市政旧桥加宽桩基础沉降施工控制

文 / 仲玉芳 张文俊

随着我国交通量的不断增长，需要桥梁拥有更高的承载能力，以便适应增加的车辆数量，除了建造更多新桥梁，还可以整治现有公路桥梁，对旧桥进行加宽改造工作，解决交通拥挤问题。在市政旧桥加宽工作中，需要开展桩基础沉降施工，应严格控制施工基础沉降问题，保证桥梁施工的质量。以下本文结合实例对1.3米桩径和1.5米桩径基础沉降进行分析，并提出了合理的基础沉降施工控制措施，可供同类工程参考。

一、工程概况

某公路桥梁工程总长度3.05公里，根据档期状况，采用设置三座桥梁的方案，主线桥梁所占比例为2.9%，两座桥梁使用现有老旧桥梁，利用拼接解决一些位置的宽度不足问题，加宽之后桥梁的宽度和本项目道路的宽度相同。某桥梁布置如下图所示，该桥梁的左幅加宽9米，原有旧桥的桥下净宽度为17.5米，框架净宽度为12米，两侧的墙壁厚度为0.8米。通道全幅新建，下挖深度比较高，由于施工中面临雨季，因此必须在施工中使用高压旋喷桩满足阻水需求，提升施工场地内的封闭性，进行连续抽水作业。对于新桥采用了和通道交叉施工的方式，由于当地的地质条件比较差，必须加强防护保证施工安全。

二、1.3米桩径桩基础沉降分析

控制桩基沉降差是本工程安全施工的重点内容，新旧桥梁之间的应力关系存在一定区别，容易出现沉降差值。新旧桥梁丽娜姐位置的沉降差在5毫米以内时，应力情况处在混凝土结构承受范围内，在新旧桥梁沉降差达到7毫米以上，新旧桥梁连接位置的应力就会超过混凝土强度的要求，为此必须要对新旧桥梁沉降情况进行合理控制，将新旧桥梁沉降差控制在5毫米以内，保证桥梁加宽之后依旧能具有较高的安全性。

（一）桩基础极限承载力

通过对本工程1.3米桩径桩基础极限承载力的数据进行分析，发现桩长和桩基础的极限承载力成正比，相对于45米桩长的桩基，在桩基长度达到50米、55米、60米时，承载力分别提升了14.2%、26.1%、37.3%。所以在调整桩基承载力时，改变桩长有最好的效果，能够极大程度上提升桩基的极限承载力。桩的侧摩阻力和桩端的端承载力和桩长成正比，相对于45米桩基，50米、55米、60米桩侧的摩阻力提升了16.7%、31.3%、44.5%；桩端的端承载力提高两在9.1%、14.5%、19.2%。桩长增加轴，桩侧会具有更高的摩擦力，但是桩端端承力占据比例会逐渐减小。所以在桩径一定的情况下，桩会表现出更为基金摩擦桩的属性。

（二）桩基承载力和恒载对比

本工程分别取45米、50米、55米、60米长度桩基，发现桩基长度在45米时，允许的承载力所对应的沉降最小，为1.89厘米，在桩径最长时，即60米桩长的沉降为1.97厘米。如果有恒荷载在桥梁上产生作用，桩长和桩之间的沉降量成反比，在桩长增加的情况下，桩基的承载力也在增加，在这种情况下，桥梁承载力和恒载力作用下沉降插值的允许范围也会更大，因此桩长增加提升桥梁桩基稳定性，有效控制沉降问题。

（三）增大几何尺寸控制沉降变形

随着桩长的增加，桩基的沉降变形量会有所下降。比如荷载在19000kN时，相对于45米桩长，其他桩长更高的桩基沉降量明显降低，50米桩长相对降低11.1%，55米桩长相对降低19%，60米桩长相对降低24%。根据该项分析结果，说明控制桩长可以有效控制新旧桥梁的基础沉降量，而且可以获得较好的效果。

三、1. 5米桩径桩基沉降分析

（一）桩基极限承载力变化情况

对于本工程的1.5米桩径桩基，其P-S曲线随着桩长的变化属于缓变型，桩基的极限承载力同样与桩长成正比，相对于45米桩长，其他桩长的极限承载力随着桩长增加上升，50米相对上升13.6%，55米相对上升26.2%，60米桩长相对上升38.7%，所以相对于桩基承载力，桩长的改变会产生比较大的影响。

桩侧的摩阻力、桩端的端承力都与桩长成正比，和45米桩长桩侧摩阻力相比，其余桩长的侧摩阻力都有所上升，50米桩长上升14.7%，55米桩长生生31.8%，60米桩长上升46.7%。对于承载力变化，相对于45 米桩长桩基，50米桩长的端承力提升了10.5%，55米桩长端承力提升了11.7%，60米桩长端承力提升了16.8%。极限承载力中，随着桩长的不断增加，同样表现出桩侧摩阻力比例上升，桩端端承力下降的现象。

