高压旋喷钢管桩在桥梁桩基加固中的应用研究

高压旋喷钢管桩在桥梁桩基加固中的应用研究

李东升

李东升

（菏泽市公路工程监理咨询处，山东，菏泽，274000）

【摘要】高压旋喷钢管桩施工技术，能够有效的提升地基承载力，改变地基受力性质，是桥梁桩基加固中常用的技术形式。近年来，我国基础设施建设不断深入，桥梁工程的数量与规模也不断扩大，本文就以某座大桥工程桩基加固实例，探讨高压旋喷钢管桩在桥梁桩基加固中的运用，希望能够对相关工程施工以启发。

【关键词】高压旋喷钢管桩；桥梁；桩基加固

前言

所谓的高压旋喷钢管桩技术，就是利用高压喷射技术，通过钻机将喷嘴设置到土层下方预定位置中，然后在高压的作用下，浆液从喷嘴中喷射出来，对土体进行冲击，随后在钻杆向上提升的过程中，起到搅拌土粒与浆液的作用，凝固后形成坚固的固结体，起到良好的加固作用。

1．工程概述

某座大桥属于连续PC简支梁桥，共有24个桥孔，东西两座副桥对称分布，桥面的宽度为32米，桥梁上部结构分为两种，即50米跨径简支T梁以及跨径为20米PC简支空心板；下部结构主要为薄壁式桥台，桩基础为1.2米的钻孔灌注桩。该桥初建于1995年，在2003年对桥体进行了加固处理，2006年对桥进行全面的检测。通过检测发现，桥梁桩基础多处存在沉降现象；桥墩由于开裂而出现一定的倾斜，侧面有横向裂缝。在2008年，在加固施工前，对该桥梁进行复核检测，发现沉降、开裂问题进一步严重，给桥梁运行埋下了较大的安全隐患。

2．病害原因及加固方案

2.1产生病害的原因

经过详细的测量计算以及实际调查，可以对该桥做出以下几个方面的评价：桥墩侧面有裂缝存在，裂缝的长度在15厘米到50厘米之间，裂缝宽为0.05毫米到0.15毫米；在现场勘察中，发现与裂缝存在的桥墩相邻的几个桥墩倾斜现象更为严重，并且倾斜的方向与裂缝方向一致，在测量中发现，内桥墩墩柱下沉大约5厘米左右，经过计算，原墩柱在设计何在下，承载力、抗裂性等都能够满足相关要求。如果假设桩基发生不均匀沉降，且沉降的高度为5厘米，以此进行相关的计算，发现墩柱内侧存在6Mpa到8Mpa的拉力，与墩柱抗裂要求不符。假设的情况与桥梁实际开裂情况基本吻合，说明正是由于桥墩桩基不均匀沉降导致横向裂缝的产生。

对桩基进行地址勘察发现，将不均匀沉降发生的原因归纳为：本桥位于河流三角洲冲击区，具有局部风化剥蚀现象。另外，该地区的水文地质较为复杂，具有较为复杂的地质构造，裂隙、溶槽、溶洞，同时在场地内存在岩溶等不良地质条件，给桥梁桩基施工造成极大的影响，在施工前如果不能对这些不良地质进行有效的处理，就会导致桩基施工无法达到预期的效果。在复核检测中发现，桩基承载力下降严重，亟待进行加固。

2.2加固方案

（1）大致思路

由于该桥梁的位置特殊，在加固过程中，需要尽可能的保证交通不受影响，选择经济、科学合理的方案。具体来说，对于墩柱沉降、开裂的问题，对上部结构进行拆卸是最为彻底的方法，但是需要将原来的墩柱以及基础废除，工程量较大；当然，也可以在原来的墩柱两侧进行加桩加固处理，这样上部的荷载就能有效的分担，减轻了原桩基的承载力，然后对墩身进行相应的加固处理。考虑到该桥梁通行量较大的问题，如果中断交通会造成极大的社会影响，因此不到万不得已不进行上部结构拆除方式。但是如果不对上部结构进行拆除处理，收到桥底高度的影响，不能进行钻孔灌注施工。

