大贾庄铁矿跨河大桥桩基偏位的处理方法

彭静美

（唐山市交通勘察设计院有限公司，河北 唐山 063000）

1 工程概况

大贾庄铁矿跨河大桥位于河北省唐山市滦南县境内，跨越滦下河道，与河道正交，为矿区废料外运的专用桥梁，桥梁设计荷载标准为公路—Ⅰ级荷载的2.7倍，桥梁上部结构采用5～25m部分预应力混凝土连续箱梁；预制部分梁高1.6m、单片中梁宽2.4m、单片边梁宽2.7m，全桥横向布置5片梁，梁间设置0.6m湿接缝刚接。桥面全宽15m，具体布置为0.2m（钢护栏）+0.8m（尾矿管道铺设）+0.5m（防撞护栏）+0.25m（路缘带）+5.5m（行车道）+0.5m（双黄线）+5.5m（行车道）+0.25m（路缘带）+0.5m（防撞护栏）+0.8m（尾矿管道铺设）+0.2m（钢护栏）。桥面横坡为双向2%。桥面铺装采用12cmC40防水混凝土铺装+SBS改性沥青混凝土防水层+10cm改性沥青混凝土铺装。下部结构采用柱式墩台，钻孔灌注桩基础，每个墩台设置3根桩基，桩间距为5.2m。钻孔灌注桩和墩柱直径均为1.5m，桩长为32m和38m两种，墩柱位于河道的2号和3号桥墩墩柱4m高，1号和4号桥墩墩柱高1m，1～4号桥墩盖梁梁高1.4m，梁宽1.6m。因施工控制不当，导致4-1#桩基钢筋笼中心顺桥向3号墩侧偏位22.3cm，横桥向4-2#桩侧偏位12.1cm。发现桩基偏位时桥墩桩基已施工完成，柱及盖梁均未实施。4号桥墩一般构造如图1所示。

图1 原设计4#桥墩一般构造图

2 受力计算分析

2.1 计算参数取值

2.1.1 普通钢筋的材料特性

螺纹钢筋抗拉强度标准值：fsk=335MPa；螺纹钢筋抗拉强度设计值：fsd=280MPa；螺纹钢筋弹性模量：Es=2.0×105MPa。

2.1.2 混凝土相关参数

抗压强度标准值：fck=23.4MPa；抗压强度设计值：fcd=16.1MPa；弹性模量：Ec=3.15×104MPa；泊松比：vc=0.2；剪切模量：Gc=0.4Ec；线膨胀系数：αc=1×10-5；容重：γ=25kN/m3。

上述参数根据《钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）取用。

2.1.3 其他

桥梁安全等级：一级；桩基冲刷深度：1.5m；杆件计算长度系数：2。

2.1.4 计算方法

计算模型根据实际浇筑墩柱结构进行了简化，按单桩进行结构抗力检算。计算中只考虑恒载、汽车活载、温度力、制动力等因素的影响。计算中因桩顺桥向偏心而产生的恒载附加弯矩计入复合截面中，按承载能力极限状态基本组合对控制截面进行检算。通过软件计算可知，桥梁桩基上直接浇筑1m高的墩柱，再加大盖梁尺寸保证其与墩柱顺利相接，考虑到原设计时单柱柱顶竖向力约为6 350kN，顺桥向偏心22.3cm，横桥向偏心12.1cm，原设计支座中心位于墩中心，桩基偏位后，顺桥向的附加弯矩使4-1#桥墩桩基受力增大约1 420kN·m，考虑温度力、制动力、支座摩阻力等顺桥向水平力的作用，桩基极限弯矩过大，现配钢筋无法满足受力要求。

3 处理方法

3.1 方案比选

3.1.1 桩位纠偏

将偏位的桩基周围挖开，将混凝土向下凿除，检查下部的桩身及钢筋笼的轴线位置，最少拆除2m的桩基，若下部的桩身及钢筋笼的轴线偏位在规范允许范围内，那么上部的钢筋较直，上部按接桩处理，混凝土的强度提高一个等级。但是，桩身周围的土已经不是原状土，这一截接桩周围的土对桩基产生的是负摩擦，对桩基的承载力影响较大，必须进行验算。在凿除过程中，有可能对以下的桩基造成损伤，地面以下0～4m范围为桩基主要受弯范围，如果桩基有损伤，则影响桥梁的长期使用，而且浪费材料，影响工期。

方案优点：基本维持原设计。

方案缺点：返工工作量大，对于本桥桩基承载力相对减低，本桥为特载交通的桥梁，此种方法有安全隐患，不合适。

3.1.2 扁担桩处理或原位重钻

可以在偏位桩的两侧重新钻孔成桩，俗称“扁担桩”或原位用冲击钻将原桩毁除，按设计重新施工。

方案优点：容易保证质量，处理结果比较可靠，无风险。

方案缺点：返工成本大，返工工期长，每处理一根桩最少需要20d，加上强度增长期超过1个月。但本桥施工工期很紧张，不可能再补充钻孔施工来满足桥墩受力。

经项目四方研究决定利用已施工完成的4-2#和4-3#桩基，去掉原有4号桥墩1m高墩柱的设计，在桩顶原布置墩柱的位置增加12.2m×1.95m×1m的连梁来可靠连接4号墩的所有桩基，使三桩与连梁形成框架，共同承受盖梁往下传递的荷载，从而有效处理4-1#桩基的偏位，这样施工工期短，投资增加有限，虽然连梁与盖梁相接影响桥梁美观，但由于4号墩位于河岸地势低洼不平的位置，可以回填土方掩埋连梁达到桥梁整体协调的效果。偏位处理后桥墩一般构造如图2所示。

图2 处理后4号墩一般构造图（单位：cm）

3.2 处理方法要点

桩基施工时预埋有原墩柱钢筋，可作为桩基与连梁的连接钢筋，只需把钢筋掰成喇叭口状，并增加螺旋筋就可以保证桩基与连梁的连接。连梁底为地面，顶为盖梁底面，受力相对简单，只要能保证与盖梁可靠连接，基本不存在破坏的可能。所以在盖梁与连梁接触范围设置B16连接钢筋，伸入盖梁60cm，施工盖梁之前要对连梁表面凿毛处理，连梁施工完成后还需要做好土方的回填，保证连梁不外露，不影响桥梁的整体美观。施工中只要保证好以上要点的施工质量，4-1#桩基的偏位对桥梁的使用基本不造成影响。此桥现已通车一年，运营状况良好，未见有明显病害。

4 结语

采用连梁加固处理大贾庄铁矿跨河大桥桩基偏位的方法，不需拆除已施工完成的桩基，还可以利用原墩柱预留的钢筋，避免了材料的浪费，施工工艺相对简单、安全、经济，对其他类似需要处理加固的桩基具有很好的借鉴作用。

[1] JTG D62—2004，钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[2] JTG D63—2007，公路桥涵地基与基础设计规范[S].

[3] JTG D60—2004，公路桥涵设计通用规范[S].