橋梁樁基露筋病害原因分析及處理

朱啟標

（上杭縣公路工程管理站，上杭 364200）

1 引言

橋梁樁基在施工的過程中很容易受到周邊環境或者施工工藝等方面的影響，出現較多的質量問題。橋梁在建成運營過程中， 樁基部分尤其是樁基上半部分持續受到河水沖刷，會產生外露等問題，對樁基受力造成影響，甚至引發安全事故。為此，根據樁基實際情況制定有效的措施處治外露的樁基部分，并切實做好樁基加固，提高樁基整體強度，延長其使用壽命。

本文以玉女犁角橋為例， 介紹樁基露筋病害采用人工圍堰注砼加固法的處治方案， 為類似工程病害處理提供參考。

2 工程概況

圖1 橋梁平面圖

玉女犁角橋跨越上杭縣舊縣河， 橋梁全長132m，為6×20m 預應力空心板橋，下部結構橋臺采用肋板臺，橋墩采用柱式墩，墩臺采用樁基礎。 該橋梁平面圖見圖1。 該橋河寬約90m，施工時常水深2～3m，橋梁樁基礎采用筑島圍堰施工， 多年來由于上下游水電站蓄水放水及下游撈砂等因素影響，河床覆蓋層（砂礫層）被沖刷至巖層，造成河床標高下降嚴重，出現裸樁現象。 1#、2#、3#、4# 橋墩河床巖石已裸露，其中2# 橋墩處于河床落槽部位，落槽處水深約4～5m，樁基一半在巖層上，一半外懸，產生空樁不受力，同時樁基產生受力偏壓，長期外露和沖刷也將影響橋梁使用的耐久性。

圖2 現場勘查圖

現場勘查結果如圖2 所示。 該橋系梁以下部分結構情況為：（1）河床覆蓋層被沖刷，導致河床標高降低，樁基出現裸露，裸露長度按系梁底至地面高度分別為1# 樁基2.3m，2#樁基7.0m，3#樁基2.6m，4#樁基2.1m；（2）2#，3#樁基出現露筋，鋼筋保護層不夠；（3）2# 橋墩處于河床落槽處， 落槽深度約4～5m， 樁基暴露約7m （水面以上約2.5m，水面以下約4.5m）。

3 樁基露筋的原因分析

3.1 樁基露筋的內因

在橋梁樁基施工過程中， 影響樁基質量的因素較為復雜。根據以往實踐經驗，認為造成樁基露筋的內因主要有以下幾個方面。

3.1.1 護筒施工不當

護筒在樁基施工中起著定位的作用， 隔絕周圍松軟的泥土，防止泥土塌落；其次在澆筑過程中能防砼滲出，保證河床面水中樁基定型等功能。因此，護筒的制作要嚴格滿足尺寸的要求。樁基露筋原因與護筒尺寸、護筒漏水密不可分。 （1）護筒漏水，當護筒內水泥漿壓力比護筒外水壓力大時，樁基就會出現局部水泥外滲的現象，外部保護層骨料將離析，再由流水沖洗，造成鋼筋外露[1]；（2）護筒埋填深度不足，如果護筒長度不足(正常情況下大于或等于3m)， 砂土的透水性能在孔中水泥漿的水頭壓力較大情況下，其水份向外滲透，致使砂層孔周圍產生一層粘土膠層，造成樁徑變小，樁基最外層的水泥砂漿和粘土膠層護壁，經流水沖刷，護壁層剝落后出現露筋[2]。

3.1.2 鋼筋籠定位偏差

鋼筋籠位置偏離或者出現固定不牢等情況， 樁基澆筑時因為混凝土的沖擊， 受到大小不一壓力的作用而發生位置偏移， 致使樁基一側保護層厚度逐漸減少或保護層直接脫落， 這樣， 經過流水沖擊而出現鋼筋外露的現象。 因此，樁基在澆筑混凝土前鋼筋籠應確保準確安裝，精準定位， 牢固可靠。 同時護筒的長度需要滿足規范要求，使鋼筋籠位置能夠牢固，同時要保證護筒段鋼筋籠保護層厚度要滿足規范[3]。

