三江至柳州高速公路橋梁樁基質量評估探討

梁俊

摘要：文章以三江至柳州高速公路為工程背景，借助評估排查法對已接好墩柱并施工完蓋梁的橋梁樁基質量進行評估，并提出處理建議，為橋梁樁基檢測質量評估提供參考依據。

關鍵詞：橋梁;樁基;檢測;質量評估

中圖分類號：U443.15 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.038

文章編號：1673-4874（2019）07-0123-05

0引言

樁基作為橋梁下部結構的重要組成部分，通過樁與周圍土體之間的摩擦力和樁端支承力的作用，將上部結構的荷載傳遞到深層穩定的持力土層或巖石上，具有穩定、高效、適應性強的特點。由于樁基是隱蔽的工程，施工技術較為復雜，施工過程中容易存在鋼筋保護層厚度不足、鋼筋外露、樁基偏位、縮徑及樁柱銜接不良等質量問題，為保證樁基質量，在施工過程中常常采用鉆孔取芯聲透射法和聲反射法進行檢測。但是，目前國內外對于已接好墩柱并施工完蓋梁的樁基，沒有成熟的檢測方法，也沒有現行的規范規程遵照執行檢測。因此本文采用評估排查方法，結合三江至柳州高速公路，通過搜集樁基施工的基礎資料，利用已完成的可直接檢測樁的檢測結果，對各標段樁基存在各類病害的比例進行概率分析，同時結合專家評估評定已接好墩柱并施工完蓋梁的樁基的質量情況提出相應處理方案。

1工程概況

三江至柳州高速公路（以下簡稱“三柳路”）起于三江縣古宜鎮，與桂林至三江高速公路相接，途經融安縣、融水縣、柳城縣，終于柳江縣洛滿鎮，接宜州至柳州高速公路，建設總里程194.818km，隧道15座，單洞長18395m，特大橋和大橋96座，中橋41座，樁基設計4847根。2016年3月，業主對三柳路已接好墩柱并施工完蓋梁的4676根樁基進行專項質量督查，發現部分樁基存在鋼筋混凝土保護層厚度不足、鋼筋外露、樁基偏位、縮徑及樁柱銜接不良等質量問題。為保證三柳路橋梁樁基質量問題得到有效整改，確保工程質量，需對已接好墩柱并施工完蓋梁的4676根橋梁樁基的質量進行評估。

2三柳路樁基現狀、分類及檢測方法

根據三柳路業主提供的《三江至柳州高速公路樁柱連接挖檢統計表》以及檢測方法的需要，將全線14個合同段總計4676根已接好墩柱并施工完蓋梁的樁基分成四類，詳見表1。

第一類樁基質量可明確確定，第二類樁基只對外包混凝土進行質量檢測，均不在本次質量評估排查范圍，第三、四類樁基采用評估排查法進行質量評估。

3評估排查方法

評估排查法的具體做法是搜集樁基施工的基礎資料，結合已完成的可直接檢測樁的檢測結果及專家評估評定樁基質量情況。評估排查檢測內容包括以下三個方面：

（1）樁基施工、檢測原始資料搜集

①搜集樁基施工過程中的原始資料，包括成孔記錄，鋼筋籠制作、混凝土澆筑記錄，混凝土試塊試驗報告（包括監理和施工單位記錄）;②樁頂標高、尺寸及位置資料搜集;③樁基超聲波檢測報告及樁基質量第三方檢測報告搜集;④樁基設計、地質、水文、環境資料搜集。

（2）已完成的可直接檢測樁的檢測結果統計類比

利用已完成的可直接檢測樁的檢測結果，進行概率分析各標段樁基存在各類病害的比例，并結合各標段樁基施工基礎資料的完整情況以及基礎資料質量，得出各個標段的樁基施工質量和水平的評價結果。利用統計抽樣的方法對第三、四類樁基存在樁柱連接病害的數量進行估計。

（3）專家組討論，形成專家組評定意見

聘請國內具有豐富樁基檢測、施工經驗的專家，利用搜集到的樁基施工、檢測原始資料以及已完成的可直接檢測樁的檢測結果，進行專家組討論，形成“第三、四類樁為開挖難度大、無法進行直接檢測樁”的專家組評定意見。

