大賈莊鐵礦跨河大橋樁基偏位的處理方法

彭靜美

（唐山市交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司，河北 唐山 063000）

1 工程概況

大賈莊鐵礦跨河大橋位于河北省唐山市灤南縣境內(nèi)，跨越灤下河道，與河道正交，為礦區(qū)廢料外運(yùn)的專用橋梁，橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)為公路—Ⅰ級(jí)荷載的2.7倍，橋梁上部結(jié)構(gòu)采用5～25m部分預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁；預(yù)制部分梁高1.6m、單片中梁寬2.4m、單片邊梁寬2.7m，全橋橫向布置5片梁，梁間設(shè)置0.6m濕接縫剛接。橋面全寬15m，具體布置為0.2m（鋼護(hù)欄）+0.8m（尾礦管道鋪設(shè)）+0.5m（防撞護(hù)欄）+0.25m（路緣帶）+5.5m（行車道）+0.5m（雙黃線）+5.5m（行車道）+0.25m（路緣帶）+0.5m（防撞護(hù)欄）+0.8m（尾礦管道鋪設(shè)）+0.2m（鋼護(hù)欄）。橋面橫坡為雙向2%。橋面鋪裝采用12cmC40防水混凝土鋪裝+SBS改性瀝青混凝土防水層+10cm改性瀝青混凝土鋪裝。下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，每個(gè)墩臺(tái)設(shè)置3根樁基，樁間距為5.2m。鉆孔灌注樁和墩柱直徑均為1.5m，樁長(zhǎng)為32m和38m兩種，墩柱位于河道的2號(hào)和3號(hào)橋墩墩柱4m高，1號(hào)和4號(hào)橋墩墩柱高1m，1～4號(hào)橋墩蓋梁梁高1.4m，梁寬1.6m。因施工控制不當(dāng)，導(dǎo)致4-1#樁基鋼筋籠中心順橋向3號(hào)墩側(cè)偏位22.3cm，橫橋向4-2#樁側(cè)偏位12.1cm。發(fā)現(xiàn)樁基偏位時(shí)橋墩樁基已施工完成，柱及蓋梁均未實(shí)施。4號(hào)橋墩一般構(gòu)造如圖1所示。

圖1 原設(shè)計(jì)4#橋墩一般構(gòu)造圖

2 受力計(jì)算分析

2.1 計(jì)算參數(shù)取值

2.1.1 普通鋼筋的材料特性

螺紋鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：fsk=335MPa；螺紋鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fsd=280MPa；螺紋鋼筋彈性模量：Es=2.0×105MPa。

2.1.2 混凝土相關(guān)參數(shù)

抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：fck=23.4MPa；抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fcd=16.1MPa；彈性模量：Ec=3.15×104MPa；泊松比：vc=0.2；剪切模量：Gc=0.4Ec；線膨脹系數(shù)：αc=1×10-5；容重：γ=25kN/m3。

上述參數(shù)根據(jù)《鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62—2004）取用。

2.1.3 其他

橋梁安全等級(jí)：一級(jí)；樁基沖刷深度：1.5m；桿件計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)：2。

2.1.4 計(jì)算方法

計(jì)算模型根據(jù)實(shí)際澆筑墩柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)化，按單樁進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗力檢算。計(jì)算中只考慮恒載、汽車活載、溫度力、制動(dòng)力等因素的影響。計(jì)算中因樁順橋向偏心而產(chǎn)生的恒載附加彎矩計(jì)入復(fù)合截面中，按承載能力極限狀態(tài)基本組合對(duì)控制截面進(jìn)行檢算。通過(guò)軟件計(jì)算可知，橋梁樁基上直接澆筑1m高的墩柱，再加大蓋梁尺寸保證其與墩柱順利相接，考慮到原設(shè)計(jì)時(shí)單柱柱頂豎向力約為6 350kN，順橋向偏心22.3cm，橫橋向偏心12.1cm，原設(shè)計(jì)支座中心位于墩中心，樁基偏位后，順橋向的附加彎矩使4-1#橋墩樁基受力增大約1 420kN·m，考慮溫度力、制動(dòng)力、支座摩阻力等順橋向水平力的作用，樁基極限彎矩過(guò)大，現(xiàn)配鋼筋無(wú)法滿足受力要求。

