公路橋梁樁基的主動托換加固技術

徐鵬飛

摘要：以某地公路橋梁樁基的運維施工案例為研究對象，應用主動托換加固技術進行施工作業。在確定托換樁參數的基礎上，從多個角度著手，對本次公路橋梁樁基的主動托換加固技術施工流程進行了詳細探討，并對該技術所達成的效果進行評估。評估結果顯示，本次公路橋梁樁基主動托換加固技術取得了相對較優的成績，證明該技術模式取得了初步成功，能夠為今后的類似工作提供一定的參考借鑒。

關鍵詞：公路橋梁工程；橋梁樁基；主動托換；加固技術

0? ?引言

在當前的公路橋梁工程建設中，樁基礎施工質量直接關系到整體工程質量。在一些特殊條件下，需要應用主動托換加固技術進行樁基施工作業。本文以某地公路橋梁樁基的運維施工案例為研究對象，應用主動托換加固技術進行施工作業。在確定托換樁參數的基礎上，從多個角度著手，對本次公路橋梁樁基的主動托換加固技術施工流程進行了詳細探討，并對該技術所達成的效果進行評估。

1? ?項目概況

某地新建公路工程項目總長為55.865km，其中分離式路基右幅長20.654km，左幅長20.69km。擬建設34座橋梁，其中特大橋2座、大橋21座、中橋11座，橋梁總長度11549.5m，占路線長度的20.67%。該公路工程還涉及到涵洞、通道等的建設，共計建設涵洞60座、通道32個和天橋8座，另包括5條隧道，隧道全長為7678.5m。

根據統計數據可知，該公路工程項目中，橋梁和隧道的長度總和占比已經達到34.42%，加之當地地形復雜，施工時與既有線路存在空間上的沖突，因此橋梁樁基礎加固施工受到的影響較大，常規施工模式難以取得預期效果?？紤]實際情況，決定采用托換加固技術進行處理。本次涉及到托換和加固處理的區間共計3個，為線路A區間的25#墩、C區間的6#墩和D區間的31#墩[1]。

2? ?工程分析

為確保本次施工的效率和精準度，技術部門首先確定托換樁的技術參數?？紤]到控制沉降量等方面的需要，本次托換樁長度與原樁基長度相同，本文僅分析托換樁間距對施工效果可能存在的影響。

工程人員應用ABAQUS軟件進行仿真分析，并應用SolidWorks軟件對托換樁和涉及到的橋梁區間進行建模分析，得到樁頂沉降和托換樁間距之間的關系，具體如圖1所示。

根據圖1可知，當增大托換樁間距時，樁頂沉降量呈現出先降后升的趨勢。初步推斷，造成這種變化的主要原因如下：當樁間距較小時，托換樁施工對周圍土層的擾動區域較多，對托換樁承載力造成一定影響；而當托換樁間距較大時，托換梁的長度增加將導致較為明顯的繞曲變形，導致樁頂沉降增大[2]。經研究分析，最終確定托換樁間距為13m。

3? ?主要施工流程

3.1? ?樁帽設計

在托換樁與加固樁頂部設置樁帽，并預留鋼筋，確保樁帽和托梁之間存在有效連接。同時，為確保結構加載環節中施工空間充足，能夠實現穩定施工作業，在樁帽施工中增設墊板。該墊板長為600mm，寬為600mm，高為50mm。樁帽施工示意圖如圖2所示。

3.2? ?支座安裝

選用球鋼支座作為主要支座。在支座安裝前，預先對梁底進行施工作業，包括安裝調平鋼板和澆筑墊石。澆筑墊石前，預先對墊石進行打孔處理，留出支座安裝孔位。使用厚度為2cm的調平鋼板，并將墊石澆筑于鋼板上方2cm的位置。

澆筑完成后，對調平鋼板進行固定，再使用高強度灌漿料，將調平鋼板與梁底的楔形縫隙進行致密填充。為確保支座安裝的精準度，在支座安裝前，由工程人員預先對箱梁主筋位置進行探測，確保螺栓與箱梁主筋不存在空間上的沖突[3]。

