桩基预应力加载梁加固

周鹏

甘肃省交通规划勘查设计院股份有限公司 甘肃兰州 730030

1 工程概况

甘肃省某城市主干路，设计行车速度为60km/h，双向六车道，路幅宽33 米，采用两块板断面形式。

该项目的8-40m 预应力混凝土先简支后连续梁大桥，左右幅分幅设置，单幅桥宽12.5m，共分两联，全长429.5m。墩台采用柱式墩、肋板台，桥台承台接4 根1.6m 钻孔桩基。小箱梁吊装施工完成后发现8 号桥台下沉。

2 承载力分析

沉降原因分析。根据勘察资料，该桥地质情况为：地表覆盖冲洪积黄土，夹砾石，呈硬塑-半坚硬状态，具层理；中部夹层卵石、圆砾、粗砂、粉砂；下伏基岩为第三系疏松砂岩、寒武系片岩，结构疏松，层理发育，岩性较软，崩解呈砂状。

根据地勘资料，对8 号桥台单根桩长进行计算分析，计算桩长为21.4m，设计桩长22m，满足桩基承载力规范要求。

根据地勘资料，8 号桥台桩位处于地层过渡范围，前后地质钻孔距8 号桥台桩位相距较远。根据设计需要对桩位进行补充钻孔，根据补充钻孔资料，桩位处地质由中粗砂调整为粉砂、细沙，摩阻力及桩端承载力急剧减少，导致原桩长不能满足实际承载力，出现下沉[1]。

3 加固方案

3.1 方案一：桩端后压浆加固

采用钻孔机械在桩基四周钻孔旋喷注浆，根据规范计算分析桩端后压浆加固对桩基承载力虽有提高，但承载力提高不明显。

3.2 方案二：预应力加载梁桩基加固

在桥台前后肋与肋之间（即原桩间距中心处）补设2 根φ160cm 的钻孔灌注桩，在原承台底部增设1.5m 承台，在桩顶设置加载梁施加预应力，对原桩顶力卸载一部分，使新增桩基承受大部分承载力，以保证全部桩长后期共同受力，且均能满足后期承载力要求。

方案比较：

方案一：小箱梁已吊装，桥台桩基加固空间小，根据《公路桥涵地基与基础设计规范》相关规定，对该加固方案进行计算，根据计算结果后压浆虽然对原桩基承载力有所提高，但不能满足桩基承载力要求[2]。

方案二：通过对新增桩基进行预应力加载，卸载原桩基部分承载力，使桩基受力重新分布，最终使新增桩基和原桩基共同承受桥梁成桥后所有荷载，使所有桩基承载力均得到充分发挥。该方案施工空间受架梁影响小，施工工艺成熟，施工质量容易控制，计算分析结构各部分受力明确，桩基承载力提高显著。

4 预应力加载梁桩基加固设计思路及要点

在公路建设项目中常会遇到各种因素致使桥梁桩基在施工中或施工后出现下沉状况，常用的桩基加固方案不能大幅度提高桩基承载力，本文通过结合实际工程，提出采用预应力加载梁加固桩基，大幅度提高基础承载力[3]。本文创新点为通过对新增桩基进行预应力加载，卸载原桩基部分承载力，使桩基受力重新分布，最终使新增桩基和原桩基共同承受桥梁成桥后所有荷载，使所有桩基承载力均得到充分发挥。预应力加载梁桩基加固设计需要注意以下四个要点：

（1）防止施工过程中主梁下沉影响主梁受力，在主梁端部8号桥台台帽上设置千斤顶，对主梁同时对称均匀起顶，千斤顶顶升力采用midascivil 软件计算，计算结果见下表1。

表1 千斤顶顶升力一览表（单位：KN）

（2）加载梁张拉预应力计算：桩基加固受力分为两个步骤：①新增桩基施工后对桩顶进行预应力加载，对原桩基卸载，新桩基加载，使桩基受力重新分布。②成桥后所有桩基共同受力。具体计算如下：

桥台桩基受力需要准确计算，本文通过将桥台前后土压力施加在肋板及背墙上，上部荷载通过支座传递到桥台上，采用midascivil 软件分析，计算出肋板台前后排桩基各自承受荷载。

现阶段架梁桥台未填土桩顶力

填土成桥后桩顶力

（3）承台计算。为保证张拉预应力后底承台局部受力后的安全可靠，结合相关规范规定：（①将承台看做牛腿计算；②将承台看做撑拉杆体系计算）

牛腿计算：

裂缝控制要求：

撑拉杆体系：

（4）加载梁计算。加载梁为本加固设计要点之一，加载梁的安全可靠直接关系到加固方案的长期可靠使用[4]。加载梁采用双工字钢，预应力采用Φ32 螺纹钢，使用midascivil 建立梁单元进行加载后应力验算，结果如下图：

加载梁受力后跨中最大应力：

满足规范要求。

5 结语

本文依托实际项目工程，为显著提高肋板台桩基承载力，提出预应力加载梁加固桩基的方法。通过预应力加载，使新旧桩基共同受力，一方面大幅度提高基础承载力，另一方面由于对加固方案各个步骤分析计算，桩基各部分受力明确，减少盲目加固所造成的桩基材料浪费。经过通车实践后，此加固方案为行之有效的方案，能有效的大幅度提高基础承载力，对类似的工程有较好的借鉴作用。