微型桩在桥梁加固工程中的应用

揭洲萍

（萍乡市公路管理局芦溪分局，江西 萍乡 337200）

20世纪90年代初，我国公路交通事业发展迅速，兴建起大量公路桥梁工程，为我国经济的发展奠定了坚实的基础，但随着使用年限的延长，车流量和荷载量的不断增加，以及风吹日晒和水流侵蚀，许多20世纪90年代前后修建的桥梁稳定性和承载力明显下降，如不及时加固则很容易导致安全事故。微型桩作为一种简便易行且科学有效的桩基加固技术，在旧桥加固工程中有着广泛的应用前景。强化对该技术的研究和实践，对于提升旧桥加固施工成效和延长桥梁工程使用寿命有着重要的现实意义。

1 工程概况

某桥梁工程修建于20世纪90年代，桥宽23m，桥长148m，上部为9×16m的等跨钢筋混凝土T形梁，下部为3柱式墩台，为钻孔灌注桩基础。该桥建成至今已投入使用近20年，长期以来，上下游河床人工取砂，加之河水冲刷，造成该桥梁所在区域河床严重下降，平均下降高度达4m。河床下降与河水冲刷对桩基混凝土造成不利影响，导致桩基外露，并因河水长期冲刷产生表面剥落，部分钢筋外露并锈蚀。经相关部门测定，桥梁上部构造稳定性和承载力尚可，但河水长期冲刷必然会对桩基混凝土及钢筋造成不断侵蚀，加重钢筋锈蚀程度，长此以往将对桥梁稳定性和安全性造成较大的威胁，因而需及时对桥墩采取加固措施。

2 桩基加固方案比选

通过对施工现场进行全面勘察，了解到该桥梁目前最突出的病害是桩基混凝土剥落和钢筋锈蚀，导致桥梁上部结构承载力下降，因而本次施工的主要目的是对桥梁桩基进行加固，以提升其强度和承载力，并有效抵御水流侵蚀，确保桥梁桩基能够长期保持良好的完整性和承载力，维持该桥梁整体结构稳定性、安全性，保障其使用性能，延长使用寿命。

该桥梁是其所属省道工程中的重要组成部分，车流量较大，且附近无绕行线路，加固施工中若中断交通将对过往群众带来很大的不便，因而施工方案的选择应以不中断交通为前提条件。在此基础上，结合施工现场实际条件，认为浅基础加固技术虽能在短期内保障桩基强度，却难以保证桩基在河床继续下降和河水冲刷的条件下能长期保持良好的强度，因而将其排除。此外，该桥下净空仅6m，不便于普通钻孔灌注桩及打入桩的施工，因而本工程选用微型桩技术对桥梁桩基进行加固处理。

3 微型桩加固方案

针对本工程情况，拟对1～6#桩进行加固，每个桩采用4根微型桩，桩径均小于300mm。该桥梁原桩基为3桩式单排钻孔灌注桩，直径1.2m，平均长度14m，各个桥墩均设置横系梁。在此基础上对微型桩加固方案进行设计，具体如下。

3.1 原墩柱受力情况

将T形梁恒载、二期恒载、控制设计活载反力、梁盖恒载、系梁恒载相加，除以桩的数量，再与单根立柱的恒载相加，即得每根桩的平均竖向受力。

查阅施工资料得到以上数据，并进行计算，得每根桩的平均竖向受力为252.1t，另考虑偏载问题，认为单桩最大竖向荷载Pmax=352.9t。

3.2 现桥墩单桩竖向容许承载力情况

《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007）中规定摩擦桩计算公式为：

式中，U为桩周长度；L为桩的有效入土长度；TP为桩侧土平均极限摩擦阻力。

本工程中，6#桩受冲刷侵蚀最为严重，按该桩的情况进行考虑，原桩长14.4m，桩基入土长度7.4m，将以上数据代入式（1），并参照规范中对U、QR和Tp的规定值，计算得单桩竖向容许承载力为178t。

