软弱地质旧桥加宽不均匀沉降控制方法

2012-07-13朱万勇

黑龙江交通科技 2012年2期

关键词：新桥灌注桩支座

朱万勇

(河北省交通规划设计院)

软弱地质旧桥加宽不均匀沉降控制方法

朱万勇

(河北省交通规划设计院)

对旧桥加宽中堆载预压、注浆、增长桩长、增大桩径、采用DX桩等基础不均匀沉降控制方法进行了阐述。

旧桥加宽;不均匀沉降;控制

1 引言

在软弱地质条件下，由于“上部结构连接，下部结构不连接”的新、旧桥连接处理方式具有较高的经济、技术合理性，加宽改建高速公路中多采用这一连接处理方式。

由于旧桥长期处于工作状态，其地基的固结和基础的沉降在各种荷载长期作用下已基本完成，但桥梁加宽后，新桥基础在使用过程中由于过桥车辆荷载以及各种自然因素的影响，必定会产生沉降，如果新、旧桥沉降差超出一定的范围或产生明显的不均匀沉降时，就会产生桥梁病害，影响其正常运营或对桥梁整体安全构成危害。如何有效控制新、旧桥之间的不均匀沉降成为关键问题。

2 不均匀沉降控制方法

由于旧桥的沉降已经基本完成，控制新、旧桥之间的不均匀沉降实际上就是尽量降低新桥的沉降，将新桥的沉降量控制在合理范围之内。

2.1 对新建桥梁进行堆载预压

基础沉降的特点是前期沉降速度快，后期慢，通过预压可以加速基础的前期沉降。在新建的桥梁上部结构安装就位后，新、旧桥上部结构暂不连接，对新建桥梁进行堆载预压4～6个月，待完成大部分沉降后，再进行上部结构的连接。沪宁高速公路沿线位于软土地带，在扩建拓宽时，新拼宽部分采用摩擦桩，曾选择典型桥梁构造物桩基进行实际检测，检测结果发现，沪宁线沿线桩基础总沉降量在20 mm左右，延迟拼接6个月，通车后对桩基沉降进行检测，基础沉降差在3～4 mm左右。

目前桥梁堆载预压多采用砂袋预压，其运输和移动较为困难。桥梁预压水袋是较为理想的桥梁负荷预压的办法。预压水袋采用高密度聚乙烯制成，一般可重叠压二个能满足桥梁预压的吨位，完成预压测试方法简单，造价低廉，可以重复利用。

2.2 注浆法

注浆法是利用液压、气压或电化学原理通过注浆管把浆液均匀地注入桥梁基础地基中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，浆液将原来松散的土颗粒或破碎体胶结成一个整体，从而改善桩侧和桩端土的性质，提高桩侧摩阻力和桩端阻力，提高桩基承载力并有效降低桩基的沉降量。

注浆法沉降控制效果理想，但注浆受地质条件影响较大，质量不易控制，且造价较高。

2.3 增长桩长、增大桩径并严格控制桩底沉渣厚度

通过增加桩长可以提高桩侧摩阻力，并可以将桩端落在相对较好的持力层上，提高桩端阻力。随着桩径的增大，桩侧摩阻力和桩端阻力都有所提高。桩基承载力提高后，可有效降低桩基沉降。佛开高速公路扩建时，要求拼接加宽的桥梁桩基承载力按提高30%为控制原则。新桥桩基础与旧桥桩基础中心距不满足《公路桥涵地基与基础设计规范》的要求时，新桥桥墩下可设承台，增大新旧桥桩基间距。

在灌注混凝土时，如果孔底有泥土或膨润土之类的松软沉渣存在，将严重影响桩端阻力的发挥，增大桩基沉降，造成桩基承载力不足，构成上部结构产生过大沉降的隐患。因此在新桥桩基施工时，应严格控制桩底沉渣厚度。桩基施工时，严禁下放钢筋笼时晃动过大，应平稳、小心进行，以免钢筋笼碰撞孔壁，孔壁局部坍塌土掉进孔底，使孔底沉淀过厚。钻孔内的任何操作不得损坏成孔的孔壁，钻孔后应进行二次清孔，特别要求混凝土灌注以前清孔一次。佛开高速公路扩建时，要求选择较为合适的持力层，桩底沉淀土厚度按≤10 cm控制。

2.4 采用多节三岔(DX)挤扩灌注桩

DX桩是近年来新兴的一种变截面新桩型，其在预钻(冲)孔内放入专用的多节三岔(DX)液压挤扩装置，按承载力要求和地层土质条件在桩身适当部位沿水平方向挤扩出上下对称的扩大楔形腔或经多次挤扩形成近似圆锥盘状的扩大头腔，然后提离多节三岔(DX)液压挤扩装置，放入钢筋笼，灌注混凝土，形成由桩身、承力岔、承力盘和桩根共同作用的钢筋混凝土灌注桩。

DX挤扩灌注桩的扩径体不仅增大了桩身端承面积，同时对周围土体产生挤密作用，充分发挥了桩身、扩径体与土体的共同承载作用，承力盘腔的底面是向桩孔倾斜的坡面，水平倾斜角为35°，这就使得钻孔泥渣无法存留，从而保证从受荷一开始承力盘的支承刚度就能得以发挥;而底承力盘下面“桩根”的存在，更可消除钻孔泥浆沉淀对沉降的影响，因此沉降很小。

DX桩可在多种土层中成桩，不受地下水位限制，并可以根据要求采取增设分承力盘数量来提高单桩承载力，降低桩基沉降量，适应性很强。

实践表明，DX桩较传统桩能减小工后沉降30% ～70%，缩短工期30% ～50%，降低工程造价15% ～25%，是软弱地质条件下旧桥加宽很值得推广的一种桩型。