確定不存在空間沖突問題后再進行安裝。先在調平鋼板地面進行制作焊接，焊接完成后采用頂升設備進行頂升作業。之后使用水泥砂漿，對前期施工環節中調平鋼板和墊石之間的2cm孔隙進行充分填充。填充完成后，在墊石預留孔內安裝錨固螺栓，至此支座安裝即告完成。

3.3? 托換樁基施工

在支座安裝完成后進行托換樁基整體結構的施工，其中對托換樁基進行澆筑是施工的關鍵步驟。具體而言，托換樁基的澆筑施工要點如下：對托換樁基的主要參數進行復核，確定托換樁基各個部位的長度、寬度、高度，以及樁基軸線位置等關鍵參數，進而確定混凝土澆筑的具體范圍和混凝土的用量[4]。結合當地地質條件，確定混凝土的強度為C40，并采用現場拌和方式進行制備。根據工程情況選取泵送設備，將導管與混凝土泵相連接。導管的主要參數可參考表1。

在對導管的參數檢查校核無誤后即開始進行澆筑作業。在澆筑過程中，為提升混凝土澆筑質量，將振搗作業與混凝土澆筑環節同步進行。結合施工場地的環境因素，采用多臺插入式振搗器進行振搗，每兩臺振搗器之間的距離均控制在2.0m左右。

3.4? ?橋梁加固施工

為避免施工過程對橋梁結構造成過多沖擊而影響橋梁整體結構的穩定性，在托換樁基的施工過程中，同時進行橋梁加固施工。結合施工現場實際情況，并參考已有研究文獻中總結的施工經驗，對各種加固施工方案進行綜合比選[5-6]。技術部門對各種方案的效率、性能和成本等因素進行綜合分析后，最終確定應用綜合性能較高的“貝雷梁+鋼抱箍”作為施工平臺。

基于該施工平臺，確定本次橋梁加固施工按照如下步驟進行：使用壓縮空氣對梁底進行除塵作業，對梁底的露筋、裂縫和混凝土破碎等缺陷進行檢查，并對檢查到的問題進行加固和修補。然后進行橋梁加固注膠施工作業。在注膠管安裝完成后，設置注膠壓力為0.3MPa進行注膠。注膠完成后，在施工節點部位涂抹防腐漆處理，橋梁加固施工即告完成。根據裂縫檢測結果，分別使用以上兩種材料對橋梁上方的裂縫進行針對性的處理。裂縫寬度與處理材料的對應關系如表2所示。

3.5? ?墩柱托換施工作業

結合實際需要，本次墩柱托換施工作業按照如下步驟實施：

先在目標位置進行開挖，開挖完成后打設支護樁進行支護作業，并將鋼筋埋入目標樁位。在此基礎上，按照設計要求，使用C40商品混凝土對限位結構和頂升支墩進行澆筑，并保證在澆筑完成后，梁底與蓋梁底面之間、梁底與頂升支墩之間分別預留70cm和40cm的空間，以方便千斤頂的布置作業[7]。

選用規格為200t的千斤頂設備（該設備的直徑和高度分別為24cm和36cm，下同），將其放入梁底與頂升支墩之間的空間內，并在其上方墊一塊40cm見方的鋼板，以避免千斤頂作業時頂升支墩部位應力過于集中。

結合設計圖紙，確定對液壓千斤頂進行同步分級加載，從0%開始，每次提升10%，并持荷25min，直至加載至設計頂壓力的70%。在分級加載完成后，橋墩荷載的70%即轉移到新蓋梁結構當中。

3.6? ?千斤頂主動頂升切割墩柱

為確保本環節的施工質量，千斤頂運行過程中，采用S7-1200型PLC操作液壓支架，確保各個液壓支架的運行參數保持一致，避免橋墩兩側位移不均等。在施工過程中，技術人員始終對施工情況進行實時監測。

在搭建檢測系統過程中，以地面作為測量基準點，同時在梁底固定規格為50mm的正方形角鋼。該角鋼配件通過托換蓋梁預留孔伸至地面，與地面之間的距離則控制在10cm。在此基礎上，將位移傳感器安裝在角鋼和地面之間。為進一步固定該角鋼配件，在地面附近安裝卡箍，每個橋墩對稱安裝兩臺位移傳感器，以實現對施工情況的全面檢測。

