市政舊橋加寬樁基礎沉降施工控制

文 / 仲玉芳 張文俊

隨著我國交通量的不斷增長，需要橋梁擁有更高的承載能力，以便適應增加的車輛數量，除了建造更多新橋梁，還可以整治現有公路橋梁，對舊橋進行加寬改造工作，解決交通擁擠問題。在市政舊橋加寬工作中，需要開展樁基礎沉降施工，應嚴格控制施工基礎沉降問題，保證橋梁施工的質量。以下本文結合實例對1.3米樁徑和1.5米樁徑基礎沉降進行分析，并提出了合理的基礎沉降施工控制措施，可供同類工程參考。

一、工程概況

某公路橋梁工程總長度3.05公里，根據檔期狀況，采用設置三座橋梁的方案，主線橋梁所占比例為2.9%，兩座橋梁使用現有老舊橋梁，利用拼接解決一些位置的寬度不足問題，加寬之后橋梁的寬度和本項目道路的寬度相同。某橋梁布置如下圖所示，該橋梁的左幅加寬9米，原有舊橋的橋下凈寬度為17.5米，框架凈寬度為12米，兩側的墻壁厚度為0.8米。通道全幅新建，下挖深度比較高，由于施工中面臨雨季，因此必須在施工中使用高壓旋噴樁滿足阻水需求，提升施工場地內的封閉性，進行連續抽水作業。對于新橋采用了和通道交叉施工的方式，由于當地的地質條件比較差，必須加強防護保證施工安全。

二、1.3米樁徑樁基礎沉降分析

控制樁基沉降差是本工程安全施工的重點內容，新舊橋梁之間的應力關系存在一定區別，容易出現沉降差值。新舊橋梁麗娜姐位置的沉降差在5毫米以內時，應力情況處在混凝土結構承受范圍內，在新舊橋梁沉降差達到7毫米以上，新舊橋梁連接位置的應力就會超過混凝土強度的要求，為此必須要對新舊橋梁沉降情況進行合理控制，將新舊橋梁沉降差控制在5毫米以內，保證橋梁加寬之后依舊能具有較高的安全性。

（一）樁基礎極限承載力

通過對本工程1.3米樁徑樁基礎極限承載力的數據進行分析，發現樁長和樁基礎的極限承載力成正比，相對于45米樁長的樁基，在樁基長度達到50米、55米、60米時，承載力分別提升了14.2%、26.1%、37.3%。所以在調整樁基承載力時，改變樁長有最好的效果，能夠極大程度上提升樁基的極限承載力。樁的側摩阻力和樁端的端承載力和樁長成正比，相對于45米樁基，50米、55米、60米樁側的摩阻力提升了16.7%、31.3%、44.5%；樁端的端承載力提高兩在9.1%、14.5%、19.2%。樁長增加軸，樁側會具有更高的摩擦力，但是樁端端承力占據比例會逐漸減小。所以在樁徑一定的情況下，樁會表現出更為基金摩擦樁的屬性。

（二）樁基承載力和恒載對比

本工程分別取45米、50米、55米、60米長度樁基，發現樁基長度在45米時，允許的承載力所對應的沉降最小，為1.89厘米，在樁徑最長時，即60米樁長的沉降為1.97厘米。如果有恒荷載在橋梁上產生作用，樁長和樁之間的沉降量成反比，在樁長增加的情況下，樁基的承載力也在增加，在這種情況下，橋梁承載力和恒載力作用下沉降插值的允許范圍也會更大，因此樁長增加提升橋梁樁基穩定性，有效控制沉降問題。

（三）增大幾何尺寸控制沉降變形

隨著樁長的增加，樁基的沉降變形量會有所下降。比如荷載在19000kN時，相對于45米樁長，其他樁長更高的樁基沉降量明顯降低，50米樁長相對降低11.1%，55米樁長相對降低19%，60米樁長相對降低24%。根據該項分析結果，說明控制樁長可以有效控制新舊橋梁的基礎沉降量，而且可以獲得較好的效果。

三、1. 5米樁徑樁基沉降分析

（一）樁基極限承載力變化情況

對于本工程的1.5米樁徑樁基，其P-S曲線隨著樁長的變化屬于緩變型，樁基的極限承載力同樣與樁長成正比，相對于45米樁長，其他樁長的極限承載力隨著樁長增加上升，50米相對上升13.6%，55米相對上升26.2%，60米樁長相對上升38.7%，所以相對于樁基承載力，樁長的改變會產生比較大的影響。

樁側的摩阻力、樁端的端承力都與樁長成正比，和45米樁長樁側摩阻力相比，其余樁長的側摩阻力都有所上升，50米樁長上升14.7%，55米樁長生生31.8%，60米樁長上升46.7%。對于承載力變化，相對于45 米樁長樁基，50米樁長的端承力提升了10.5%，55米樁長端承力提升了11.7%，60米樁長端承力提升了16.8%。極限承載力中，隨著樁長的不斷增加，同樣表現出樁側摩阻力比例上升，樁端端承力下降的現象。

