桥梁桩柱连接处病害处理方法及质量检测研究

刘家耀

摘要：文章针对高速公路桥梁接桩施工后发现的大量桩柱连接处夹泥、露筋等病害问题，以实际工程为依托，通过分析桥梁桩柱施工完成后的现场地质条件，提出采用注浆加固桩顶周围土体的方法对不可开挖桩基进行处治;采用水中钢护筒浇筑混凝土外包的方法对水中桩基进行处治;采用开挖立模浇筑外包混凝土的方法对可开挖陆上桩基进行处治。并利用超声波等无损检测方法针对外包混凝土及结合面的质量进行检测，形成了针对外包混凝土质量的检测评定方法，可为该类桩基病害的处治及检测提供参考。

关键词：桥梁;桩基;桩柱连接部位;外包混凝土;检测方法;工程质量

Regarding the problem of mud and exposed ribs at pilecolumn joints after the construction of expressway bridge connection piles，relying on the actual engineering，and through analyzing the site geological conditions after the construction of bridge pile columns，this article proposes the method of grouting to reinforce the soil around the pile top for the treatment of nonexcavable pile foundation;it uses the method of inwater steel sleeve concretepouring wrapping for the treatment of inwater pile top;uses the method of vertical form excavation and wrapping concrete pouring for the treatment of excavable land pile foundation.It also uses the nondestructive testing method such as ultrasonic wave to inspect the quality of wrapping concrete and connecting surface，thus forming the inspection and evaluating method for the quality of wrapping concrete，which can provide the reference for the treatment and inspection of similar pile foundation disease.

Bridge;Pile foundation;Pilecolumn joint;Wrapping concrete;Inspection method;Engineering quality

0 引言

橋梁在公路工程建设中发挥着极为重要的作用，桩柱是桥梁工程的重要组成部分，桩柱质量直接影响着桥梁的质量和运营安全[1]。由于施工队伍的水平差异、桥址位于有腐蚀性水域及长年累月水流冲刷，有部分桥梁桩柱出现钢筋混凝土保护层厚度不足、钢筋外露、桩基偏位、桩身缺陷、缩径及桩柱衔接不良等质量问题[2]。虽然桩、柱钢筋混凝土保护层厚度、钢筋锈蚀电位、桩基偏位、桩身完整性、桩身强度、单桩竖向承载能力及单桩水平承载力等指标都有完善和先进的检测技术[3]，但桥梁桩柱连接处病害的处理方法及质量检测技术仍未广泛应用。本文着重介绍桥梁桩柱连接处病害处理方法及质量检测技术的相关经验在桥梁工程中的实际应用。

1 桩柱连接处病害形式及成因分析

桩柱连接处病害的形式有钢护筒锈蚀、桩柱混凝土保护层剥落、钢筋锈蚀、桩柱连接处结合面不密实等。桩柱连接处病害成因有很多，最主要的是施工质量和外部原因。施工质量原因主要表现为：（1）在施工过程中桩顶浮浆未完全凿除就对墩柱进行混凝土浇筑，造成桩柱连接处结合面不密实;（2）施工混凝土质量性能差、凝结不良好，造成混凝土保护层剥落、漏筋、缺损等病害。外部原因主要是未进行防腐设计的桩柱位于有腐蚀性水域及长年累月水流冲刷导致混凝土剥落、钢筋外露并锈蚀，或者被往来船只刮碰未能及时修复致使混凝土破损等。桩柱的病害会影响桩体截面受力，降低其抗压和抗弯能力[1]。

2 桩柱连接处病害处治方法

2.1 高压旋喷注浆处理法

对于岸上墩采用高压旋喷注浆处理桩柱衔接处病害，处理高度为桩系梁底上下各1.0 m，共计2 m范围。注浆处理钻孔及压浆机械需要在桩周围形成宽≥2.0 m、净空高度≥3.0 m的平台，需先将桩边坡整理出相应的平台。桩周以外30 cm布置注浆孔，孔间距为60 cm，桩基系梁部位不布置灌浆孔。注浆孔深度为桩系梁底标高以下1.0 m，灌注范围为桩系梁底上下各1.0 m，共计2 m范围，注浆高度范围以上的注浆孔，需要用水泥浆灌注密实。施工工艺流程为：测定孔位→钻机就位→插管→喷射作业→冲洗→移动机具。注浆处治方法如图1、图2所示。

