试论咬合桩在桥梁扩大基础加固中的可行性

黄文钰 于佳宁 兰洋

西华大学 四川 成都 610039

引言

扩大基础也称浅基础或明挖扩大基础，指在桥墩、桥台位置处直接开挖基坑浇筑而成的实体基础，适用于地基承载力符合要求的岸上以及水流冲击力较小的浅水处。因它具有施工容易，受力明确，构造简单，造价低廉等特点，在二十世纪八十年代以前，我国经济基础比较薄弱，被普遍用于中小型桥梁及旱桥。但其也具有基础开挖深度浅，容易被洪水掏空冲毁等缺点。我国地形复杂，气候多样，在大部分地区都有持续雨季的情况，因此每年持续强降雨引发洪水冲毁桥梁的现象十分普遍，近年来，水毁桥梁典型的有温江三渡水大桥，长来武江大桥等。这些浅基础桥梁的病害日益严重，为我国人民的出行及财产安全带来了极大的威胁，因此寻找一个良好合适的病害整治方式来延长桥梁的使用年限是十分必要的。

1 扩大基础病害成因分析

（1）河水冲刷。影响既有桥梁扩大基础破坏的主要因素就是河水的冲刷，其掏空基础周围及底部土体，使墩台发生不均匀沉降发生位移，进一步导致上部结构的损害。

（2）汽车超载。随着我国经济的迅速发展，重车及私家车的增加，前期修建桥梁使用的规范标准较低，大多处于超龄负载状态，以及现有桥梁的车流量远远超过修建时的设计预想，导致桥梁扩大基础在超载荷载的循环作用下出现实际沉降大于设计沉降容许值，承载能力严重下降。

（3）人为因素。随着我国基础建设的不断发展，采挖河沙以及抽取地下水的情况屡见不鲜，加上在河道内修建违规的码头，水坝等不利水工建筑物的不当行为加速了河道的变迁，破坏了自然状态的平衡，使河床加速下降，致使桥梁基础暴露在外，并有被掏空的危险。汽车，船舶对桥墩的撞击产生的冲击力也会导致基础发生滑移或倾斜，进一步影响上部结构使健康运营的桥梁变为病害危桥。

（4）基础深度不够。我国二十世纪修筑的桥梁因经济条件等因素大多以明挖扩大基础为主，受地形限制及规范标准的更新，基础开挖深度不满足现行规范要求，经长时间使用，扩大基础本身就会存在容易被冲刷以及被掏空外露的现象。

（5）河道障碍物未及时清理。河道内因清理不及时会堆积大量枯木，树杈等障碍物，在遇到洪水时，这些障碍物会随着河流撞击桥梁墩台及基础，致使桥梁墩台基础周边被障碍物堵塞，导致河水冲击力增大，进而导致桥梁水毁。

（6）施工质量问题。我国桥梁发展时间较长，前期施工技术不成熟和管理的不到位造成了多种质量缺陷，包括桥梁原材料强度不够，建成桥梁质量低劣，地质资料收集不完全使基础建造在软弱地层上等。这些缺陷将导致基础发生不均匀沉降，梁体开裂等后果，降低了桥梁的正常运营年限。

2 桥梁扩大基础常见加固方式

我们在面临常见的扩大基础病害时，往往采用低围堰直接加固法、扩大基础加固法，基桩托换加固法等处置方法。

（1）围堰加固法。围堰加固法是直接对明挖扩大基础进行加固，是在维护过程中十分常见的一种方式。

适用于桥梁墩台基础在修建时因地形限制而导致的基础开挖深度不够的情况。这种病害处治方式有止水效果好，施工简单方便，造价较低等特点被工程师们优先选择使用，但也存在施工过程对周围环境影响大等缺点[1]。

（2）扩大基础加固法。此方法是在桥梁基础周围浇筑混凝土使之与原有基础形成一个整体来增加基础底面积，使桥梁荷载均匀分布在周围地层来提高地基承载能力，在原地质条件不良的情况下可在基础底部打入一定桩基来增加土的密实度。此方法施工难度低，但使新老基础能同时受力比较困难，加固效果也不好控制，同时存在耗材量大，造价偏高等问题。

（3）基桩托换加固法。这种处置方法是在原有扩大基础周围打入桩基，并且桩基的埋置深度要远远大于原有基础的埋深，使桥梁上部荷载通过原基础传递给新建的桩基础，进而将荷载传递给桩基周围更加稳定的下部土层来提高桥梁的承载能力。这种方式使原基础只起到传递荷载的作用，主要受力的桩基埋置在下部土体，可避免受到水流冲刷掏空的危害，保证了桥梁的安全[2]。

3 把咬合桩应用于桥梁扩大基础加固中的可行性

（1）咬合桩的特性。咬合桩是指桩身密排且相邻桩身相割而形成的具有防渗作用的连续挡土支护结构，作为围护结构，它既可全部采用钢筋混凝土桩，也可采用素混凝土桩与钢筋混凝土桩相隔布置，因其特点为桩间相互咬合，故被称为咬合桩，是由我国地下工程界知名专家王振信教授20世纪70年代在国外考察时发现，并将其引入国内[3]。根据咬合桩在国内外发展的现状，可以发现其作为一种支护围挡结构，在地铁车站、高层建筑等深基坑围护施工中有着比较广泛的应用，但把其用于桥梁基础加固中的案例比较少见。其适用于地下水丰富、有淤泥、流沙等不良条件地层。由于咬合桩是由桩与桩之间相互咬合而形成的整体结构，具有良好的挡护与止水效果，能有效防止河流对基础的冲刷以及掏空基底土层，并能预防船舶等交通工具直接冲击基础导致桥梁受损。由此可见是可以把咬合桩用于桥梁扩大基础的加固中。

（2）咬合桩的优点。咬合桩具有机械设备噪音低，在施工过程中可与桥梁原基础不产生接触，对临近墩基础扰动较少，可避免对桥梁产生二次损伤；沉降以及变形容易控制，开挖方量少，施工方便，快捷，防护质量有保证；结构整体性好，保证了桩的承载能力；并与其他围护结构相比，造价也有一定的优势。

4 结束语

咬合桩通过桩身之间相互咬合，可对桥梁扩大基础起到一个整体包裹的作用，能有效防止基础周边土体继续被河流冲刷掏空，并能避免船舶直接伤害桥基。其作为永久结构设置在桥梁基础周边可永久根治河流冲刷对基础产生的不良后果。本文通过分析咬合桩的基本特性，证明把其用于桥梁扩大基础加固中是可行的。