大賈莊鐵礦跨河大橋樁基偏位的處理方法

彭靜美

（唐山市交通勘察設計院有限公司，河北 唐山 063000）

1 工程概況

大賈莊鐵礦跨河大橋位于河北省唐山市灤南縣境內，跨越灤下河道，與河道正交，為礦區廢料外運的專用橋梁，橋梁設計荷載標準為公路—Ⅰ級荷載的2.7倍，橋梁上部結構采用5～25m部分預應力混凝土連續箱梁；預制部分梁高1.6m、單片中梁寬2.4m、單片邊梁寬2.7m，全橋橫向布置5片梁，梁間設置0.6m濕接縫剛接。橋面全寬15m，具體布置為0.2m（鋼護欄）+0.8m（尾礦管道鋪設）+0.5m（防撞護欄）+0.25m（路緣帶）+5.5m（行車道）+0.5m（雙黃線）+5.5m（行車道）+0.25m（路緣帶）+0.5m（防撞護欄）+0.8m（尾礦管道鋪設）+0.2m（鋼護欄）。橋面橫坡為雙向2%。橋面鋪裝采用12cmC40防水混凝土鋪裝+SBS改性瀝青混凝土防水層+10cm改性瀝青混凝土鋪裝。下部結構采用柱式墩臺，鉆孔灌注樁基礎，每個墩臺設置3根樁基，樁間距為5.2m。鉆孔灌注樁和墩柱直徑均為1.5m，樁長為32m和38m兩種，墩柱位于河道的2號和3號橋墩墩柱4m高，1號和4號橋墩墩柱高1m，1～4號橋墩蓋梁梁高1.4m，梁寬1.6m。因施工控制不當，導致4-1#樁基鋼筋籠中心順橋向3號墩側偏位22.3cm，橫橋向4-2#樁側偏位12.1cm。發現樁基偏位時橋墩樁基已施工完成，柱及蓋梁均未實施。4號橋墩一般構造如圖1所示。

圖1 原設計4#橋墩一般構造圖

2 受力計算分析

2.1 計算參數取值

2.1.1 普通鋼筋的材料特性

螺紋鋼筋抗拉強度標準值：fsk=335MPa；螺紋鋼筋抗拉強度設計值：fsd=280MPa；螺紋鋼筋彈性模量：Es=2.0×105MPa。

2.1.2 混凝土相關參數

抗壓強度標準值：fck=23.4MPa；抗壓強度設計值：fcd=16.1MPa；彈性模量：Ec=3.15×104MPa；泊松比：vc=0.2；剪切模量：Gc=0.4Ec；線膨脹系數：αc=1×10-5；容重：γ=25kN/m3。

上述參數根據《鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG D62—2004）取用。

2.1.3 其他

橋梁安全等級：一級；樁基沖刷深度：1.5m；桿件計算長度系數：2。

2.1.4 計算方法

計算模型根據實際澆筑墩柱結構進行了簡化，按單樁進行結構抗力檢算。計算中只考慮恒載、汽車活載、溫度力、制動力等因素的影響。計算中因樁順橋向偏心而產生的恒載附加彎矩計入復合截面中，按承載能力極限狀態基本組合對控制截面進行檢算。通過軟件計算可知，橋梁樁基上直接澆筑1m高的墩柱，再加大蓋梁尺寸保證其與墩柱順利相接，考慮到原設計時單柱柱頂豎向力約為6 350kN，順橋向偏心22.3cm，橫橋向偏心12.1cm，原設計支座中心位于墩中心，樁基偏位后，順橋向的附加彎矩使4-1#橋墩樁基受力增大約1 420kN·m，考慮溫度力、制動力、支座摩阻力等順橋向水平力的作用，樁基極限彎矩過大，現配鋼筋無法滿足受力要求。

3 處理方法

3.1 方案比選

3.1.1 樁位糾偏

將偏位的樁基周圍挖開，將混凝土向下鑿除，檢查下部的樁身及鋼筋籠的軸線位置，最少拆除2m的樁基，若下部的樁身及鋼筋籠的軸線偏位在規范允許范圍內，那么上部的鋼筋較直，上部按接樁處理，混凝土的強度提高一個等級。但是，樁身周圍的土已經不是原狀土，這一截接樁周圍的土對樁基產生的是負摩擦，對樁基的承載力影響較大，必須進行驗算。在鑿除過程中，有可能對以下的樁基造成損傷，地面以下0～4m范圍為樁基主要受彎范圍，如果樁基有損傷，則影響橋梁的長期使用，而且浪費材料，影響工期。

方案優點：基本維持原設計。

方案缺點：返工工作量大，對于本橋樁基承載力相對減低，本橋為特載交通的橋梁，此種方法有安全隱患，不合適。

3.1.2 扁擔樁處理或原位重鉆

可以在偏位樁的兩側重新鉆孔成樁，俗稱“扁擔樁”或原位用沖擊鉆將原樁毀除，按設計重新施工。

方案優點：容易保證質量，處理結果比較可靠，無風險。

方案缺點：返工成本大，返工工期長，每處理一根樁最少需要20d，加上強度增長期超過1個月。但本橋施工工期很緊張，不可能再補充鉆孔施工來滿足橋墩受力。

經項目四方研究決定利用已施工完成的4-2#和4-3#樁基，去掉原有4號橋墩1m高墩柱的設計，在樁頂原布置墩柱的位置增加12.2m×1.95m×1m的連梁來可靠連接4號墩的所有樁基，使三樁與連梁形成框架，共同承受蓋梁往下傳遞的荷載，從而有效處理4-1#樁基的偏位，這樣施工工期短，投資增加有限，雖然連梁與蓋梁相接影響橋梁美觀，但由于4號墩位于河岸地勢低洼不平的位置，可以回填土方掩埋連梁達到橋梁整體協調的效果。偏位處理后橋墩一般構造如圖2所示。

圖2 處理后4號墩一般構造圖（單位：cm）

3.2 處理方法要點

樁基施工時預埋有原墩柱鋼筋，可作為樁基與連梁的連接鋼筋，只需把鋼筋掰成喇叭口狀，并增加螺旋筋就可以保證樁基與連梁的連接。連梁底為地面，頂為蓋梁底面，受力相對簡單，只要能保證與蓋梁可靠連接，基本不存在破壞的可能。所以在蓋梁與連梁接觸范圍設置B16連接鋼筋，伸入蓋梁60cm，施工蓋梁之前要對連梁表面鑿毛處理，連梁施工完成后還需要做好土方的回填，保證連梁不外露，不影響橋梁的整體美觀。施工中只要保證好以上要點的施工質量，4-1#樁基的偏位對橋梁的使用基本不造成影響。此橋現已通車一年，運營狀況良好，未見有明顯病害。

4 結語

采用連梁加固處理大賈莊鐵礦跨河大橋樁基偏位的方法，不需拆除已施工完成的樁基，還可以利用原墩柱預留的鋼筋，避免了材料的浪費，施工工藝相對簡單、安全、經濟，對其他類似需要處理加固的樁基具有很好的借鑒作用。

[1] JTG D62—2004，鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].

[2] JTG D63—2007，公路橋涵地基與基礎設計規范[S].

[3] JTG D60—2004，公路橋涵設計通用規范[S].