錨桿靜壓預應力樁在橋梁墩臺施工中的應用

羅立峰

（深圳市隆金達實業有限公司，廣東深圳 518000）

錨桿靜壓樁的樁基基礎，由錨桿與靜壓樁相結合形成，固定壓樁架可在地基上埋設錨桿完成，通過具備自重荷載的建筑物為打樁的反作用力，使用千斤頂，將電焊或硫磺膠連接的預制樁截面，從基礎孔或鉆孔壓樁孔分段壓入土體。將預制樁與承臺連成整體，利用封頂混凝土完成，提升地基承載力，實現地基沉降的控制功能。基于較小的錨桿靜壓樁截面、較小的單樁承載力，樁壓數據讀取可在油壓表上進行，易于控制。錨桿靜壓樁具備方便作業、施工設備輕便靈活、工作面小、能耗低、無振動、無噪聲、無污染、施工時不停產等優點，廣泛應用于地基處理、托換基礎、加固地基等領域，可顯著提高社會效益、經濟效益。

1 工程概況

某橋梁為灌注樁基礎，混凝土外部與內部水化熱存在溫差或日氣溫變化影響，使混凝土沉降不均勻、基礎松軟、混凝土澆筑接縫不良、樁基下沉不均，引起蓋梁的不均勻受力等原因，造成橋梁的4個橋墩出現裂縫。12號墩臺出現4條不規則裂縫、3條斜向裂縫，最大縫寬1.2 mm，縫深299 mm，使用沖擊彈性波法檢測結果說明已穿透臺身。按照《公路橋涵養護規范》（JTGH 11—2004）等級評定標準，該橋下部構造評估成構件的第三類，需要對其進行加固處理。

2 橋梁墩臺加固方法

摩擦樁源于原橋梁鉆孔灌注樁，采樣測量數據與實際地質條件不符。施工工藝對鉆孔灌注樁基礎極限承載力的影響、地層土的變化和沉渣的影響無法滿足設計要求。這類樁應根據具體情況進行加固，并采取措施提高其承載力。通過增設新的錨桿靜壓預應力樁和承臺，將承臺、原基樁、新增靜壓樁連接為整體，形成與原基樁的統一承受力，增加基樁承載力，滿足設計要求。

2.1 靜壓預應力樁設計

預應力混凝土管樁代號為PC，PC樁混凝土強度不低于C60。管樁的沉樁方法包括錘擊法、靜壓法、振動法、水射流法、預鉆孔法和中掘法，本工程采用靜壓法。

本工程各承臺基礎的加固采用8根直徑30 cm的靜壓預應力樁，C60為預應力混凝土管樁的混凝土強度，樁長22 m，樁段的標準值為2 m，單樁設定400 kN的承載力。橋體共布置31根靜壓樁，布置8節備用墊樁，樁尖布置在預制靜壓預應力樁頭段上方。進行樁的預制過程中，可直接錨固混凝土與預應力鋼筋，其他樁段預留外徑分別為56、35 mm的鋼管作為預應力鋼筋孔道。

2.2 新增承臺參數

（1）12號橋墩、13號橋墩新增承臺混凝土為C30，寬為1 m、高為0.8 m。

（2）利用JL25精軋螺紋鋼筋將新舊承臺實施連接，預應力鋼筋在承臺的植入深度為50 cm，設定為150 kN預應力鋼筋張拉控制力。

（3）制作預埋錨桿的材料為JL25精軋螺紋鋼筋，將四根均勻布置，在承臺底部埋入錨桿，有效連接承臺鋼筋。

（4）錨桿靜壓樁背壓承臺被新建承臺代替，每個承臺按照8個壓樁孔設計，壓樁孔為梯形方孔、頂部小、底部大。頂孔尺寸40 cm，底孔尺寸50 cm。

3 橋梁墩加固施工

（1）基坑開挖時采用挖掘機，邊坡修復和底部清理采用人工輔助。基礎四周留0.5 m的工作面，以保證模板的安裝和支撐。開挖深度約5.6 m，采用1∶0.3×1∶0.5的邊坡開挖。開挖至基底標高時，采用人工開挖平整。為了防止施工過程中的地基沉降，處理承臺基礎時，應在承臺邊緣外側50 cm處進行施工。挖掘的基坑距承臺底部20～30 cm時，采用人工開挖，直至平臺承臺底部高程10 cm以下。根據現場土質情況，可澆灌10 cm厚度的C15混凝土，須確保混凝土處理后的墊層頂面平整，標高偏差控制在-2～0 cm，可充分發揮承臺鋼筋施工底模的能力。

（2）應鑿除新舊承臺混凝土接觸面保護層，暴露原有主筋，對原有混凝土表層進行施工時，必須采用適合的動作，保證原有的混凝土結構不被破壞，并以橋梁鋼筋施工標準規范植筋施工。植筋孔的定位須準確；植筋完成后，使用高壓風吹凈植筋孔內的灰塵；按照廠家的型號規范、使用說明安裝鋼筋植膠，注膠工程必須一次完成，避免插筋時植膠溢出；植筋膠養護期滿后，可實施相應的綁扎和焊接作業。