3.1.3 灌注樁頂預留長度

樁頂預加標高正常需高于設計高度0.5m 到1m 之間（預加高度后期可除去）。如果澆筑的樁頂標高不足時，樁頂上的混凝土因為強度較低，經流水長期沖擊和侵蝕，弱夾層被掏空。為了防止該隱患存在，必須嚴格對樁頭混凝土的強度和質量進行檢查并做好記錄[4]。

3.1.4 混凝土導管的施工影響

橋涵施工規范要求： 澆筑過程中導管埋深為2～6m；末期漏斗底應高出泥漿面大約4～6m。倘若在橋梁樁基施工過程中，導管深度超過規范要求，導管出口處混凝土流動壓力將減少(見圖3)，其流動壓力計算式為[5]

P=Ph1-Ph2-Pw-K

式中,P——導管出口處混凝土流動壓力；

Ph1——導管內混凝土流動壓力；

Ph2——孔內混凝土相對導管出口處混凝土的壓力；

Pw——孔內泥漿壓力；

K——綜合阻力。

圖3 導管出口處壓力圖

3.2 樁基露筋的外因

橋梁樁基露筋的外因主要與樁基外部的環境有關，如河水時起時落對樁基產生沖刷力， 河床變淺以及河道變化等水文條件的影響， 也會加劇水流對樁基的沖刷作用，加快樁基露筋的形成[6]。

4 樁基露筋病害處理方法

橋梁樁基露筋病害的處理方法有靜力壓漿修補法、高壓壓漿修補法以及人工圍堰灌注法， 人工圍堰灌注法又分為人工圍堰注砼加固法和人工圍堰噴射砼加固法。人工圍堰灌注法工藝流程：（1）設置導流渠。 先設置多根混凝土管，對河水進行引流；（2）設置圍堰。在存有病害樁基的周圍采用橫向的方式設置截水圍堰， 用編織袋裝滿粘土，并壘砌大約0.5m 寬的小堤。 將防水布鋪于圍堰迎水側，最后在防水布上覆蓋一層編制袋裝土；（3）抽水。圍堰設置完，抽取圍堰現存積水；（4）清理樁基。必須清理樁基周圍泥土雜物和表層松散混凝土， 并對露筋進行除銹處理；（5）安置模板。安置的模板必須滿足緊密、牢固等要求；（6）澆注混凝土。 模板安裝后，往模板內澆注混凝土，且需要充分攪拌壓實， 保證水泥漿充滿碎石空隙；（7）圍堰拆除。 在確保混凝土充分凝固時，方可拆除模板，同時要求做好施工記錄[7-8]。

4.1 樁基露筋病害處理

根據橋梁現狀病害及經濟合理性， 該橋樁基病害處理采用人工圍堰注砼加固法。 主要處理方法如下：

（1）本次露筋處理設計主要采用C30 砼（2# 樁基采用C30 水下砼）；（2）1#，3#，4# 橋墩處于干處， 可不采用圍堰施工，干處立模施工即可；(3)先對2#，3# 樁基露筋進行除銹后，并清洗樁基暴露部分表面雜質再澆筑砼；(4)2#水中樁基施工前應先對上游河水進行截水圍堰， 再采用細部樁基圍堰，然后抽干水鑿去除雜質，立模施工。 圍堰具體形式和尺寸見圖4。

圖4 圍堰形式及尺寸

4.2 樁基露筋病害處理保障措施

（1）根據各橋墩為控制點，準確地放樣；

（2）外包C30 砼應嵌入巖層20～30cm；

（3）可先對干處樁基進行施工，施工順序（干處）：清除樁基表面雜質→對露筋進行除銹→對外包C30 砼處巖層挖深20～30cm→樁基周圍巖層找平→立模→澆筑砼；

（4）2# 水中樁基施工前應先對上游河水進行截水圍堰，施工順序同干處；

（5）截水圍堰及施工便道布置可根據現場情況做一些調整；

（6）立模前應先對樁基周圍進行C30 砼找平。

5 結語

本文案例中橋梁樁基露筋病害處理至今已有半年多，經現場觀察，處理過后的橋梁樁基已不再出現露筋病害，確保了橋梁正常安全使用，達到了預期目的，效果較為理想。