橋梁樁基礎增大截面加固設計與施工

陳操勛

(中榕規劃設計有限公司，湖南 長沙 410000)

隨著我國橋梁的不斷建設的同時，以往建設的橋梁在運營過程中也出現不同的病害。因此，為節省造價和減少對社會的影響，養護加固必須投入到我們的工作當中來。首先，通過現場調查，采取科學的技術手段，分析病害的成因，并形成檢測報告。其次，依據檢測報告，同時在滿足規范要求的前提下，進行設計與施工。在本文，結合鸕鶿大橋的檢測報告和《公路橋梁加固設計規范》JTG/T J22-2008，選用增大截面的方法，主要闡明樁基加固的設計、施工，可供類似工程借鑒。

1 工程概況與檢測結果

1.1 工程概況

鸕鶿大橋位于某省道上的一座大橋。橋梁位于直線段上，上部結構采用跨徑10 m×30 m的預應力混凝土小箱梁，橋寬12.5 m，橋梁全長307 m。下部結構橋墩采用柱式墩，橋臺采用肋板臺，均采用嵌巖樁基礎。橋梁原設計荷載：汽車-20級。

1.2 檢測結果

2018年，檢測中心組織對鸕鶿大橋病害狀況進行了全面檢測，全橋技術狀況如表1。

表1 橋梁技術狀況等級評定

綜上所述，本橋屬于三類橋梁，較差狀態，有中等缺損，尚能維持正常使用功能。因此，需要對本橋進行維修加固。橋墩主要病害為樁基較大范圍剝落、露筋，有12處樁基剝落、露筋，本文主要闡明橋墩樁基加固的設計、施工，其余構件不予贅述。

2 增大截面加固設計

2.1 設計方案

表2 橋墩樁基沖刷病害及處置表

C30增大截面鋼筋混凝土厚度取30 cm，高度取基礎頂至最大沖刷線以下50 cm，高度取5 m。縱向主筋采用56根φ25,間距按12.4 cm布置，凈保護層8 cm，采用φ10的螺旋箍筋，間距按10cm布置。按設計圖紙如圖1所示。

圖1 設計圖紙

2.2 計算過程

(1)強度計算

根據《公路橋梁加固設計規范》JTG/T J22-2008第5.1.4規定，增大截面加固橋梁構件需按兩個階段進行作用(或荷載)效應計算。

因第一階段新澆自重荷載較小(占樁身自重6%)，樁基為嵌巖樁，基本可忽略不計，僅對第二階段增大截面加固后進行計算。根據《公路橋梁加固設計規范》JTG/T J22-2008第5.3.1規定,其正截面受壓承載力應按下列公式計算:

構件高度取基礎頂至最大沖刷線以下50 cm，高度為5 m，強度計算結果，見表2。

表2 強度計算結果表

經計算，第二階段軸向力組合設計值均小于規范下計算值。

(2)裂縫寬度計算

根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》JTG 3362-2018第6.4.3，當圓形截面偏心受壓構件滿足e0/r≤0.55時，可不進行裂縫寬度驗算，本項目橋墩樁基e0/r=0.027且小于0.55，因此可不進行裂縫寬度計算。

(3)構造措施

按《公路橋梁加固設計規范》JTG/T J22-2008第5.5.1規定執行。

綜上所述：橋梁樁基礎在增大截面加固后，承載能力比原設計有所提高，但加固后的承載力并不是原承載力和新增部分承載力的簡單相加。受壓構件增大截面加固實際也是二階段受力,存在著應變滯后的問題有待解決。目前對加固后構件穩定系數φ的研究極少,因此，需要現場檢測其應力指標，以滿足其設計值。

3 施工順序

(1)施工便橋和鋼板樁圍堰。

(2)進行河床清理，用吸泥泵清除河床底的淤泥，清淤范圍：每根樁基周圍河床半徑3 m左右的范圍。要求將現河床線處樁基周圍河床表面松軟浮土清理干凈后，露出河床表面密實原狀砂礫石土。

(3)打磨機清理增大截面水下混凝土的原樁基礎表面，清理完后進行錄像檢查。要求將樁基及墩柱周圍表面松軟混凝土清除干凈后，露出新鮮混凝土。

(4)裸露后的鋼筋，涂刷阻銹劑。

(5)增大截面范圍內鋼筋下料、綁扎，并臨時固定。

(6)安裝鋼板護套的定位裝置，用手拉葫蘆配合將兩個下護套吊至橋墩處，將在工廠加工好的兩塊半圓形鋼板護套包住樁基，上至樁基礎頂面，下至現清理后河床線以下50 cm，鋼板內側與樁基表面間距30 cm。用螺栓將兩個半圓護套連接成為一體，并在鋼板錨固翼板上每隔50 cm左右用普通螺栓將兩塊半圓形鋼板錨住形成樁基增大截面鋼護筒，在兩塊半圓形鋼板護套錨固翼板接觸處需設置橡膠防水材料，鋼護筒分段預制時用螺栓將其法蘭對接，直至安裝完成。

(7)澆注C30混凝土達到100%強度，完工后驗收。

3 設計、施工及運營中的建議

(1)設計時，應在滿足規范的基礎上，適當加大鋼筋保護層厚度。

(2)施工時，采用科學的檢測手段觀測全橋的狀態，一旦有安全隱患需立即停止作業，及時向建設單位報告。

(3)結合本橋現狀，建議按照原設計荷載等級設置限高限載標志。

(4)加強日常檢測和養護維修。

4 結束語

采用鋼筋混凝土增大截面的加固設計方法，延長了結構的使用壽命，節省了工程造價，采用鋼板樁圍堰，節省了工期，減少了社會影響，解決了近期橋梁樁基礎進一步惡化的問題，加固后結構的強度、剛度和穩定性明顯提高，站在技術和經濟的角度上分析，本方案基本可行。