（3）檢查承臺內各種鋼筋、預埋件位置及固定情況，準備完畢后通知攪拌站拌料、澆筑混凝土。混凝土的澆筑可利用分層澆筑斜面推進的方式，厚度約30～50 cm，由專人負責及時進行振搗，防止過振或漏振。

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（4）為了保證承臺底部鋼筋區混凝土的密實度，在澆筑過程中，可將該區混凝土的坍落度控制在較高值，覆蓋底部鋼筋后，降低其坍落度。為了避免產生冷縫，混凝土必須連續澆筑。澆筑區域應劃分為不同的區域，每個區域由混凝土專職工人負責，成型后由于振搗技術不當導致的質量問題，可由專人負責整改，保證混凝土的澆筑質量。

4 相關工序

打樁工序中常規錨桿靜壓樁與錨桿靜壓預應力樁方式基本一致，可遵循《錨桿靜壓樁技術規范》（YBJ 227—1991）進行操作。錨靜壓預應力樁封孔增加了相應的步驟，安裝封樁設施，施加壓力利用千斤頂，并及時查看是否達到設計壓力，若未達到設計壓力，應利用千斤頂進行二次加壓，達到設計壓力后擰緊螺帽。

預應力錨桿靜壓樁的封樁流程：

（1）處理樁頭。

處理靜壓樁的樁頭應在封樁前進行，包括砍樁頭和找平樁頭的工序，砍樁頭的動機是確保樁頂標高符合設計的要求。須杜避免在懸臂條件下任意切割樁頭，確保樁身的質量不受影響，找平樁頭可適應傳力墊與樁頭完全接觸，確保其均衡的受力。在施工過程中，樁頭的找平工序可利用砂漿或硫磺膠泥完成，加壓封樁應待相關找平層達到強度要求后進行。

（2）清理樁孔。

清理壓樁孔內雜物的工作應在封樁前進行，在砍樁頭過程中，對孔內混凝土塊和泥土進行清理，除掉孔壁和表面的浮漿，增加黏聚力，及時排出孔內的積水，直到樁孔處理完畢后，進行下一道工序。

包括傳力鋼柱、鋼墊板、傳力橫梁、螺母、封樁螺釘、千斤頂、壓樁反力架等結構。預應力樁止水裝置的安裝嚴格按相應順序進行：鋼墊板與傳力鋼柱→荷載傳遞橫梁→頂螺母→千斤頂安裝→樁反力梁安裝。各構件的中心線應對齊，保證千斤頂在打樁過程中可對稱均勻地施加壓力。須保證以往基礎表面與傳力橫梁間位移空間的充足，有效避免基于過大的位移，導致千斤頂壓力不足的現象。

（4）二次壓樁。

安裝止水裝置后，對靜壓樁施加兩次壓力，靜壓樁的最大壓力是原錨樁的最終設計壓力。當千斤頂達到設計的最終壓力值時，擰緊螺母，利用雙螺母進行固定，可改善樁的密封效果。擰緊螺帽后，不可立即釋放壓力，千斤頂保持在設計壓力，穩定一段時間后，松開千斤頂之前再次擰緊螺帽。

（5）拆除壓樁架和千斤頂。

待千斤頂徹底減壓后，開始對壓樁架和千斤頂進行拆除，為下一個環節清除障礙。

（6）灌注封樁混凝土。

須在澆筑前排出孔內積水，保證混凝土強度、坍落度。混凝土振搗時，振搗器易觸碰傳力梁和傳力鋼柱，為了保證不干擾封樁設施，應確保預應力封樁的質量，可利用微膨脹強混凝土進行封樁。

（7）完成封樁工序。

混凝土強度已達到要求時，錨桿靜壓樁與原地基完全連接，完成封樁施工。原地基向錨桿靜壓樁傳輸的力不超過其有效預應力時，不會發生基礎沉降的現象，減少了樁加固完成的附加沉降，完全符合封樁的相關要求。

5 施工效果

為了檢驗錨桿靜壓預應力樁的應用進行相關的效果，在施工中實行了預應力的有效性試驗，試驗的對象為1、5、8、11號樁。

試驗數據顯示，對有效壓力與預壓力進行分析，各樁均超過400 kN的單樁承載力設計值。預應力封樁有效壓力結果統計如表1所示。

表1 預應力封樁有效壓力結果統計

6 動態試驗在加固前后結果對比

通過動態試驗研究比較損傷較嚴重的4個橋墩，比較了靜壓預應力錨桿加固前后的橫向振幅，利用速度與橫向振幅的關系曲線對加固前后的效果進行觀察分析。

試驗結果表明，錨桿靜壓預應力樁加固后，墩臺橫向振幅明顯降低，墩身偏心得到了有效糾正，具備較好的加固效果，可呈現良好狀態下的橋墩基礎的力學。

7 結語

本項目利用錨桿靜壓預應力樁實施橋墩加固施工，工程建成后，通過沉降觀測和現場觀測，效果良好，實踐進一步證明，該施工方案和措施符合相關規范。