（2）基于上述情况分析，根据场地地质情况、桥下高度、施工量、交通流量、社会影响等情况，提出了三种加固方案：第一，高压旋喷钢管桩施工，增加桥梁桩基的数量，外包混凝土加强墩柱；第二，在增设桩基过程中，由于桥下净高影响，采用人工挖孔的方式，同样利用外包混凝土加强墩柱；第三，采用高压旋喷钢管桩施工，但是在承台与桩顶之间设计混凝土圈梁，利用千斤顶等工具进行实际压力，为桩基分担轴力，提高桥梁整体的承载力。对比上述方案，经过一系列的论证研究，在各方评审意见中，最后决定采用第一种方案。由于高压旋喷钢管桩对净空的要求较低，仅为2.5米左右，工程条件符合，在不进行上部结构拆除情况下能够顺利施工，对发生沉降的墩柱进行加固处理，在其周围两个墩柱轴的范围内进行加固施工。在加固施工钱，需要对墩柱表面上的裂缝进行修补，避免下部墩柱中存在相似的裂缝问题，对下沉桩基墩柱进行大面积补强；同时在加固施工完成后，需要在下表面设置钢筋网，利用浇筑混凝土等方式，保证桥墩基础的平面。

3．加固施工工艺

需要加固的墩柱周围位置正好是桥下车弯道的位置，同时由于桥下净高高度仅为3米，因此，在采用高压旋喷钢管桩施工过程中，具体的施工流程为：

第一，在施工前，对施工现场的情况进行勘察，了解地下埋设物位置等，选取相应的孔位点，并对每一个孔位进行地质勘察；第二，根据钻孔钻探具体情况，根据本工程的实际复核结果等，确定实际孔位。第三，钻孔。在设计孔位上，采用专业的钻孔机械，钻取孔径为50毫米、孔深为0.5米的孔，然后将高压旋喷机械施工，将注浆管带到空地位置，在持续大鱼20Mpa的压力下喷射浆液，同时不断的提升钻杆，让浆液与周围的土体进行充分搅拌，最后形成直径为800毫米的固结体。第四，高压旋喷施工结束后，在桩体中间位置进行钻孔，孔径为250厘米，深度一直延伸到桩底位置。第五，在钻孔中设置钢管，一般采用分段设置的方式，每节钢管长度以2米为宜，相连的两节钢管采用预制的螺纹进行连接，保证钢管结构的稳固性；第六，进行注浆施工，沿着钢管位置，从灌浆管设施注浆操作，同时在钢管顶部位置焊接直径为20毫米的钢筋。第七，重复第二到第六的过程，对其他需要加固的桩基进行加固处理；第八，根据设计要求，在承台上进行挖槽，同时在相应的位置上进行植筋，同时将地面线以下一米距离内的桩头凿除；第九，对承台进行钢筋网设置，同时在相应位置浇筑混凝土，并实施有效的混凝土养护；第十，回填土处理，保证地面原来的面貌，并进行相应的检查，完成加固施工。

4．质量控制

为了保证整个加固工程的质量，必须采取有效的质量控制措施，具体体现在以下几个方面：

第一，在所有施工前，都需要对设备、机械进行严格的检查，保证其性能良好，确保施工材料符合施工的质量要求，让施工人员到位。第二，在旋喷灌注过程中，需要对孔口密切关注，检查孔口返浆情况是否正常，避免跑浆现象发生。一般，利用间断注浆法进行，根据浆液初凝的时间，注浆间隔一般为1到1.5小时；也可以采用速凝剂的方式，让浆液迅速凝结，但是也需要减慢旋喷管向上提升的速度。第三，一般来说，旋喷管旋转的速度需要控制在每分钟1到2R，每分钟向上提升的高度为5到10厘米，确保成桩的高度、桩径等符合加固处理工程的要求；第四，旋喷压力需要控制代20Mpa以上，保证浆液能够在大压力下喷射到相应位置，同时旋喷过程中需要时刻关注压力表，并做好相关记录工作。

在施工完成一个月后，对高压旋喷钢管桩进行取芯检测，结果显示施工质量达到标准，效果良好，取芯样本的质量符合施工质量标准，证明了施工加固方案的可行性。

5．结语

通过上述分析可知，高压旋喷技术在地基加固作业中能够发挥巨大的优势，能够提高地基基础的承载力，同时也能节约施工成本。该桥梁采用这种加固处理技术后，桥梁的承载力恢复，满足了通行要求。

参考文献：

[1]高祥云.高压旋喷钢管桩施工技术在桥梁桩基加固作业中的运用分析[J].2014，,15（1）:144-145.

[2]刘莉莉.桥梁桩基加固施工中高压旋喷施工工艺浅述[J].黑龙江科技信息.2014,14(1):78-79.