□陳學(xué)才 □張全才 □王青峰 □景 佳

（中國水利水電第十一工程局有限公司）

1.工程概況

南水北調(diào)中線一期工程安陽段第V施工標(biāo)段內(nèi)的西蓋村西公路橋，其荷載等級(jí)為公路—Ⅱ級(jí)，橋梁設(shè)計(jì)斜度為28°，橋面高程為100.462 m，主橋全長80 m，由4孔20 m跨徑的空心板梁組成。副橋位于主橋左側(cè)，為跨越文明道溝的交叉建筑，橋面高程為▽100.462 m，副橋全長40 m，為2孔20 m跨徑的空心板梁組成。主、副橋橋面凈寬均為4.5 m。

2.樁基加固形成原因

西蓋村西公路橋樁基完成后，按安陽段原設(shè)計(jì)要求，對(duì)樁基完整性進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果全部合格。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)將近完工時(shí)，安陽建管處要求對(duì)安陽段所有橋梁樁基進(jìn)行動(dòng)應(yīng)變檢測(cè)。該橋單樁設(shè)計(jì)承載力為1446 kN，單樁極限承載力為2892 kN，檢測(cè)結(jié)果最小單樁豎向極限承載力為1997 kN，達(dá)不到規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)要求。經(jīng)專家組研究，最終認(rèn)定因設(shè)計(jì)原因造成了承載力達(dá)不到要求。為此安陽建管處要求對(duì)該橋所有樁基進(jìn)行加固處理，加固方案按上部結(jié)構(gòu)施工已完成的情況統(tǒng)一考慮。加固后要求橋臺(tái)單樁增加承載力600～800 kN，橋墩單樁增加承載力800～1000 kN。

3.樁基加固的施工方法

由于該橋上部結(jié)構(gòu)已經(jīng)完工，施工場(chǎng)地和凈空有限，反復(fù)比較了高壓旋噴樁法、擴(kuò)大基礎(chǔ)法和錨桿靜壓樁法三種加固方案，最終確定錨桿靜壓樁法為首選方案。該法與傳統(tǒng)施工方法比較，技術(shù)上可行，操作簡單，投資少，而且進(jìn)度快，安全可靠，無噪音和環(huán)境污染，具有一定的先進(jìn)性。

4.工藝原理

錨桿靜壓樁是將錨桿和靜壓樁兩者技術(shù)相結(jié)合的一種新方法。首先在原樁基上埋設(shè)受力錨桿，在設(shè)計(jì)位置現(xiàn)澆樁基加固平臺(tái)，使平臺(tái)和原樁基形成共同受力的整體。在壓樁平臺(tái)上預(yù)留壓樁孔，利用液壓千斤頂將每節(jié)預(yù)制樁壓入地基中形成一個(gè)整體樁。靜壓樁實(shí)質(zhì)上是擠土樁，預(yù)制樁在壓入過程中會(huì)導(dǎo)致樁周圍土的密度增加，使樁基周圍的摩擦力增加，并和原樁基形成群樁共同受力，從而控制橋梁沉降，達(dá)到增加樁基承載力的目的。

5.施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1 工藝流程圖

錨桿靜壓樁施工工藝流程框圖見圖1。

5.2 場(chǎng)地平整

人工配合小型挖掘機(jī)對(duì)橋臺(tái)、橋墩兩側(cè)的施工場(chǎng)地進(jìn)行平整，修筑施工道路，使樁基周圍具備施工條件。

5.3 樁位放樣

順橋軸線方向，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在每根樁基的兩側(cè)，使用全站儀放樣出每根靜壓樁的具體位置和具體高程，并打上木樁，同時(shí)放出壓樁平臺(tái)的邊線和預(yù)埋螺栓的精確位置。開挖過程中，還要測(cè)量出要開挖的平面位置、標(biāo)高和邊坡坡度等，施工過程中并不斷的校核。

