软土地基桥梁下部结构纠偏措施应用与研究

邢涛

（天津城市基础设施建设投资集团有限公司，天津 300042）

1 引言

某项目跨河设置桥梁两座，1 号、2 号桥与河道正交。桥梁跨径布置为3×20 m，河中设两个桥墩，河岸设两个桥台。上部结构采用后张法预应力混凝土简支空心板梁，跨径20 m，梁高0.95 m，每片梁中心梁距为1.25 m。桥墩采用桩接柱排架墩形式，桩基础采用钻孔灌注桩，桩径为1.2 m，立柱采用直径为l.0 m 的圆墩，桥墩顺水流方向布置，立柱上接钢筋混凝土盖梁，盖梁高度为1.2 m，顺桥向宽度为1.7 m。桥台采用埋置式桥台，桩基础采用直径为1.2 m 的钻孔灌注桩。图1 为桥梁剖面示意图。

图1 桥梁剖面示意图

桥梁完成立柱浇筑后，采用抱箍法进行跨河1 号桥、2 号桥盖梁施工，施工期间对立柱位置偏差、盖梁模板偏差进行复测，平面位置最大偏差值5 mm。盖梁浇筑完成，达到设计强度的75%后，拆除盖梁底模和施工平台。分层对河道的堤岸进行填土工作，并进行了河道片石护砌施工。在准备上梁的前一周对2 号桥1 号墩、2 号墩盖梁进行复测，发现盖梁均有向河道内倾斜现象：1 号墩盖梁角点最大位移量为0.034 m，最小位移量为0.021 m；2 号墩盖梁角点最大位移量为0.070 m，最小位移量为0.034 m，经多天观测，偏移趋于稳定。

经组织专家对工程进行现场排查，本项目灌注桩均为Ⅰ类桩，桥立柱混凝土28 d 强度报告、盖梁使用钢筋原材质量、混凝土28 d 强度均满足设计要求，施工时的桩位、立柱及盖梁的偏差均符合规范要求[1]。

由此分析，上梁前盖梁偏移非施工质量问题，分析本项目的勘察资料后，一致认为该项目位于软土地基，墩柱系河堤岸填土、施作堤岸护砌及河底施工扰动导致地基表土下10 m 厚的淤泥质黏土液化，侧向土压力挤压变形，从而导致墩柱发生偏移。

发生偏移后，进行了偏移后桥梁下部结构的质量鉴定。经鉴定，偏移后工程的质量完好，可通过纠偏达到规范要求后，继续投入使用。如何在工程施工过程中通过软土地基桥墩纠偏技术的应用与研究，采取适当的技术措施、合理确定施工参数，采取监测预控和治理措施采取有效的措施对桥梁下部结构进行纠偏，在本项目中被提上了议程。

2 纠偏方案

经专家分析后拟对桥梁采用桥墩后挖土卸载、桥墩立柱设置旋喷桩[2]以及立柱端顶牵引注浆加固3 种方式进行纠偏。

结合现场实际情况，先后采取桥墩后挖土卸载、桥墩立柱设置旋喷桩以及立柱端顶牵引注浆加固3 种方式进行纠偏。

2.1 桥墩后挖土卸载

方案确定后，对2 号桥1 号墩单侧开挖宽约4 m，深约2 m 土坑进行土体卸荷，1 号桥2 号墩、2 号桥2 号墩距离化工制成品运输管线较近，且2 号桥2 号墩上有10 kV 架空电缆，1 号桥1 号台距电缆入地位置较近，均不具备大面积挖土卸载条件。

两天后，经施工单位与监理复测，2 号桥1 号墩盖梁角点最大累计位移量为43 mm，最小位累计移量为12 mm。

2.2 旋喷桩加固

根据专家论证结果，对桥梁立柱施工区域内的施工高压旋喷桩，通过旋喷桩成型时土体的膨胀，对墩柱的桩体进行侧向挤压。根据测量监测数据，选择合适的加固挤土方向，距构筑物1.9 m 进行放样施工。具体参数控制见表1。

