桥梁墩台施工锚杆静压预应力桩应用

摘要：桥梁墩台是支撑上部结构和车辆荷载的重要构件，桩基下沉不均引起盖梁的不均匀受力等，会引起墩台受力裂缝。文章结合工程实例，采用加固桥梁墩台，利用锚杆静压预应力桩处理此类问题，可达到预期效果，为类似工程提供参考。

关键词：锚杆；静压；预应力；桥梁墩台

锚杆静压桩的桩基基础，由锚杆与静压桩相结合形成，固定压桩架可在地基上埋设锚杆完成，通过具备自重荷载的建筑物为打桩的反作用力，使用千斤顶，将电焊或硫磺胶连接的预制桩截面，从基础孔或钻孔压桩孔分段压入土体。将预制桩与承台连成整体，利用封顶混凝土完成，提升地基承载力，实现地基沉降的控制功能。基于较小的锚杆静压桩截面、较小的单桩承载力，桩压数据读取可在油压表上进行，易于控制。锚杆静压桩具备方便作业、施工设备轻便灵活、工作面小、能耗低、无振动、无噪声、无污染、施工时不停产等优点，广泛应用于地基处理、托换基础、加固地基等领域，可显著提高社会效益、经济效益。

1工程概况

某桥梁为灌注桩基础，混凝土外部与内部水化热存在温差或日气温变化影响，使混凝土沉降不均匀、基础松软、混凝土浇筑接缝不良、桩基下沉不均，引起盖梁的不均匀受力等原因，造成桥梁的4个桥墩出现裂缝。12号墩台出现4条不规则裂缝、3条斜向裂缝，最大缝宽1.2mm，缝深299mm，使用冲击弹性波法检测结果说明已穿透台身。按照《公路桥涵养护规范》（JTGH11—2004）等级评定标准，该桥下部构造评估成构件的第三类，需要对其进行加固处理。

2桥梁墩台加固方法

摩擦桩源于原桥梁钻孔灌注桩，采样测量数据与实际地质条件不符。施工工艺对钻孔灌注桩基础极限承载力的影响、地层土的变化和沉渣的影响无法满足设计要求。这类桩应根据具体情况进行加固，并采取措施提高其承载力。通过增设新的锚杆静压预应力桩和承台，将承台、原基桩、新增静压桩连接为整体，形成与原基桩的统一承受力，增加基桩承载力，满足设计要求。2.1静压预应力桩设计预应力混凝土管桩代号为PC，PC桩混凝土强度不低于C60。管桩的沉桩方法包括锤击法、静压法、振动法、水射流法、预钻孔法和中掘法，本工程采用静压法。本工程各承台基础的加固采用8根直径30cm的静压预应力桩，C60为预应力混凝土管桩的混凝土强度，桩长22m，桩段的标准值为2m，单桩设定400kN的承载力。桥体共布置31根静压桩，布置8节备用垫桩，桩尖布置在预制静压预应力桩头段上方。进行桩的预制过程中，可直接锚固混凝土与预应力钢筋，其他桩段预留外径分别为56、35mm的钢管作为预应力钢筋孔道。2.2新增承台参数（1）12号桥墩、13号桥墩新增承台混凝土为C30，宽为1m、高为0.8m。（2）利用JL25精轧螺纹钢筋将新旧承台实施连接，预应力钢筋在承台的植入深度为50cm，设定为150kN预应力钢筋张拉控制力。（3）制作预埋锚杆的材料为JL25精轧螺纹钢筋，将四根均匀布置，在承台底部埋入锚杆，有效连接承台钢筋。（4）锚杆静压桩背压承台被新建承台代替，每个承台按照8个压桩孔设计，压桩孔为梯形方孔、顶部小、底部大。顶孔尺寸40cm，底孔尺寸50cm。

3桥梁墩加固施工

（1）基坑开挖时采用挖掘机，边坡修复和底部清理采用人工辅助。基础四周留0.5m的工作面，以保证模板的安装和支撑。开挖深度约5.6m，采用1∶0.3×1∶0.5的边坡开挖。开挖至基底标高时，采用人工开挖平整。为了防止施工过程中的地基沉降，处理承台基础时，应在承台边缘外侧50cm处进行施工。挖掘的基坑距承台底部20~30cm时，采用人工开挖，直至平台承台底部高程10cm以下。根据现场土质情况，可浇灌10cm厚度的C15混凝土，须确保混凝土处理后的垫层顶面平整，标高偏差控制在-2~0cm，可充分发挥承台钢筋施工底模的能力。（2）应凿除新旧承台混凝土接触面保护层，暴露原有主筋，对原有混凝土表层进行施工时，必须采用适合的动作，保证原有的混凝土结构不被破坏，并以桥梁钢筋施工标准规范植筋施工。植筋孔的定位须准确；植筋完成后，使用高压风吹净植筋孔内的灰尘；按照厂家的型号规范、使用说明安装钢筋植胶，注胶工程必须一次完成，避免插筋时植胶溢出；植筋胶养护期满后，可实施相应的绑扎和焊接作业。（3）检查承台内各种钢筋、预埋件位置及固定情况，准备完毕后通知搅拌站拌料、浇筑混凝土。混凝土的浇筑可利用分层浇筑斜面推进的方式，厚度约30~50cm，由专人负责及时进行振捣，防止过振或漏振。（4）为了保证承台底部钢筋区混凝土的密实度，在浇筑过程中，可将该区混凝土的坍落度控制在较高值，覆盖底部钢筋后，降低其坍落度。为了避免产生冷缝，混凝土必须连续浇筑。浇筑区域应划分为不同的区域，每个区域由混凝土专职工人负责，成型后由于振捣技术不当导致的质量问题，可由专人负责整改，保证混凝土的浇筑质量。