以上環節準備就緒后，啟動液壓千斤頂，基于液壓千斤頂的支撐，使用繩鋸在托換蓋梁頂面下方20cm水平線上進行切割橋墩操作。切割完成后，使用多臺千斤頂同時頂升目標區間橋梁，頂升高度控制在3mm。在此過程中，始終結合監控位移數據，及時對頂升力進行校對和控制。

在以上施工環節結束后，對千斤頂進行卸載拆除作業。千斤頂卸載拆除環節中，首將水泥砂漿灌入墊石與鋼板之間的孔隙當中，而后對水泥砂漿進行必要的養護作業。當其強度達到設計要求值的100%時，操作千斤頂以1.5m/min的速度下落，將千斤頂所承擔的荷載逐步轉移至新托換橋墩的位置上。

3.7? ?舊橋墩的拆除

以上步驟全部完成后，針對已無實際作用的舊橋墩，應用自上而下的分段破拆模式對其進行拆除。主要使用繩鋸對舊橋墩進行分段切割，每次切割舊橋墩高度20%。在舊橋墩材料與橋墩主體分離后，使用起重設備將其轉移至自卸車輛中，運輸至特定場地進行后續破碎處理。橋墩切割完成后，使用地面破碎機械設備清理橋墩的地上殘余部分，最后將以上部分使用自卸車輛外運至指定地點進行消納。

4? ?施工質量評估

在以上施工環節全部結束后，對本次施工質量進行評估，首先應用橋梁模型計算軟件，對施工完成后的橋墩極限狀態計算承載力彎矩值進行分析，分析結果如表3所示。根據表3可知，本次主動托換加固技術的應用，使得橋墩的承載能力極限狀態滿足了規范要求。查閱歷史數據可知，舊橋墩的承載力彎矩值在各項指標上均顯著低于上表中的數值。相較于舊橋墩的承載力彎矩值，新橋墩的相關指標均提升20%以上，部分指標的提升幅度達到40%左右。

而后將該施工區間恢復通行，并在180d后，對橋墩的裂縫寬度進行測試，測試結果如表4所示。根據以往的經驗可知，在橋墩施工完成180d后，其裂縫寬度變化基本趨于穩定，所測試得到的裂縫寬度數值也具有一定的代表性。將測試得到的裂縫寬度值與舊橋墩的裂縫寬度值進行對比，結果顯示，新橋墩在3個典型節點處的裂縫寬度值，均低于舊橋墩指標的50%以上，證明本次施工取得良好的效果。

5? ?結束語

在確定托換樁參數的基礎上，本文從多個角度著手，對本次公路橋梁樁基的主動托換加固技術施工流程進行了詳細探討，并對該技術所達成的效果進行評估。評估結果顯示，本次公路橋梁樁基主動托換加固技術取得了相對較優的成績，證明該技術模式取得了初步成功。

這種施工模式具有流程繁瑣和風險較高的特點，因此在施工前應當對重要參數加強分析，并在實際施工過程中注重各個施工流程環節的質量把控，做到不遺漏細節，如此才能保證橋梁樁基礎施工的質量。

參考文獻

[1] 張志霞.受限空間條件下高速公路橋梁樁基的主動托換加固工藝[J].交通世界，2022（36）：139-141.

[2] 王坤.沿海高速公路軟基托換加固段落分析[C]//中國公路學會養護與管理分會.中國公路學會養護與管理分會第十二屆學術年會論文集.2022：180-188.

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[4] 呂向向.微型鋼管樁托換加固某建筑物樁筏基礎的應用研究[D].蘭州：蘭州理工大學，2022.

[5] 房楨，肖妙武，于曉輝，等.既有地道橋下修建地鐵車站通道的托換加固技術[J].工業建筑，2020，50（12）：172-179.

[6] 李強.軟土地區地鐵隧道穿越既有橋梁工程的托換加固施工技術方案[J].低碳世界，2019，9（7）：261-262.