軟土地基橋梁下部結(jié)構(gòu)糾偏措施應(yīng)用與研究

邢濤

（天津城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，天津 300042）

1 引言

某項(xiàng)目跨河設(shè)置橋梁兩座，1 號、2 號橋與河道正交。橋梁跨徑布置為3×20 m，河中設(shè)兩個(gè)橋墩，河岸設(shè)兩個(gè)橋臺。上部結(jié)構(gòu)采用后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板梁，跨徑20 m，梁高0.95 m，每片梁中心梁距為1.25 m。橋墩采用樁接柱排架墩形式，樁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁徑為1.2 m，立柱采用直徑為l.0 m 的圓墩，橋墩順?biāo)鞣较虿贾茫⒅辖愉摻罨炷辽w梁，蓋梁高度為1.2 m，順橋向?qū)挾葹?.7 m。橋臺采用埋置式橋臺，樁基礎(chǔ)采用直徑為1.2 m 的鉆孔灌注樁。圖1 為橋梁剖面示意圖。

圖1 橋梁剖面示意圖

橋梁完成立柱澆筑后，采用抱箍法進(jìn)行跨河1 號橋、2 號橋蓋梁施工，施工期間對立柱位置偏差、蓋梁模板偏差進(jìn)行復(fù)測，平面位置最大偏差值5 mm。蓋梁澆筑完成，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后，拆除蓋梁底模和施工平臺。分層對河道的堤岸進(jìn)行填土工作，并進(jìn)行了河道片石護(hù)砌施工。在準(zhǔn)備上梁的前一周對2 號橋1 號墩、2 號墩蓋梁進(jìn)行復(fù)測，發(fā)現(xiàn)蓋梁均有向河道內(nèi)傾斜現(xiàn)象：1 號墩蓋梁角點(diǎn)最大位移量為0.034 m，最小位移量為0.021 m；2 號墩蓋梁角點(diǎn)最大位移量為0.070 m，最小位移量為0.034 m，經(jīng)多天觀測，偏移趨于穩(wěn)定。

經(jīng)組織專家對工程進(jìn)行現(xiàn)場排查，本項(xiàng)目灌注樁均為Ⅰ類樁，橋立柱混凝土28 d 強(qiáng)度報(bào)告、蓋梁使用鋼筋原材質(zhì)量、混凝土28 d 強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求，施工時(shí)的樁位、立柱及蓋梁的偏差均符合規(guī)范要求[1]。

由此分析，上梁前蓋梁偏移非施工質(zhì)量問題，分析本項(xiàng)目的勘察資料后，一致認(rèn)為該項(xiàng)目位于軟土地基，墩柱系河堤岸填土、施作堤岸護(hù)砌及河底施工擾動導(dǎo)致地基表土下10 m 厚的淤泥質(zhì)黏土液化，側(cè)向土壓力擠壓變形，從而導(dǎo)致墩柱發(fā)生偏移。

發(fā)生偏移后，進(jìn)行了偏移后橋梁下部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量鑒定。經(jīng)鑒定，偏移后工程的質(zhì)量完好，可通過糾偏達(dá)到規(guī)范要求后，繼續(xù)投入使用。如何在工程施工過程中通過軟土地基橋墩糾偏技術(shù)的應(yīng)用與研究，采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施、合理確定施工參數(shù)，采取監(jiān)測預(yù)控和治理措施采取有效的措施對橋梁下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行糾偏，在本項(xiàng)目中被提上了議程。

2 糾偏方案

經(jīng)專家分析后擬對橋梁采用橋墩后挖土卸載、橋墩立柱設(shè)置旋噴樁[2]以及立柱端頂牽引注漿加固3 種方式進(jìn)行糾偏。

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，先后采取橋墩后挖土卸載、橋墩立柱設(shè)置旋噴樁以及立柱端頂牽引注漿加固3 種方式進(jìn)行糾偏。

2.1 橋墩后挖土卸載

方案確定后，對2 號橋1 號墩單側(cè)開挖寬約4 m，深約2 m 土坑進(jìn)行土體卸荷，1 號橋2 號墩、2 號橋2 號墩距離化工制成品運(yùn)輸管線較近，且2 號橋2 號墩上有10 kV 架空電纜，1 號橋1 號臺距電纜入地位置較近，均不具備大面積挖土卸載條件。