4相关工序

打桩工序中常规锚杆静压桩与锚杆静压预应力桩方式基本一致，可遵循《锚杆静压桩技术规范》（YBJ227—1991）进行操作。锚静压预应力桩封孔增加了相应的步骤，安装封桩设施，施加压力利用千斤顶，并及时查看是否达到设计压力，若未达到设计压力，应利用千斤顶进行二次加压，达到设计压力后拧紧螺帽。预应力锚杆静压桩的封桩流程：（1）处理桩头。处理静压桩的桩头应在封桩前进行，包括砍桩头和找平桩头的工序，砍桩头的动机是确保桩顶标高符合设计的要求。须杜避免在悬臂条件下任意切割桩头，确保桩身的质量不受影响，找平桩头可适应传力垫与桩头完全接触，确保其均衡的受力。在施工过程中，桩头的找平工序可利用砂浆或硫磺胶泥完成，加压封桩应待相关找平层达到强度要求后进行。（2）清理桩孔。清理压桩孔内杂物的工作应在封桩前进行，在砍桩头过程中，对孔内混凝土块和泥土进行清理，除掉孔壁和表面的浮浆，增加黏聚力，及时排出孔内的积水，直到桩孔处理完毕后，进行下一道工序。（3）安装预应力封桩装置。包括传力钢柱、钢垫板、传力横梁、螺母、封桩螺钉、千斤顶、压桩反力架等结构。预应力桩止水装置的安装严格按相应顺序进行：钢垫板与传力钢柱→荷载传递横梁→顶螺母→千斤顶安装→桩反力梁安装。各构件的中心线应对齐，保证千斤顶在打桩过程中可对称均匀地施加压力。须保证以往基础表面与传力横梁间位移空间的充足，有效避免基于过大的位移，导致千斤顶压力不足的现象。（4）二次压桩。安装止水装置后，对静压桩施加两次压力，静压桩的最大压力是原锚桩的最终设计压力。当千斤顶达到设计的最终压力值时，拧紧螺母，利用双螺母进行固定，可改善桩的密封效果。拧紧螺帽后，不可立即释放压力，千斤顶保持在设计压力，稳定一段时间后，松开千斤顶之前再次拧紧螺帽。（5）拆除压桩架和千斤顶。待千斤顶彻底减压后，开始对压桩架和千斤顶进行拆除，为下一个环节清除障碍。（6）灌注封桩混凝土。须在浇筑前排出孔内积水，保证混凝土强度、坍落度。混凝土振捣时，振捣器易触碰传力梁和传力钢柱，为了保证不干扰封桩设施，应确保预应力封桩的质量，可利用微膨胀强混凝土进行封桩。（7）完成封桩工序。混凝土强度已达到要求时，锚杆静压桩与原地基完全连接，完成封桩施工。原地基向锚杆静压桩传输的力不超过其有效预应力时，不会发生基础沉降的现象，减少了桩加固完成的附加沉降，完全符合封桩的相关要求。

5施工效果

为了检验锚杆静压预应力桩的应用进行相关的效果，在施工中实行了预应力的有效性试验，试验的对象为1、5、8、11号桩。试验数据显示，对有效压力与预压力进行分析，各桩均超过400kN的单桩承载力设计值。预应力封桩有效压力结果统计如表1所示。

6动态试验在加固前后结果对比

通过动态试验研究比较损伤较严重的4个桥墩，比较了静压预应力锚杆加固前后的横向振幅，利用速度与横向振幅的关系曲线对加固前后的效果进行观察分析。试验结果表明，锚杆静压预应力桩加固后，墩台横向振幅明显降低，墩身偏心得到了有效纠正，具备较好的加固效果，可呈现良好状态下的桥墩基础的力学。

7结语

本项目利用锚杆静压预应力桩实施桥墩加固施工，工程建成后，通过沉降观测和现场观测，效果良好，实践进一步证明，该施工方案和措施符合相关规范。

参考文献

[1]邱红胜，朱万鑫，李俊辉，等.锚杆静压桩在预制拼装桥墩中的沉降特性研究[J].重庆交通大学学报：自然科学版，2020，39（8）：59-65.

[2]张怡，刘亮.锚杆静压桩技术在桥梁加固设计中的应用探讨[J].工程技术研究，2019，4（22）：81-82.

[3]彭羽.锚杆静压桩技术在桥梁加固设计中的应用[J].交通世界，2020（29）：124-125.

作者：罗立峰 单位：深圳市隆金达实业有限公司