1.5米桩径下，桩基的极限承载力和1.3米进行对比，发现桩基的极限承载力明显提升，45米桩长提升了8.0%，50米桩长提升7.1%，55米桩长提升了7.4%，60米桩长下提升9.0%，承载力在1.3米桩径提高到1.5米桩径后有十分明显的提升。

（二）桩基容许承载力和恒载对比

不同桩长下允许的承载力计算沉降量，沉降梁最小时桩长为45米，为1.90厘米，在桩长达到60米时，沉降量可以达到1.94厘米。有恒承载力的作用下，如果提升桩长，就能使沉降量下降。如果不计算桥梁的恒载，那么在桩长增加之后，桩基也会由于体积增大使得承载能力增强，同时其容许的承载力，在恒载下，桥梁的沉降量差值也在不断提升。载桥梁作用有恒承载时，1.5米桩径相对于1.3米桩径的沉降量降低明显，对45米、50米、55米、60米桩长，分别下降了6.4%、10.3%、9.8%、8.3%。在恒载的作用下，桥梁的桩径可以使其沉降量明显降低，而且具有十分显著的效果。

（三）最大几何尺寸对降低桩基沉降变形的影响

随着桥梁的桩长不断增加，和45米桩长相比，桩的沉降变形量会出现明显下降，对于选定桥两端，桩底荷载需要控制为桩长为45米时的承载力，即控制在20400kN，通过研究基础沉降随着桩长增加的变化规律分析，发现在实际施工中，和45米桩基沉降相比，50米桩长的沉降减少了11.5%，55米桩长的沉降减少18.8%，60米桩长情况下减少25.7%。

对于选定桥梁桩基的控制荷载为桩径1.3米时，不同桩长下两种桩径的沉降量效果对比发现，发现在各自所对应的控制荷载下，1.5米桩径相比1.3米桩径有更好的沉降量控制效果，其中45米桩长下沉降量下降了7%，50米桩长情况下沉降量降低了6.8%，60米桩长的情况下沉降量降低了7.4%。但是相对于提高桩长所达到的沉降量控制效果，增加桩径并不能的效果相对较差，实际工程施工中，应该根据需要合理调整桩长和桩径，达到控制沉降的最佳效果。

四、市政旧桥加宽桩桩基沉降控制措施分析

（一）地基加固

对地基的加固主要利用注浆技术，该方法可以利用液压、气压、电化学法等原理，推动浆液进入到桥梁的基础地基中，可以使用填充、渗透等方式，使土体中的水分、空气所占据的空间被浆液填充，利用浆液的粘性将让土体形成更为稳固的整体结构，保证桩体的摩擦力，达到加固地基加固的目的。根据注浆位置的区别，该技术分为桩侧注浆和桩端注浆两种方式。前者会在灌注桩橙装后使用压力作用固化液，通过桩身埋压浆装置，或者直接使用之前预埋的管道将浆液灌入桩侧的土体中，从而有效填充桩身混凝土之间的间隙。桩端注浆需要先进行灌注桩工作，在成桩之后使用注浆液对桩端徐图和桩端附近的图层进行渗透、填充、置换、劈裂，可改变周围图层的物理性质和桩基与周围图层的而边界条件，解决在加宽桥梁之后可能存在的虚土隐患问题。

（二）增补桩基

增补桩基包括增加桩基数量、提升桩长、增大桩径三种思路，增加桩基的数量是利用桥梁原有的桩基础，在周围添加钻孔桩，或者打入钢混混凝土预制桩，并将原承台扩大，有效提升桩基的承载能力。增大桩长、增阿吉庄姜实在桥梁加宽的过程中，增加新桥部分的基础桩长和桩径，提升桩基的承载力，有效控制施工后的沉降问题，提升桥梁加宽之后的整体性能。

（三）桩侧以及装低压降

在桥梁施工建设过程中，需要对原装侧与桩底的压降过程进行控制，需要积极使用高压注浆的方式，这样便可以有效的使水泥浆的价值得到发挥，对施工土层起到一定的渗透作用。另外，在这样的施工建设中，也使得有效的提升了施工的整体承载程度。对于应用的高压注浆法，本质上是一种地下工程，以此在注浆的过程中，需要在地下进行。而在该技术使用的过程中，由于无法有效的对压降效果进行检验，就会导致该技术存在着一定的局限性，需要结合起当时的施工现状，以及施工场地的影响因素，适当的进行技术的选择和使用。另外，为了保障压降效果的良好，还需要能够有效的让高压注浆直达桩底位置。

结语

对市政老旧桥梁进行加宽时，桥梁新旧承载结构之间的关系决定了加宽后桥梁的结构和性能，如果承载结构设置不合理，就可能导致比较严重的沉降问题。施工中，应该合理设置参数达到控制质量的目的，通过改变桩长能够增加有效承载力，也能快速实现极限承载力的提升，桩径增加之后也能提升承载力。实际工作中，需要结合桥梁上部结构情况，以及加宽工作的要求，合理确定桩基的桩径和桩长。