5.4 土方開挖

設(shè)計(jì)要求靜力樁壓樁平臺(tái)頂面高程為入土面以下0.5 m。由于土面以下0.5 m為聯(lián)系粱，與樁基鋼筋互相交叉，且鋼筋較多，錨桿孔造孔與該鋼筋沖突，為此橋墩樁的靜力壓樁平臺(tái)頂面高程降低到系梁底部，橋臺(tái)樁開挖至樁頂以下1 m位置，所有開挖邊坡均按1:1控制，見圖2。

土方開挖采用小型挖掘機(jī)進(jìn)行粗挖，人工配合精修的方法。開挖出的土方暫存在萬金干渠倒虹吸出口附近的臨時(shí)土場(chǎng)，待加固樁完成后進(jìn)行回填使用。

圖1 錨桿靜壓樁施工工藝流程框圖

圖2 橋墩樁加固剖面圖

5.5 靜壓樁錨桿植入

在施工區(qū)域開挖完成后，按照設(shè)計(jì)圖紙尺寸，用紅色油漆在樁基上標(biāo)明錨桿位置，采用YT-27手風(fēng)鉆鉆孔，孔徑φ32，孔深300 mm（15倍鋼筋直徑），錨桿為Φ20、長度為1.05 m的Ⅱ級(jí)螺紋鋼筋，采用專用錨固劑錨固，原樁基植入錨桿見圖3。

圖3 原樁基植入錨桿圖

5.6 靜力樁預(yù)制施工

靜力樁為預(yù)制鋼筋混凝土樁。需要提前進(jìn)行預(yù)制，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，待達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可進(jìn)行壓樁施工。

施工時(shí)，注意每節(jié)樁頂預(yù)留接樁孔，孔徑≥30㎜。樁底接樁鋼筋外露300 mm，鋼筋為Φ16㎜的Ⅱ級(jí)螺紋鋼筋，樁內(nèi)錨固長度≥35d（560㎜）。

預(yù)制樁采用高強(qiáng)度灌漿料，其施工工藝為：模板加工→支模→鋼筋制安→灌漿料拌制→澆注→養(yǎng)護(hù)。

5.6.1 模板加工

按照預(yù)制柱設(shè)計(jì)尺寸，采用10 mm木膠板加工定型木模板。

5.6.2 支模

按照設(shè)計(jì)尺寸固定模板，要求模板組合無縫隙，尺寸準(zhǔn)確。

5.6.3 鋼筋制安

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，按照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》加工制作鋼筋，并按規(guī)范綁扎焊接。

5.6.4 灌漿料拌制

采用CGC-G型灌漿料（加固型），其強(qiáng)度等級(jí)>C40。

稱量：應(yīng)根據(jù)每次的澆注量計(jì)算灌漿料的用量，每次拌和量應(yīng)保證灌漿料失去自流性能前使用完畢，灌漿料與水的配合比（質(zhì)量比）為水：灌漿料=0.13:1。

攪拌：現(xiàn)將稱好的水加入攪拌桶中，然后逐漸加入灌漿料，邊投料邊用電動(dòng)攪拌機(jī)攪拌，直至稱好的灌漿料全部加完，再持續(xù)攪拌3-5 min，使灌漿料完全攪拌均勻，靜置1 min備用。

5.6.5 模板濕潤

在灌注前4-6 h將模板充分濕潤，灌漿料入模前除去模板內(nèi)的明水。

5.6.6 澆注

將攪拌好的灌漿料均勻倒于模板內(nèi)，灌漿料具有高流動(dòng)性能，無需振搗，入模自動(dòng)找平，按模成型。為便于灌注過程中空氣排出，應(yīng)從模板一側(cè)灌注，不宜同時(shí)從幾處灌注。灌注開始后，必須連續(xù)進(jìn)行，直至一根靜力樁澆筑完成。

5.6.7 養(yǎng)護(hù)

灌漿料硬化前，表面用濕草袋或塑料薄膜覆蓋進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，20℃左右養(yǎng)護(hù)3 d，溫度較低時(shí)養(yǎng)護(hù)7 d。低于0℃時(shí)，按冬季施工要求，采取冬季施工的措施。

