桥梁工程施工中的桩基加固技术研究

摘要：我国经济发展的持续繁荣带来了公路建设业的迅猛发展，而桥梁设施是公路交通网中的关键组分，其质量的优劣在很大程度上决定着路桥设施运行寿命及安全。如今多数路桥工程建设中均暴露着桩基构筑过程中的缺陷问题，其中有不平衡下沉等情况，对此多采用的桩基加固工艺是微型桩固化过程。文章对桥梁工程施工中的桩基加固技术进行研究。

关键词：桥梁工程施工；桩基加固技术；公路交通；路桥建设；不平衡下沉 文献标识码：A

中图分类号：U443 文章编号：1009-2374（2016）09-0096-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.046

伴着经济规模的扩大和经济快速发展的需求，同时也由于汽车制造技术水平的提升，持续增多的重型货车及私营运输车辆给公路交通设施带来了前所未有的压力，其重点表现在汽车载荷超重、外形尺寸超大，由此给公路及桥梁建设造成了更为严格及更高水平的性能要求。本着充分保障公路运输安全及满足汽车驾驶舒适度的要求，特别需要将现有的路桥桩基实施固化过程。重点是那些运营时间很长，并且严重地暴露出多种隐患及病害的老旧桥梁，要侧重地给予整体的加固与检修，从而能切实保障重载汽车在驶过桥梁时的安全性能。在此，笔者重点探讨了桥梁工程建设中桩基加固的工艺过程，且将微型桩基础固化工艺作为施工例证，阐释了桩基固化的作业流程。

1 桥梁工程施工中易出现的质量缺陷

1.1 立桩基础下沉

立桩基础区域沉入的工程废渣没有完全清除干净，沉渣层厚度过大，很可能导致立桩基础下沉。在立桩基础下沉过程还未造成顶部连续梁的断裂时，此时，因为桩基的承压能力不足以支撑上部梁体施加的重力负荷，故需要对桩基实施稳固化处理过程，从而抑制桩基连续沉陷趋势。在此基础上，还要上顶梁体使其完全复原到以前要求尺寸，完全消除因为桩基下沉引发出的施加于梁体本身的新生应力，以免出现梁体开裂事故，且有效保障工程的安全耐用。再有一种现象即为桩基起初设计结构不符合工程要求，在相同连续横梁下部选用了相异的桩基础结构，立桩基础的失均衡下沉状态极易导致施加于连续梁体的次生应力出现，而且可能在工程设计时将本施工区域地质岩体摩阻指数选取略大（选取规范中的最大数值），摩擦桩区段长度略短。

1.2 施工中灌注桩易出现的问题

在桥梁工程的施工作业中，采用灌注桩模式的桩基础构建方式系跨水桥施工过程中最为常用的施工模式，因而其最易发生的工程质量缺陷重点体现在水泥结构松散、出现蜂窝、产生气孔等不正常情况。在水泥灌注过程中立桩本体产生离析透气现象，水泥本体内部出现松散气眼、沙窝等不利情况。另外，立桩基础松软，沉淀层尺寸过大，桩基清孔不完全，软淤泥沉降物被掩埋在水泥构架下部，立桩端部不紧密坚实，刚度差；浇筑水泥到立桩顶部时，承载力不够，一些泥浆掺入或因为立桩顶部不坚实，进而导致立桩基础构建质量达不到设计标准。在实施水泥浇筑环节中，产生导管漏水、阻管、坍落气孔等异常情况以及水泥浇筑缓慢，致使起始浇筑水泥已发生初级凝固，因而其流动能力差，后续浇筑的水泥冲坏顶层而上长。浇筑过程中出现小部分区域塌壁现象，由此导致在两个水泥层间混有泥渣杂料，甚至使整个桩由于混有泥渣而出现断桩情况。

2 微型桩固化工艺

桥梁施工作业中常用的微型桩是属于一类直径较小的钻空型立柱桩，其特点是能够完全满足于桥梁工程施工作业中的桩基加固过程。利用此类微型桩的桩基加固工艺是采用地质类钻探设备实施钻孔作业。参照相异的工程地质结构，适合运用干式钻孔或连续泥浆灌注护壁钻孔两种类型。如果运用连续式泥浆灌注钻孔模式，待其钻到预订深度值时，再利用冲水方式进行钻孔等清洗工作；如果运用干式钻孔工艺，那就必须重复提钻实施清孔过程。进行完清孔作业后，要马上装入设筋框架及灌浆引管。至于带筋钢笼应当参照拟定的不同用途而进行制作。当需用的孔眼直径较大时，应选取钢筋笼模式；在需要较小孔径的孔眼时，选用单条钢筋。在进行完上述作业程序后，实施压力型灌浆过程。适宜先往孔内放入直径为13厘米的碎石块，尔后往钻孔内浇筑均质水泥灰浆或混凝土砂浆，亦适合采用不往孔内投放碎石方式而单纯地往孔中依托外界动力压入方式浇灌混凝土砂浆。

3 桥梁建设中微型桩加固施工工艺的特征

第一，采取微型桩加固工艺能够促使构建成特定模式的、呈现网状排列的微型桩模式，此类由数个微型桩构建成的作业模式，能够非常有效地增强桥梁桩基础的负荷功能，而且所有单桩都能同时负载施加于其的各类应力负载，且显现出理想的固化作用。