1.5米樁徑下，樁基的極限承載力和1.3米進行對比，發現樁基的極限承載力明顯提升，45米樁長提升了8.0%，50米樁長提升7.1%，55米樁長提升了7.4%，60米樁長下提升9.0%，承載力在1.3米樁徑提高到1.5米樁徑后有十分明顯的提升。

（二）樁基容許承載力和恒載對比

不同樁長下允許的承載力計算沉降量，沉降梁最小時樁長為45米，為1.90厘米，在樁長達到60米時，沉降量可以達到1.94厘米。有恒承載力的作用下，如果提升樁長，就能使沉降量下降。如果不計算橋梁的恒載，那么在樁長增加之后，樁基也會由于體積增大使得承載能力增強，同時其容許的承載力，在恒載下，橋梁的沉降量差值也在不斷提升。載橋梁作用有恒承載時，1.5米樁徑相對于1.3米樁徑的沉降量降低明顯，對45米、50米、55米、60米樁長，分別下降了6.4%、10.3%、9.8%、8.3%。在恒載的作用下，橋梁的樁徑可以使其沉降量明顯降低，而且具有十分顯著的效果。

（三）最大幾何尺寸對降低樁基沉降變形的影響

隨著橋梁的樁長不斷增加，和45米樁長相比，樁的沉降變形量會出現明顯下降，對于選定橋兩端，樁底荷載需要控制為樁長為45米時的承載力，即控制在20400kN，通過研究基礎沉降隨著樁長增加的變化規律分析，發現在實際施工中，和45米樁基沉降相比，50米樁長的沉降減少了11.5%，55米樁長的沉降減少18.8%，60米樁長情況下減少25.7%。

對于選定橋梁樁基的控制荷載為樁徑1.3米時，不同樁長下兩種樁徑的沉降量效果對比發現，發現在各自所對應的控制荷載下，1.5米樁徑相比1.3米樁徑有更好的沉降量控制效果，其中45米樁長下沉降量下降了7%，50米樁長情況下沉降量降低了6.8%，60米樁長的情況下沉降量降低了7.4%。但是相對于提高樁長所達到的沉降量控制效果，增加樁徑并不能的效果相對較差，實際工程施工中，應該根據需要合理調整樁長和樁徑，達到控制沉降的最佳效果。

四、市政舊橋加寬樁樁基沉降控制措施分析

（一）地基加固

對地基的加固主要利用注漿技術，該方法可以利用液壓、氣壓、電化學法等原理，推動漿液進入到橋梁的基礎地基中，可以使用填充、滲透等方式，使土體中的水分、空氣所占據的空間被漿液填充，利用漿液的粘性將讓土體形成更為穩固的整體結構，保證樁體的摩擦力，達到加固地基加固的目的。根據注漿位置的區別，該技術分為樁側注漿和樁端注漿兩種方式。前者會在灌注樁橙裝后使用壓力作用固化液，通過樁身埋壓漿裝置，或者直接使用之前預埋的管道將漿液灌入樁側的土體中，從而有效填充樁身混凝土之間的間隙。樁端注漿需要先進行灌注樁工作，在成樁之后使用注漿液對樁端徐圖和樁端附近的圖層進行滲透、填充、置換、劈裂，可改變周圍圖層的物理性質和樁基與周圍圖層的而邊界條件，解決在加寬橋梁之后可能存在的虛土隱患問題。

（二）增補樁基

增補樁基包括增加樁基數量、提升樁長、增大樁徑三種思路，增加樁基的數量是利用橋梁原有的樁基礎，在周圍添加鉆孔樁，或者打入鋼混混凝土預制樁，并將原承臺擴大，有效提升樁基的承載能力。增大樁長、增阿吉莊姜實在橋梁加寬的過程中，增加新橋部分的基礎樁長和樁徑，提升樁基的承載力，有效控制施工后的沉降問題，提升橋梁加寬之后的整體性能。

（三）樁側以及裝低壓降

在橋梁施工建設過程中，需要對原裝側與樁底的壓降過程進行控制，需要積極使用高壓注漿的方式，這樣便可以有效的使水泥漿的價值得到發揮，對施工土層起到一定的滲透作用。另外，在這樣的施工建設中，也使得有效的提升了施工的整體承載程度。對于應用的高壓注漿法，本質上是一種地下工程，以此在注漿的過程中，需要在地下進行。而在該技術使用的過程中，由于無法有效的對壓降效果進行檢驗，就會導致該技術存在著一定的局限性，需要結合起當時的施工現狀，以及施工場地的影響因素，適當的進行技術的選擇和使用。另外，為了保障壓降效果的良好，還需要能夠有效的讓高壓注漿直達樁底位置。

結語

對市政老舊橋梁進行加寬時，橋梁新舊承載結構之間的關系決定了加寬后橋梁的結構和性能，如果承載結構設置不合理，就可能導致比較嚴重的沉降問題。施工中，應該合理設置參數達到控制質量的目的，通過改變樁長能夠增加有效承載力，也能快速實現極限承載力的提升，樁徑增加之后也能提升承載力。實際工作中，需要結合橋梁上部結構情況，以及加寬工作的要求，合理確定樁基的樁徑和樁長。