5.6.8 注意事項(xiàng)

靜壓樁預(yù)制時(shí)，灌漿料嚴(yán)格按照配合比進(jìn)行拌制，應(yīng)從模板的一側(cè)灌入，不得從幾處灌注。灌注開始后，必須連續(xù)進(jìn)行，直到一個(gè)預(yù)制樁澆筑完成。灌漿料硬化前，表面用濕草袋或塑料薄膜覆蓋進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期不低于7 d。拌制好的灌漿料失去自流性能不可再次加水混合攪拌使用。施工后機(jī)具應(yīng)及時(shí)用水清洗干凈，以備下次使用。

5.7 靜力樁平臺(tái)施工

靜力樁平臺(tái)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，按常規(guī)方法進(jìn)行施工,難度是受場(chǎng)地限制，混凝土入倉困難。橋臺(tái)樁位于橋梁底部，空間很小，采用25 t的汽車吊將混凝土物料吊運(yùn)至工作面附近后人工入倉。靜力樁平臺(tái)混凝土澆筑時(shí)注意按設(shè)計(jì)位置預(yù)留壓樁孔、預(yù)埋固定支架的底腳螺栓。澆筑完成后，壓力平臺(tái)通過原樁基上的錨桿和原樁基連為整體，共同受力,待靜壓樁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后即可施工。

5.8 靜壓樁就位

油泵和壓樁千斤頂經(jīng)過專門檢測(cè)機(jī)構(gòu)率定合格后，方可進(jìn)行壓樁。首先,將自制的剛性反壓力架利用底腳螺栓固定在壓樁平臺(tái)上，使用小型起重機(jī)將液壓千斤頂固定到位，使千斤頂處于靜壓樁的垂直軸線上。其次，將預(yù)制樁運(yùn)到壓樁孔口放進(jìn)壓樁孔內(nèi)，使用鋼墊板將預(yù)制樁固定，調(diào)整其垂直度，使之達(dá)到規(guī)范要求，等待壓樁。

5.9 靜力樁壓入

壓樁前應(yīng)對(duì)預(yù)制樁的外觀、尺寸進(jìn)行檢查,并進(jìn)行抗裂性檢驗(yàn)。施工現(xiàn)場(chǎng)著重檢查混凝土抗壓強(qiáng)度能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，預(yù)制樁是否有裂縫、端部平面是否傾斜、外徑壁厚、樁身彎曲是否符合規(guī)范要求。

靜力樁截面積為200 mm×200 mm，長度按1～1.5 m分節(jié)制樁，第一節(jié)入土樁前端制成尖形，節(jié)與節(jié)間采用建筑結(jié)構(gòu)膠對(duì)接。單根樁長度10～15 m，橋臺(tái)單樁設(shè)計(jì)承載力特征值為300～400 kN，橋墩單樁設(shè)計(jì)承載力特征值為400～500 KN，施工時(shí)，樁壓力按設(shè)計(jì)承載力的2倍壓力控制。待靜力樁、靜力壓樁承壓平臺(tái)均達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可進(jìn)行壓樁施工。靜力樁壓入采用固定支架、YCK-1500型油壓千斤頂下壓方法施工,油壓千斤頂聯(lián)接壓力表，觀測(cè)壓力。壓樁過程中使用全站儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。須注意第一節(jié)樁樁尖導(dǎo)向必須垂直，壓樁過程中時(shí)刻注意觀測(cè)，使樁身達(dá)到垂直度要求。