4第三類樁基質量評估

4.1第三類樁基分類

第三類樁基分為以下三種類型：（1）樁頂為承臺的多群樁或樁頂為臺帽的單樁，全線總計1618根;（2）人工挖孔澆筑（不含水下混凝土灌注）單排樁，全線總計356根;（3）鋼護筒未拔除單排樁，全線總計106根。

4.2樁頂為承臺或臺帽的樁基質量評估

樁頂為承臺的多群樁或樁頂為臺帽的樁基存在以下特點：（1）樁頂為承臺或臺帽不存在樁柱連接的問題;（2）設計中樁頂需嵌入承臺或臺帽中，承臺或臺帽混凝土澆筑對樁頂起到一定的保護作用;（3）水中承臺采用鋼套箱方法施工，通常帶有封底混凝土，對樁頂起保護作用，不存在露筋情況;（4）各樁的施工資料齊全，進行樁基超聲檢測的樁基均為I或Ⅱ類樁。可推斷樁頂為承臺的多群樁或樁頂為臺帽的樁基存在影響樁身承載力及耐久性的樁頭病害的可能性較小，進行開挖處理反而會對樁基埋置條件產生擾動，建議不再對其進行開挖處理。

4.3人工挖孔（不含水下混凝土灌注）單排樁質量評估

人工挖孔（不含水下混凝土灌注）單排樁的樁身是采用分層振搗澆筑完成的，樁頂位置混凝土澆筑質量較容易控制，現場可看到樁柱結合部的樁基中都未發現病害，且各樁的施工資料齊全，進行樁基超聲檢測的樁基均為I或Ⅱ類樁。可推斷人工挖孔（不含水下混凝土灌注）單排樁存在影響樁身承載力及耐久性病害的可能性很小，進行開挖處理反而會對樁基埋置條件產生擾動，建議不再對其進行開挖處理。

4.4鋼護筒未拔除單排樁質量評估

鋼護筒未拔除單排樁接柱時因有鋼護筒保護，樁頂混凝土不會出現崩邊露筋等病害，樁柱連接質量較容易控制，且各樁的施工資料齊全，進行樁基超聲檢測的樁基均為I或Ⅱ類樁。可推斷鋼護筒未拔除單排樁存在影響樁身承載力及耐久性的病害的可能性較小，建議不再對其進行開挖處理。

5第四類樁基質量評估

5.1同類型樁已挖檢病害統計分析

5.1.1已挖檢同類型樁基病害數量統計

對與第四類樁結構形式相同的具備開挖條件并已挖檢處理的1540根樁基的病害形式及存在病害樁基數量進行統計分析，采用統計抽樣方法，計算總體樁基存在病害比例的95%置信區間，作為第四類樁基質量評估排查的依據。統計分析結果見表2。

由統計分析結果可以得出以下結論：

（1）三柳高速公路各合同段已挖檢樁基當中，存在病害樁基的比例較大，最大為100%，最小為37.9%。

（2）統計估計出的各標段全部樁柱連接樁存在病害比例的95%置信區間上限最大為100%，最小為49%，平均為90%。

綜合以上分析可知，三柳高速公路全線橋梁中與第四類樁同類型的單排樁基樁柱連接處普遍存在病害。

5.1.2已挖檢同類型樁基病害形式

已挖檢樁基按病害嚴重程度進行分級，將樁柱連接處存在的病害分為以下三個等級：一級是樁頂處混凝土局部剝落或不密實，未露筋;二級是樁頂處混凝土剝落，局部露筋;三級是樁頂處混凝土較大深度剝落或樁頭范圍大面積露筋。所挖檢樁基的普遍病害為樁柱連接處局部混凝土剝落，局部露筋，最嚴重病害為樁柱連接處大面積露筋。

5.2樁基施工資料評價

對樁基施工過程中的原始資料記錄，包括成孔記錄、鋼筋籠制作、混凝土澆筑記錄、混凝土試塊試驗報告（包括監理和施工單位記錄）、樁頂標高、尺寸及位置、樁基超聲波檢測報告及樁基質量第三方檢測報告等進行統計，統計結果見表3，并得出以下結論：

（1）各合同段第四類樁的成孔記錄、鋼筋籠制作記錄、混凝土澆筑記錄、混凝土試塊試驗報告（包括監理和施工單位記錄）、樁頂標高、尺寸及位置均有驗收合格記錄表;