对于水上墩采用在桩柱衔接段设置钢护筒的施工方法，将桩基衔接处表面的水生物和松散混凝土清除干净，露出新鲜混凝土，要求清除混凝土不能超过其钢筋保护层厚度。将加工好的两块半圆形钢模板包住桩基，钢模板内侧与桩基表面间距15 cm，在两块钢模板锚固翼板之间需设置橡胶防水材料。在输送混凝土时由潜水员将导管送至新加钢护筒底部才开始输送，然后根据混凝土的流量慢慢提升导管，每根桩基至少设置两根混凝土输送导管，均匀分布于桩基两侧，混凝土输送时同时提升。外包钢护筒下沉至确定高程，不能采用振动法下沉，可采用压重并辅以潜水冲坑法或高压水枪冲射进行下沉作业。浇筑水下混凝土的搅拌机能力，应满足外包混凝土在规定时间内浇筑完毕。混凝土如果间隔浇筑，时间间隔不得长于混凝土的初凝时间。水下混凝土的输送机具宜采用混凝土泵车，距离稍远的宜采用混凝土搅拌运输车。采用普通汽车运输时，运输容器应严密坚实，不漏浆、不吸水、便于装卸，混凝土应不离析。

2.2 外包混凝土加固法

当桩柱连接处发现病害，应及时对病害进行处治，清表、凿毛并修复，另外还应进行外包混凝土的加固处理。首先，支立模板前先将桩柱接缝周边的附着物浮浆、夹杂的砂浆、石块等杂物清理干净，外包混凝土采用圆形或方形截面，强度标号采用C35，接缝以上高度为20 cm，最小净边距为15 cm;接缝以下视桩顶崩边程度及缺陷范围现场确定。最小高度≥20 cm，外包混凝土应按结构混凝土养生要求进行养生。桩柱连接部位外包混凝土示意图如下頁图3所示。

3 桩柱连接病害处治后外包混凝土质量检测评定

3.1 检测内容和方法

桩柱连接病害处治后外包混凝土检测内容为外观检查、尺寸测量、混凝土强度[4]及碳化深度检测、超声波检测混凝土结合面质量[5]（见表1）等。其中，结合面质量采用超声波对测法和斜测法相结合的方法进行检测。对测法就是在测位两个相互平行的测试面上分别画出等间距网格线进行对测（见图4）;斜测法就是在测位两个相互平行的测试面上分别画出网格线，在对测的基础上进行交叉斜测（见图5）。测量超声脉冲波在混凝土中的传播速度、首波幅度和接收信号主频率等声学参数，并根据参数及其相对变化，来判定桩柱连接处及桩柱连接处外包混凝土结合面的缺陷和损伤情况。

3.2 质量检测评定

超声波检测混凝土结合面质量数据处理及判断[5]：

（1）将同一测位各测点声速、波幅和主频道分别进行统计和测定。

（2）当测点数无法满足统计法判断时，可将T-R2的声速、波幅等声学参数与T-R1进行比较，若T-R2的声学参数比T-R1显著低时，则该点可判断为异常测点。

（3）当通过结合面的某些测点的数据被判为异常，并查明无其他因素影响时，可判定混凝土结合面在该部位结合不良。

根据某桥梁两根桩柱外包混凝土的测量结果进

行质量检测评定，1#桩各项指标均已达到设计要求。2#桩波形不规则、声时滞后、频率变大，难以判断首波位置，因此判定为桩柱连接处或桩柱外包混凝土与桩柱混凝土结合处不密实。具体检测数据见表2桩柱外包混凝土检测结果汇总表。

1#桩与2#桩超声波检测结果图像对比见图6和图7。仪器参数同样设置为：采样长度512 kB，间隔1.0 us，增益800 dB，高通20.00 kHz，低通50 kHz，混凝土表面均干燥、光洁。由检测结果可知，2#桩桩柱连接处或桩柱外包混凝土与桩柱混凝土结合处不密实，需重新清表、凿毛并进行外包混凝土的加固处理。

4 结语

桩柱连接部位有病害时，可采用外包混凝土的方式处理。为保证桩、柱的质量，处理完之后还应进行外包混凝土质量检测。通过检测可反映出外包混凝土外观、结构尺寸、混凝土强度、结合面质量等参数，根据检测数据结果对其质量进行评价。本文研究结果表明，桩柱连接处病害的形式有钢护筒锈蚀、桩柱混凝土保护层剥落、钢筋锈蚀、桩柱连接处结合面不密实等。针对此类病害的处治，对于无法开挖至桩顶的情况，岸上墩可采用高压旋喷注浆加固桩柱衔接处土体的方式;水上墩可采用在桩柱衔接段设置钢护筒进行混凝土外包的方法进行处治;对于可开挖桩墩，可采用直接开挖立模浇筑外包混凝土的方法进行处治。处治完成后可通过检测外包混凝土强度、外观、结合面质量等进行质量评定。

参考文献：

[1]陆普青.桥梁水下桩基腐蚀病害及处治措施[J].西部交通科技，2011，51（10）：53-56

[2]邓少伟.“夹克法”在预防修复水下墩柱病害中的应用与展望[J].广东土木与建筑，2018，25（12）：69-71

[3]亚森·肉孜，陈光亮.桥梁水下桩头缺陷修复加固工程技术分析[J].内蒙古公路与运输，2015，146（2）：48-50

[4]JGJ/T 23-2011，回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[S].

[5]CECS21-2000，超声法检测混凝土缺陷技术规程[S].