兩天后，經(jīng)施工單位與監(jiān)理復(fù)測，2 號橋1 號墩蓋梁角點(diǎn)最大累計(jì)位移量為43 mm，最小位累計(jì)移量為12 mm。

2.2 旋噴樁加固

根據(jù)專家論證結(jié)果，對橋梁立柱施工區(qū)域內(nèi)的施工高壓旋噴樁，通過旋噴樁成型時(shí)土體的膨脹，對墩柱的樁體進(jìn)行側(cè)向擠壓。根據(jù)測量監(jiān)測數(shù)據(jù)，選擇合適的加固擠土方向，距構(gòu)筑物1.9 m 進(jìn)行放樣施工。具體參數(shù)控制見表1。

表1 高壓旋噴樁施工參數(shù)

對跨河1 號橋、2 號橋進(jìn)行高壓旋噴樁土體加固擠密，其中，2 號橋1 號墩平面位置向設(shè)計(jì)位置恢復(fù)2 cm，其余墩柱均無明顯變化。

2.3 墩柱頂水平牽引配袖閥管注漿

2.3.1 牽引施工

在主動土壓力一側(cè)16 m 處順橋向?qū)?yīng)立柱處進(jìn)行土體夯實(shí)，隨后均設(shè)置2 根HN700 mm×300 mm×13 mm×24 mm 型號的H 型鋼（平面位置偏移較大處布置3 根H 型鋼），一丁一順布設(shè)，嵌固深度12 m，使用鋼絲繩纏繞柱子，采用木楔子隔離柱子與鋼絲繩進(jìn)行連接。

使用倒鏈與直徑24 mm 的鋼絲繩連接工字鋼與橫梁進(jìn)行牽引，去除沿倒鏈方向下方土體，使倒鏈呈懸空狀態(tài)。

設(shè)置拉力計(jì)進(jìn)行拉力檢測，同時(shí)施加拉力，每牽引完成一次進(jìn)行保壓觀察，立柱有移動時(shí)便不再加壓，直到不再移動再施加拉力。

在立柱頂部及底部布設(shè)觀察點(diǎn)，時(shí)刻監(jiān)測立柱位移情況，按照10 mm 步長進(jìn)行控制，防止移動過快造成二次損傷。糾偏過程中，由專人觀察立柱表面及蓋梁連接處是否有裂縫產(chǎn)生，隨時(shí)向值班領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)情況，操作過程確保同步、協(xié)調(diào)。

根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供被動土壓力值及單樁所能承受拉力值，采取水平牽引方式進(jìn)行橋梁下部結(jié)構(gòu)平面位置調(diào)整，跨河1 號橋、2 號橋4 個(gè)墩柱均采用墩頂水平牽引措施。

采用倒鏈、鋼絲繩進(jìn)行立柱頂部牽引施工時(shí)，測量人員對蓋梁位置進(jìn)行監(jiān)測，牽引施工分階段進(jìn)行，單次復(fù)位距離不超過5 mm。

2.3.2 立柱周邊加固處理

根據(jù)本項(xiàng)目地質(zhì)勘察資料，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，進(jìn)行墩柱頂水平牽引過程中，采取地表袖閥管注漿加固方式對立柱縫隙周邊地層進(jìn)行加固，注漿加固的主要目的為：對立柱與土體縫隙附近及以下地層進(jìn)行充填、擠壓加固，提高土體強(qiáng)度和整體性。注漿孔沿河道設(shè)置，縱向間距4.2 m，距離墩柱1 m，注漿孔深10 m。

注漿加固采用袖閥管分段后退式注漿工藝，注漿分段長度為50～80 cm，注漿材料為水泥水玻璃雙液漿。袖閥管注漿法使用的注漿工具為“袖閥管”，袖閥管為內(nèi)徑50～60 mm、一次性使用的塑料管由兩部分組成，注漿段為帶射漿孔的花管，注漿段以上為實(shí)管[3]。花管每隔33 cm（即每米3 組）鉆一組（6～8個(gè)孔）射漿孔，射漿孔呈梅花形布設(shè)，其外為長5～8 cm 的橡皮袖閥包裹。