第二，桥梁施工中的微型桩桩基固化工艺能够实现恰当的桩具排布作业，且工序过程比较简便、技术比较先进，作业过程中所利用的操作器具短小精悍，故其作业过程成本投入较少，而且适用范围广，在多类地质结构中的路桥桩基固化过程中均适合应用。

第三，桥梁施工中微型桩基固化工艺在具体工程运用中所获得的固化效果极为明显，实施的桩基固化工序结束后，所构建桩基结构的负荷性能更加强势和优越。采用微型桩基固化工艺对桥梁项目建设工程的立桩基础实施固化过程，能够大幅度增强桩基的载荷性能，取得更为牢靠的固化质量。

4 钻孔灌注桩加固原理及处理方法

4.1 优化持力层条件、增强桩的承载力

在钻孔灌注桩的施工作业环节中，桩底负荷、桩体表皮、土层移动均和桩基的负荷功能存在着极为密切的作用关系。而且要实现大幅度增强立桩的负荷功能，对其桩基的注浆过程即需要赋予超高的输送压能差，进而促使得浆料可以在振捣器附近区域将桩边土层实施泥土下压开裂、开裂缝隙渗氮、裂缝填充浇筑、桩边土层压实、桩土固结的过程，以便将桩基附近的松散的砾石、土壤颗粒都通过该方法胶结成为一片高强度的泥土，从而在提高桩基附近承载层自身的力学性能和物理性能的同时，也有效地提升了灌注桩的承重能力，保证了桩基的加固质量。

4.2 增加桩侧摩阻力

钻孔灌注桩以及灌注桩底部这两者之间所存在的差距，就是下桩侧模阻力大小的首要因素；装挡泥桩通过与桩体周围的土层结合，有效地降低了摩擦系数，同时也降低了桩侧的摩擦阻力。桩底的高压注浆以及浆液都是沿着桩土与桩体界面，不断进行扩散、填料，水泥综合影响等因素来置换并且填补两者之间的空白，使得桩侧的摩阻力有了极大的提升；浆料水平渗入到桩侧土之后，也能够起到极好的直径桩效应，极为有效地提升了桩体地层的应力效应以及荷载的传递特性。

4.3 压浆参数的选取

灌浆参数中主要包括水灰比、注浆压力、注浆压力终止等。在进行桩基施工的过程中，必须要结合以往的施工经验来进行参数的预设，之后再根据该预设参数设置，进行桩测试工作，桩测试全部完成之后，其数据都必要达到建造之初所设计的强度，并进行静载试验，最后测试各项参数。

严格按照规范要求，进行水泥净浆配合比设计，确定理论配合比，并进行相关的检验。泌水率最大不得超过3%，拌合后3h的泌水率宜控制在2%，24h后泌水应全部被浆吸收。水泥浆液从拌制到使用的最长时间，应通过试验来确定，一般不得超过2～3h。

5 运用微型桩固化工艺加固桥梁桩基结构时应关注的问题

在桥梁工程建设过程中，运用微型桩固化基础工艺实施桩基固化作业时，因为现时桥梁结构在以前较长时间服役过程中已出现了很多质量缺陷，因而在针对其实施固化工序过程时，应着重考量的关键事项必然是：怎样运用桥体桩基固化工艺来改善桥梁设施的总体品质及车辆运行承载功能。在此基础上，当运用微型桩固化工艺对路桥项目建设过程中的桥梁桩基实施固化作业时，即应充分关注如下四个关键事项：

第一，在开始实施整体桩基固化工序作业之前，有关工程质量监督管理者应当仔细审查本工程项目的施工图纸，且完整交付给施工单位其所拟定的施工工艺方案，实施技术交底工作。

第二，应切实保障在实施桩基固化工序过程中所用各种工程材料的质量和性能指标完全达到规定要求。

第三，必须严格控制施工作业质量，把好工程材料的购入和验收关，对实施固化工艺作业过程中应展开对整个施工流程的监控，真正使施工作业过程达到工程建设标准要求。

第四，应切实做好桥梁土建工程施工作业质量的监控工作，掌控好水泥配制的各种组分所占比例，确保浇注水泥施工过程的人机操作和维护工序能够安全进行且质量达标，保证工程建设材料的性能指标和内在质量，从而圆满实现整个路桥项目建设按施工质量要求顺利施工。

6 结语

总之，桥梁工程桩基固化工艺是一种利用广泛、效果优良、操作简便的公路桥梁桩基加固工艺，其固化工序实施的效果好坏是决定桩基固化质量及路桥运营性能的瓶颈性因素。在公路桥梁项目的施工作业进程中，出于全面保障桥梁项目建设过程中达到桩基稳固的目的，确保工程设施的安全性，务必在整体分析各种相关质量因素的基础上，慎重选择科学、恰当的桩基固化工艺方案，以便实现优质的桩基质量，而且须大幅度增强桥梁的荷载功能，最后实现完善桥梁运营质量的目的。

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作者简介：常春振（1982-），男，山东聊城人，供职于山东鲁桥建设有限公司，研究方向：公路桥梁施工技术。

（责任编辑：王 波）