3 處理方法

3.1 方案比選

3.1.1 樁位糾偏

將偏位的樁基周圍挖開(kāi)，將混凝土向下鑿除，檢查下部的樁身及鋼筋籠的軸線位置，最少拆除2m的樁基，若下部的樁身及鋼筋籠的軸線偏位在規(guī)范允許范圍內(nèi)，那么上部的鋼筋較直，上部按接樁處理，混凝土的強(qiáng)度提高一個(gè)等級(jí)。但是，樁身周圍的土已經(jīng)不是原狀土，這一截接樁周圍的土對(duì)樁基產(chǎn)生的是負(fù)摩擦，對(duì)樁基的承載力影響較大，必須進(jìn)行驗(yàn)算。在鑿除過(guò)程中，有可能對(duì)以下的樁基造成損傷，地面以下0～4m范圍為樁基主要受彎范圍，如果樁基有損傷，則影響橋梁的長(zhǎng)期使用，而且浪費(fèi)材料，影響工期。

方案優(yōu)點(diǎn)：基本維持原設(shè)計(jì)。

方案缺點(diǎn)：返工工作量大，對(duì)于本橋樁基承載力相對(duì)減低，本橋?yàn)樘剌d交通的橋梁，此種方法有安全隱患，不合適。

3.1.2 扁擔(dān)樁處理或原位重鉆

可以在偏位樁的兩側(cè)重新鉆孔成樁，俗稱“扁擔(dān)樁”或原位用沖擊鉆將原樁毀除，按設(shè)計(jì)重新施工。

方案優(yōu)點(diǎn)：容易保證質(zhì)量，處理結(jié)果比較可靠，無(wú)風(fēng)險(xiǎn)。

方案缺點(diǎn)：返工成本大，返工工期長(zhǎng)，每處理一根樁最少需要20d，加上強(qiáng)度增長(zhǎng)期超過(guò)1個(gè)月。但本橋施工工期很緊張，不可能再補(bǔ)充鉆孔施工來(lái)滿足橋墩受力。

經(jīng)項(xiàng)目四方研究決定利用已施工完成的4-2#和4-3#樁基，去掉原有4號(hào)橋墩1m高墩柱的設(shè)計(jì)，在樁頂原布置墩柱的位置增加12.2m×1.95m×1m的連梁來(lái)可靠連接4號(hào)墩的所有樁基，使三樁與連梁形成框架，共同承受蓋梁往下傳遞的荷載，從而有效處理4-1#樁基的偏位，這樣施工工期短，投資增加有限，雖然連梁與蓋梁相接影響橋梁美觀，但由于4號(hào)墩位于河岸地勢(shì)低洼不平的位置，可以回填土方掩埋連梁達(dá)到橋梁整體協(xié)調(diào)的效果。偏位處理后橋墩一般構(gòu)造如圖2所示。

圖2 處理后4號(hào)墩一般構(gòu)造圖（單位：cm）

3.2 處理方法要點(diǎn)

樁基施工時(shí)預(yù)埋有原墩柱鋼筋，可作為樁基與連梁的連接鋼筋，只需把鋼筋掰成喇叭口狀，并增加螺旋筋就可以保證樁基與連梁的連接。連梁底為地面，頂為蓋梁底面，受力相對(duì)簡(jiǎn)單，只要能保證與蓋梁可靠連接，基本不存在破壞的可能。所以在蓋梁與連梁接觸范圍設(shè)置B16連接鋼筋，伸入蓋梁60cm，施工蓋梁之前要對(duì)連梁表面鑿毛處理，連梁施工完成后還需要做好土方的回填，保證連梁不外露，不影響橋梁的整體美觀。施工中只要保證好以上要點(diǎn)的施工質(zhì)量，4-1#樁基的偏位對(duì)橋梁的使用基本不造成影響。此橋現(xiàn)已通車一年，運(yùn)營(yíng)狀況良好，未見(jiàn)有明顯病害。

4 結(jié)語(yǔ)

采用連梁加固處理大賈莊鐵礦跨河大橋樁基偏位的方法，不需拆除已施工完成的樁基，還可以利用原墩柱預(yù)留的鋼筋，避免了材料的浪費(fèi)，施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、安全、經(jīng)濟(jì)，對(duì)其他類似需要處理加固的樁基具有很好的借鑒作用。

[1] JTG D62—2004，鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] JTG D63—2007，公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] JTG D60—2004，公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].