3.3 微型桩设计

按最不利条件进行考虑，由于原桥墩的每根桩分别设置4根微型桩，那么平均每根微型桩的外荷载（即单桩最大竖向荷载）减去现桥墩单桩竖向容许承载力再除以微型桩数4。即

将上述计算结果代入式（2），得每根微型桩的平均外荷载P′=43.72t。另考虑有效入土深度、注浆方式（压力注浆）以及河床地质条件等因素，认为采用Φ20的钢管作为微型桩劲骨架较为适宜。

3.4 承台与传力锚设计

原承台厚度为1.4m，平面尺寸为2.6m×3.0m，顶面与河床基本持平，微型桩深入承台200mm，其钢管骨架深入承台500mm。为了保证微型桩对原桩基加固的有效性，使其与原桩基紧密结合，共同承担来自上部结构的荷载，应在与承台连接处的原桩基四周植入钢筋，并将其与承台顶、底的钢筋进行焊接。

将承台与原桩基横系梁之间高度段的桩径扩大至1.6m，并按钻孔灌注桩施工标准配置相应的钢筋，纵向钢筋深入承台，原桩基四周植入的钢筋应与新设纵向钢筋相接，形成锚块骨架，并浇筑混凝土形成锚块。

4 微型桩施工

本次微型桩加固施工流程为：草袋围堰→成孔和护孔→安放钢管→压浆成桩→安放顶板→设置钢筋→混凝土浇筑。采用双层草袋围堰，地质钻泥浆循环护壁成孔，采用钢护筒护孔，清水冲洗清孔，以上几项施工简便易行不再赘述，现对微型桩加固施工中的几个关键环节进行分析。

4.1 安放Φ20钢管

由于该桥梁下净空仅有6m，施工中应分3段进行钢管放置，其中第一段、第二段的长度为5m左右，第三段的长度则应视每根桩的具体情况而定。先将第一段钢管置入孔内，再与第二段钢管进行焊接，第一段钢管四周钻出间距为30cm、直径为20mm的压浆孔后，采用气囊密封器进行密封。为保证浆液能够从管底向上翻出，应在管底与桩孔底间预留5cm的间隔。

4.2 压浆成桩

注浆前，先向孔内抛入粒径为1～3cm的石子，再注浆直至溢满，注浆压力应保持在0.3MPa以上，浆液材的水灰比应为1∶7。为了减小对原桩的影响，每根桩基上所设的4根微型桩应分别注浆，待前一根桩达到较高强度后，再进行下一根注浆施工。

4.3 混凝土浇筑

混凝土浇筑即承台和锚块的浇筑，混凝土浇筑环节是将微型桩和原有桩基结合为一体的关键环节，其施工质量对微型桩加固成效有着决定性的影响，施工中需加强控制，对此应注意以下几个问题：首先，应在钢管顶部焊接钢板，并在钢管四周焊接耳板，以保证承台与微型桩紧密结合；其次，在布设承台和锚块钢筋时，应对桩基外露部分植入钢筋，使全部钢筋连接成统一的钢筋骨架；此外，浇筑前应将原混凝土炭化表层清理至露出新鲜骨料，再进行浇筑施工；对存在锈蚀现象的钢筋，应先凿除保护层，对钢筋涂刷防锈蚀材料后再进行浇筑。

5 结语

施工后按照《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007）中的方法对桩基承载力进行测算，结果显示经微型桩加固后的桥梁桩基承载力较高，可见微型桩的应用有效提高了该桥梁桩基的安全性和稳定性，对提升桥梁工程服务性能、安全性能和延长其使用寿命有着重要的意义。通过本工程的施工可发现，微型桩施工操作较为简便，技术难度不高，因而在桥梁桩基加固工程中有着良好的应用前景，且施工过程对桥梁结构影响较小，非常适用于旧桥加固工程，值得进一步研究和推广。

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