施工時(shí)，當(dāng)一節(jié)樁壓至預(yù)定高度時(shí)，在樁頂預(yù)留接樁孔內(nèi)填入CJ-Ⅰ型建筑結(jié)構(gòu)膠，將下一節(jié)樁預(yù)留鋼筋頭對(duì)準(zhǔn)插入接樁孔。結(jié)構(gòu)膠用量以兩節(jié)樁壓緊后膠從節(jié)間縫擠出為宜,接樁后立即采用專用加熱器對(duì)樁加熱，使結(jié)構(gòu)膠盡快固化，滿足設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度后，再施壓。當(dāng)一節(jié)樁壓到其樁頂離地面50 cm時(shí)，開始入下節(jié)樁，要求在原樁基兩側(cè)對(duì)稱同時(shí)壓入靜力樁。

剛性反力架主體使用兩根32#槽鋼，每根高度為3 m，沿高度方向每隔250 mm焊接U型槽，要求用10 mm厚的鋼板焊制。槽鋼底腳使用10 mm厚的鋼板，并預(yù)留螺栓孔。兩根槽鋼頂部使用兩根8#槽鋼連接，使成為一體。要求整個(gè)鋼架必須垂直，堅(jiān)固可靠。剛性反力結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 剛性反力架結(jié)構(gòu)圖

鋼墊板要求用外徑φ180 mm、壁厚6.0 mm的鋼管,兩端焊接10 mm厚的鋼板，鋼板表面必須平整。由于千斤頂與預(yù)制柱之間的距離不定，要求每節(jié)鋼墊板長度為200 mm、300 mm、400 mm不等，從而使鋼墊板緊密貼實(shí)在千斤頂和預(yù)制柱之間。

壓樁過程中，在從樁的兩個(gè)正交側(cè)面校正樁身垂直度，當(dāng)樁身垂直度偏差<0.5%時(shí)方可正式壓樁,以此類推，逐節(jié)壓樁至設(shè)計(jì)壓力和要求深度。施工時(shí)密切觀測(cè)基礎(chǔ)沉降情況，發(fā)現(xiàn)異常情況立即停止施工，分析原因后采取更為可靠的措施加固。接樁后用加熱器對(duì)樁加熱，滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再壓入下節(jié)樁。壓樁過程碰到硬土層,不能用力過猛,預(yù)制樁抗彎能力不強(qiáng)往往容易折斷。壓樁以最后一節(jié)預(yù)制樁的壓力為主，必須達(dá)到設(shè)計(jì)極限承載力的2倍以上，以樁長控制為輔。

5.10 靜壓樁封頂

在樁端達(dá)到設(shè)計(jì)壓樁力和設(shè)計(jì)深度，經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后，即可卸載千斤頂，拆除壓樁架，焊接鋼筋網(wǎng)片，清除壓樁孔內(nèi)雜物、積水及浮漿，然后在壓樁孔內(nèi)澆筑C50微膨脹早強(qiáng)混凝土，使靜壓樁和原樁基連成整體共同受力，從而達(dá)到控制橋梁沉降的目的。

5.11 土方填筑

由于該區(qū)域橋臺(tái)樁地處橋梁下部，橋墩樁地處主渠道渠底和邊坡上，大型填筑機(jī)械無法到位，土方回填只能采取人工分層鋪填，層厚≤20㎝，人工找平后使用電動(dòng)夯夯實(shí)到規(guī)定的壓實(shí)度。

6.結(jié)語

靜壓法通常適用于高壓縮性粘土層或砂性較輕的軟粘土層，當(dāng)樁須貫穿有一定厚度的砂性土夾層時(shí)，必須根據(jù)樁機(jī)的壓樁力與終壓力及土層的形狀、厚度、密度、上下土層的力學(xué)指標(biāo)、樁型、樁的構(gòu)造、強(qiáng)度、樁截面規(guī)格大小與布樁形式、地下水位高低以及終壓前的穩(wěn)壓時(shí)間與穩(wěn)壓次數(shù)等綜合考慮其適用性。靜壓樁也適用于覆土層不厚的巖溶地區(qū)。

該技術(shù)可適用于橋梁上部結(jié)構(gòu)已完工或竣工后，橋梁墩臺(tái)基樁承載力不足的加固處理。方法簡單、投資少、進(jìn)度快、安全可靠，可供同類工程參考借鑒。