（2）樁基超聲波檢測結果表明，在所評估的第四類樁中，No_3、No_6、No_8、No_10合同段存在總數為25根的Ⅱ類樁，其余均為I類樁。說明第四類樁樁身無影響樁身結構承載力的較大缺陷。

5.3第四類樁基存在病害比例評估

根據樁基施工資料、可直接檢測樁的檢測統計結果，對三柳高速公路全線473根第四類樁基進行評估，評估結果見表4。

從評估表可得出以下評估結論：

（1）按最不利狀況評估，各合同段第四類樁基樁頂混凝土可能存在崩邊或不密實，局部露筋病害的比例上限平均值為90%，其中N0_4合同段、N0_9合同段達到100%。

（2）樁基施工原始資料表明，各標段第四類樁成孔記錄、鋼筋籠制作記錄、混凝土澆筑記錄、混凝土試塊試驗報告（包括監理和施工單位記錄）、樁頂標高、尺寸及位置均有驗收合格記錄表。

（3）樁基超聲波檢測結果表明，在所評估的第四類樁中，N0_3、N0_6、N0_8、N0_10合同段存在少量的II類樁，其余均為I類樁。說明第四類樁樁身無影響樁身結構承載力的較大缺陷。

（4）因第四類樁基樁柱連接部存在病害的比例較大，建議對全部的第四類樁樁柱結合部進行處理。

6第四類樁處理方案建議

6.1按水文地質類型分類

第四類樁基需要根據不同水文地質情況采用不同的處理方法，因此對第四類樁的水文地質情況進行調查并統計，主要分類和數量匯總見表5。

6.2位于陸地且樁頂埋深較大樁基處理方法

因受現場地質條件限制或地下水位較高的影響，無法采用開挖后在樁柱結合部外包混凝土的方法進行處理。從評估結論可以看出，第四類樁基存在的樁頂保護層混凝土脫落、崩邊及局部露筋病害對樁身的承載能力短期內不會產生較大的影響，但對樁基的耐久性存在一定的影響。因此，對于此類樁的處理主要以提高樁基耐久性為目的，處理原則是對樁柱結合部進行包裹處理，隔絕地下水及空氣，達到恢復樁頂鋼筋保護層保護作用的目的，以此減緩鋼筋銹蝕，提高耐久性。處理方法可采用以下兩種方式，建議建設方從經濟性、可靠性、施工便宜性等方面綜合考慮后選擇合適的處理方法：

（1）在樁基外側土體中壓入鋼護筒至樁柱結合部，進行人工挖土，清理后對樁柱結合部進行外包鋼筋混凝土處理。該方法可較為徹底地處理第四類樁樁柱結合部的病害，但是這種方法因涉及到使用大直徑的鋼護筒，成本較高。因三柳路全線位于陸地且樁頂埋深較大的第四類樁基數量達到411根，采用此處理方法的經濟性不高。

（2）采用高壓旋噴注漿法。在樁基側面進行鉆孔至樁柱結合部，利用高壓旋噴方法注槳，對樁柱結合部形成包裹。高壓旋噴法利用水泥漿作為固化劑加固土體，為隱蔽工程處理方法，其施工機具簡單、施工簡便、施工迅速且處理成本較低，并且注漿固結體強度具有一定可靠性和較好的耐久性。該方法的處理示意圖如圖1所示。

6.3水中樁基處理方法

（1）樁柱結合部位于河床交界面處樁基處理方法：在樁基周圍圍堰，清除樁柱結合部淤泥，對結合部進行外包鋼筋混凝土處理。

（2）樁柱結合部位于河床以上樁基處理方法：利用護筒或護套在樁柱結合部灌注水下混凝土，對結合部形成包裹。

7結語

本文以三江至柳州高速公路為工程背景，利用評估排查法對已接好墩柱并施工完蓋梁的橋梁樁基質量進行評估。通過搜集評價樁基施工的基礎資料，對已挖檢樁基的病害形式及存在病害的樁基的數量進行統計分析，為開挖難度大、無法進行直接檢測的第三、四類樁質量評估提供依據，并經專家組討論，形成專家組評定意見和相應處理方案，確保橋梁樁基的工程質量。