阳鹿高速公路桥梁基桩病害检测及处治方案分析

韦丘德

摘要：文章在对阳朔至鹿寨高速公路既有桥梁工程基桩的外观病害进行调查的基础上，采用地质雷达法、超声波层析成像（CT）法和钻芯法等综合方法对基桩病害进行详细检测，分析病害产生的原因和发展程度，比选出有利的处治方案。经处治后观测，加固后的桥墩总偏位均趋于稳定，最大总沉降量为2.4 mm，最大偏位<2.0 mm，没有出现新的裂缝等病害。

关键词：阳鹿高速公路;综合检测方法;基桩病害;处治方案

中国分类号：U445.7 +1

0引言

广西阳朔至鹿寨高速公路（以下简称阳鹿高速公路）起于阳朔县高田境内，接平乐至阳朔高速公路蒙村立交，止于鹿寨县城附近（城关乡），接桂林至柳州高速公路。公路主线全长约87 km，按四车道高速公路标准建设，设计速度为100 km/h，路基宽度为26 m。该高速公路自2014年停工以来，既有工程在没有任何保护之下被各种环境因素所侵蚀，遗留下各种问题和隐患。在广西大力建设高速公路路网的背景下，阳朔至鹿寨高速公路于2018年复工[1]。

本文结合阳朔至鹿寨高速公路复工续建项目，归纳分析既有桥梁基桩各种病害，并根据相应的病害种类以及严重程度提出相应的处治方案，以确保该高速公路在规定时间内顺利安全地通车。

1工程简介

阳鹿高速公路复工前，路线范围内杂草丛生，路基表面堆有周边居民生活垃圾、弃土等。同时，路基表面积水较多，边坡多处塌方，部分边坡未及时做支护处理，岩体风化。既有桥梁下构基本完成，有些未架梁。路线内桥梁共计73座，其中大桥34座，中桥20座，小桥2座，分离式立体交叉17座，涵洞和通道265个;已完成桥梁基桩总数为2 055根，其中未接墩柱的基桩有17根，其余均已接有墩柱。

2基桩病害检测与分析

根据前期现场调查发现，基桩、基桩与墩柱衔接处病害的种类比较多，需要采用无损检测方法对病害进行详细检测，以分析病害的发展情况对后期通车的影响程度。

2.1病害检测

2018年，通过对基桩进行开挖检测，已接墩柱的基桩抽检数量为15%，未接墩柱的基桩抽检频率为100%。检测内容如下：

2.1.1已接墩柱基桩检测内容

（1）采用视察观测并结合相机、测量工具对桩柱外观质量进行检查。

（2）采用测量钢筋笼中心坐标方式测量基桩和墩柱偏位情况。

（3）采用美国劳雷地质雷达检测基桩钢筋保护层厚度及主筋数量。（见图1）

（4）采用超声波层析成像（CT）法结合半破损法检测基桩和墩柱衔接内部衔接质量。（见图2）

（5）采用钻芯法检测桩头混凝土抗压强度。

2.1.2未接墩柱基桩检测内容

桩身完整性和基桩有效直径。

2.2基桩病害情况

在无损检测方法完成并结合半破损方式进行验证后，对病害进行统计分析，阳鹿高速公路既有工程的基桩主要病害如表1所示。

2.3病害成因分析

自2014年阳鹿高速公路施工陆续停工至2017年底，已完成的工程结构构件大部分缺少相应的保护措施，并且经过长时间的气候和植物破坏，表面碳化和污损比较严重，这是环境因素所致。而更主要的因素是工艺原因，分以下几方面：

（1）桩头混凝土强度不符合设计要求：由芯样抗压结果可知，基桩混凝土骨料偏少，胶结差;部分基桩采用的水泥含泥量高，骨料分布不均匀;使用低强度等级混凝土。

（2）主筋数量少于设计要求：施工过程监管监督工作不到位，不严格执行验收程序。

（3）基桩和墩柱衔接偏位：基桩桩位和墩柱的施工未严格按设计的坐标进行施工，或者测量过程未按照规范要求的精确度进行量测。

（4）基桩和墩柱衔接内部缺陷：桩头骨料偏少，桩头浮浆未凿除或者未凿除到坚硬骨料面就直接与墩柱衔接，并且衔接面夹泥。

（5）保护层偏薄、露筋：成孔质量差，孔径偏小;钢筋笼中心坐标偏位。

3处治方案

根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTGT J21-2011）和《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ-2-2008）的规定，对检测中发现的病害对应的评定标度引入桥梁承载能力检算系数、恶化系数、截面折减系数进行检算。计算结果显示，基桩桩头混凝土强度低、基桩和墩柱衔接内部严重缺陷会导致下构承载能力不满足规范要求[2-5]。

根据现场情况要求，对不影响基桩承载力的轻微病害统一采用局部加大截面积处治，对影响基桩承载力的基桩提出以下拟定处治方案。

3.1方案一：加桩法

方案思路：沿着顺桥向，在原有基桩两侧各加1根桩（桩中心间距不应<2.5倍桩径），并在旧的承台下增加新的承台，使上下承台刚性连接共同受力，从而提高基础承载能力和稳定性。新承台为加筋刚性结构，厚度≥1.6 m，厚度满足<45°刚性角要求，混凝土强度≥C30，如图3所示。

主要工序：（1）平整场地，保证桥下施工净空>6 m，满足钻孔桩机械高度要求;（2）在原桥墩旁实施冲孔，浇筑基桩;（3）对旧承台、墩身和基桩进行凿毛、植筋;（4）浇筑不少于一个强度等级的混凝土，同时使新旧承台刚性连接。

3.2方案二：扩大基础

方案思路：根據基桩设计承载力和基桩周围岩土的承载力参数，计算出扩大基础尺寸，使扩大基础和既有承台、既有基桩刚性连接共同受力。

主要工序：（1）对扩大基础的范围进行定位放样;（2）开挖基坑到计算深度;（3）基坑排水;（4）对基坑底部进行处理，并对基桩、承台和墩柱底部进行凿毛、植筋;（5）砌筑（浇筑）基础结构。

根据本工程情况对加桩法和扩大基础法进行比对，如表2所示。

由表2可知，加桩法和扩大基础法各有优缺点，综合考虑施工安全性、施工便利性和桥梁地质情况，推荐采用加桩法。

为了解桩柱加固效果，通过动静载试验和后期高速公路交工两年内的通车情况观测，对桥墩顶部和底部的沉降和偏位进行了分析。结果显示，加固后的桥墩总偏位均趋于稳定，最大总沉降量为2.4 mm，最大偏位<2.0 mm，没有出现新的裂缝等病害。

4结语

文中采用多种无损检测方法并结合半破损方法进行病害检测，为病害处治提供了可靠的检测结果，并根据现场条件选取了有利的处治方案，为高速公路安全顺利通车提供了可靠保障。既有桥梁下构病害的检测、安全评估、处治方法和取舍方案是一套系统的方法，每个环节都应有充分的数据依据才能取得事半功倍的效果。

参考文献：

[1]广西交通工程检测有限公司.广西阳朔至鹿寨高速公路抢险复工工程前期已完工程试验检测服务桥梁桩柱质量检测测报告[R].2018.

[2]JTG/T H21-2011，公路桥梁技术状况评定标准[S].

[3]交通运输部.公路工程竣（交）工验收办法实施细则[Z].2010.

[4]JTG F80/1-2017，公路工程质量检验评定标准（第一册土建工程）[S].

[5]JGJ 106-2014，建筑基桩检测技术规范[S].