袖閥管注漿法的基本施工工序可分為泥漿護(hù)壁成孔、澆筑套殼料、下袖閥管及固管止?jié){、注漿等步驟，如圖2 所示。

圖2 袖閥管注漿工藝施工工序

3 糾偏數(shù)據(jù)分析

3.1 挖土卸載糾偏

2 號橋1 號墩挖土卸載面積較大，采用挖土卸載糾偏方式可進(jìn)行有效橋墩位移糾偏，但需進(jìn)行大面積開挖卸載，其余橋墩由于距離地下管線較近，地面有架空電纜原因，不具備大面積挖土卸載條件對其余橋墩糾偏效果不明顯。

3.2 旋噴樁加固糾偏

2 號橋1 號墩進(jìn)行旋噴樁加固后，橋墩復(fù)位雖有效果，但一段時(shí)間后，位移量恢復(fù)至旋噴樁施工前，且其余橋墩進(jìn)行旋噴樁施工后無明顯變化，旋噴樁加固不能恢復(fù)河底土體與河岸土體平衡力逐漸平衡。

3.3 立柱頂端牽引配袖閥管注漿糾偏

采用立柱頂端牽引配袖閥管注漿加固方式進(jìn)行橋墩糾偏，通過施加與主動土壓力方向的拉力，同時(shí)對墩柱下部結(jié)構(gòu)土體縫隙附近及以下地層進(jìn)行充填、擠壓加固，該方法可有效進(jìn)行橋墩復(fù)位。

3.4 反向加壓糾偏

河道恢復(fù)通水后，跨河1 號、2 號橋橋墩均出現(xiàn)少量復(fù)位現(xiàn)象，河道通水后河內(nèi)水對河底土體產(chǎn)生向下壓力，促使橋墩少量復(fù)位。

綜上措施，跨河1 號橋、2 號橋橋墩采用不同的糾偏方式進(jìn)行橋墩糾偏過程中，對橋墩采用全站儀進(jìn)行監(jiān)測，最終橋墩已復(fù)位，復(fù)位后橋墩最大偏差19 mm，滿足規(guī)范要求。復(fù)位后橋墩位置偏差及監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總見表2。

表2 復(fù)位后橋墩位置偏差及監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總表

4 糾偏后對橋梁下部結(jié)構(gòu)的檢測

跨河1 號、2 號橋橋墩復(fù)位后，委托檢測單位對橋墩處灌注樁完整性再次進(jìn)行檢測。采用雙速度低應(yīng)變法檢測基樁技術(shù)進(jìn)行灌注樁完整性檢測，經(jīng)檢測跨河1 號、2 號橋橋墩灌注樁完整性滿足要求。

橋墩糾偏復(fù)位后通過對灌注樁、立柱完整性進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果灌注樁均為Ⅰ類樁，立柱表面無裂縫，表明橋墩糾偏施工對橋墩結(jié)構(gòu)無影響。

5 預(yù)防軟土地基橋墩位移的措施

針對影響橋墩位移的幾個(gè)因素及軟土自身特點(diǎn)，防止橋墩位移可從以下幾個(gè)方面加以防治：

1）采用溜坡式、搭板式、箱式等輕型橋臺，可以平衡部分或大部分橋臺后的土壓力，減少土壓力對混凝土結(jié)構(gòu)的影響。

2）增加橋長，降低橋臺標(biāo)高，即減少了橋墩側(cè)向填土高從而減小土壓力。

3）采用增加系梁或承臺等下部構(gòu)造，使下部結(jié)構(gòu)整體受力，從而減少軟土地基對結(jié)構(gòu)的影響

4）改進(jìn)施工工序。為了在架梁前減少施工對地基產(chǎn)生的擾動，可先施作橋面，待橋梁體系穩(wěn)定后，再進(jìn)行河道堤岸及護(hù)砌的施工。

6 結(jié)語

在工程施工過程中，通過挖土卸載、旋噴樁加固及立柱頂端牽引配袖閥管注漿3 種糾偏措施糾偏后，橋梁下部結(jié)構(gòu)的糾偏均達(dá)到了一定的效果，其中，卸土糾偏和立柱頂端牽引配袖閥管注漿糾偏效果最為明顯。本項(xiàng)目糾偏的成功，解決了公共安全及施工安全問題，保證了項(xiàng)目整體施工工期計(jì)劃。

雖然橋梁工程糾偏施工尚處于起步階段，但本項(xiàng)目的糾偏措施應(yīng)用及研究的成果，可為后續(xù)橋梁工程的施工提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。