩基础进行静载试验分析，此桩桩长38m，地质为残积砂质粘性土层，具有6m的淤泥夹层。进行静载试验，分级进行加载测定沉降值。测试结果该桩的抗压极限承载力远远小于设计要求。

2.3 处理方案确定

桥墩的墩柱基桩长期经水浸泡，会出现墩柱基础下沉的现象，需要对其进行桥桩墩柱基础加固，采用的方案有以下两种：

a）在基桩的周围压浆砂纸粘性土，用来达到补强基桩，使其更加稳固；

b）除了在基桩四周填压浆砂纸粘性土，还要邦桩，增加基桩的承载力，使其能够达到设计图纸上的承载力要求。

3 锚杆（索）加固斜坡桥梁桩的基础处理方法

3.1 锚杆（索）加固斜坡桥梁桩的基础设计

斜坡桥梁桩原基桩、系梁和方桩圆形承台组合成为一个整体，方桩同原基桩结合受力，从而增加了承载能力，达到了设计所需的承载力。共同受力，增加基桩承载力，达到满足设计极限承载力要求。

3.2 斜坡桥梁桩基础静压桩承台浇筑施工

把新旧砼结合成统一的整体是承台浇筑这项施工技术的主要要求，为了能够达到静压桩和灌注桩共同承受力的作用，以下是施工顺序，要根据具体设计要求进行施工：

a）把基桩、承台、系梁砼的保护层去掉，让主筋露出；

b）圆形承台底面要设置砂垫层，砂垫层厚度应不小于20cm，之后要浇筑10#素砼，厚度应10cm，这些都作为承台砼的底模；

c）在桩身和原系梁上的钻孔植筋深度至少要30cm，根据设计要求进行承台配筋，之后要利用化学粘合剂对植筋进行固定和粘合，粘合达到一定时间之后，做抗拔实验，如果喜得利粘合剂在一个小时的固化时间内的抗拔力可以达到5T，那么才能够进行接下来的植筋设计施工；

d）按照常规施工，进行模板安装，钢筋骨架要制成型，而且每个承台要留两个备用孔，用来补桩，另外还有四个用作常规施工。

4 锚杆（索）加固斜坡桥梁桩的基础预制及压桩施工

4.1 锚杆（索）加固斜坡桥梁桩的基础预制

锚杆（索）加固斜坡桥梁桩的基础预制采用对分段的方法，设置方桩每节长度为2m，保证预埋接头钢板正确，使得接桩顺利。

4.2 锚杆（索）加固斜坡桥梁桩的基础施工

当静压桩的砼满足强度需求后进行吊运，锚杆（索）静压桩施工要求如下：

a）必备的压桩机具有：反力架、千斤顶、起重机、焊接机；

b）在进行压桩施工前需要先进行压桩试验，压桩试验的内容有确定应采用压桩的长度、压桩的压力值、持压时间等，试验完成后进行参数的整理，再进行压桩工作，严格控制施压的各项参数值，确保施工安全；

c）桥梁的每根基桩都对称施压4根力桩，在施压过程中要一气呵成，避免中途停顿，给施压效果带来影响，施压桩的力度小于设计吨位，当压桩满足承载力度后进行稳定施压，保持30min以上，防止出现废桩，另外，对力桩进行施压过程中压力控制主要以压桩力为主，力桩的长度控制其次；

d）在桥梁桩基础进行压桩处理，并满足承载要求后进行稳压处理，使桥梁桩基础更加稳固，对桥梁桩桩顶进行封头，将桥梁桩的桩顶压入承台的预留孔内，嵌入承台的部分要超过30cm，并在桥梁桩的桩顶设置一道Φ14钢筋网，最后用30#的膨胀早强砼对桥梁桩的桩顶预留孔进行浇筑，浇筑时确保施工质量。

5 锚杆（索）加固斜坡桥梁桩的基础加固补强效果

经过对桥梁钻孔的记录进行调查，桥梁共有32根需要对其进行加固处理的摩擦桩，全部采用锚杆（索）加固斜坡桥梁桩的基础对其加固补强，对每个桥梁桩基础压上4根方桩，一共32根桥梁桩工施压32×4=128根方桩，每根方桩长度56m能够增加斜坡桥梁桩的承载力为3 600kN。

对斜坡桥梁桩的基础进行加固补强后，在对桥梁上面的部分进行施工，在施工过程中再未发生桥梁基础下沉的问题，在桥梁整体完工后进行通车，经过一年的使用为发现桥墩基础变形或者下沉的迹象，从而证明采用锚杆（索）加固对斜坡桥梁桩的基础加固达到了补强的作用。

6 结语

斜坡桥梁桩的基础加固采用锚杆（索）加固斜坡桥梁桩的基础，并通过三维有限元数值模拟分析对斜坡桥梁桩的基础加固优化技术进行研究取得了明显的效果，在实际应用中得以广泛的推广应用。

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