表1 高压旋喷桩施工参数

对跨河1 号桥、2 号桥进行高压旋喷桩土体加固挤密，其中，2 号桥1 号墩平面位置向设计位置恢复2 cm，其余墩柱均无明显变化。

2.3 墩柱顶水平牵引配袖阀管注浆

2.3.1 牵引施工

在主动土压力一侧16 m 处顺桥向对应立柱处进行土体夯实，随后均设置2 根HN700 mm×300 mm×13 mm×24 mm 型号的H 型钢（平面位置偏移较大处布置3 根H 型钢），一丁一顺布设，嵌固深度12 m，使用钢丝绳缠绕柱子，采用木楔子隔离柱子与钢丝绳进行连接。

使用倒链与直径24 mm 的钢丝绳连接工字钢与横梁进行牵引，去除沿倒链方向下方土体，使倒链呈悬空状态。

设置拉力计进行拉力检测，同时施加拉力，每牵引完成一次进行保压观察，立柱有移动时便不再加压，直到不再移动再施加拉力。

在立柱顶部及底部布设观察点，时刻监测立柱位移情况，按照10 mm 步长进行控制，防止移动过快造成二次损伤。纠偏过程中，由专人观察立柱表面及盖梁连接处是否有裂缝产生，随时向值班领导汇报情况，操作过程确保同步、协调。

根据设计单位提供被动土压力值及单桩所能承受拉力值，采取水平牵引方式进行桥梁下部结构平面位置调整，跨河1 号桥、2 号桥4 个墩柱均采用墩顶水平牵引措施。

采用倒链、钢丝绳进行立柱顶部牵引施工时，测量人员对盖梁位置进行监测，牵引施工分阶段进行，单次复位距离不超过5 mm。

2.3.2 立柱周边加固处理

根据本项目地质勘察资料，结合现场实际情况，进行墩柱顶水平牵引过程中，采取地表袖阀管注浆加固方式对立柱缝隙周边地层进行加固，注浆加固的主要目的为：对立柱与土体缝隙附近及以下地层进行充填、挤压加固，提高土体强度和整体性。注浆孔沿河道设置，纵向间距4.2 m，距离墩柱1 m，注浆孔深10 m。

注浆加固采用袖阀管分段后退式注浆工艺，注浆分段长度为50～80 cm，注浆材料为水泥水玻璃双液浆。袖阀管注浆法使用的注浆工具为“袖阀管”，袖阀管为内径50～60 mm、一次性使用的塑料管由两部分组成，注浆段为带射浆孔的花管，注浆段以上为实管[3]。花管每隔33 cm（即每米3 组）钻一组（6～8个孔）射浆孔，射浆孔呈梅花形布设，其外为长5～8 cm 的橡皮袖阀包裹。

袖阀管注浆法的基本施工工序可分为泥浆护壁成孔、浇筑套壳料、下袖阀管及固管止浆、注浆等步骤，如图2 所示。

图2 袖阀管注浆工艺施工工序

3 纠偏数据分析

3.1 挖土卸载纠偏

2 号桥1 号墩挖土卸载面积较大，采用挖土卸载纠偏方式可进行有效桥墩位移纠偏，但需进行大面积开挖卸载，其余桥墩由于距离地下管线较近，地面有架空电缆原因，不具备大面积挖土卸载条件对其余桥墩纠偏效果不明显。

3.2 旋喷桩加固纠偏

2 号桥1 号墩进行旋喷桩加固后，桥墩复位虽有效果，但一段时间后，位移量恢复至旋喷桩施工前，且其余桥墩进行旋喷桩施工后无明显变化，旋喷桩加固不能恢复河底土体与河岸土体平衡力逐渐平衡。

3.3 立柱顶端牵引配袖阀管注浆纠偏

采用立柱顶端牵引配袖阀管注浆加固方式进行桥墩纠偏，通过施加与主动土压力方向的拉力，同时对墩柱下部结构土体缝隙附近及以下地层进行充填、挤压加固，该方法可有效进行桥墩复位。

3.4 反向加压纠偏

河道恢复通水后，跨河1 号、2 号桥桥墩均出现少量复位现象，河道通水后河内水对河底土体产生向下压力，促使桥墩少量复位。

综上措施，跨河1 号桥、2 号桥桥墩采用不同的纠偏方式进行桥墩纠偏过程中，对桥墩采用全站仪进行监测，最终桥墩已复位，复位后桥墩最大偏差19 mm，满足规范要求。复位后桥墩位置偏差及监测数据汇总见表2。

表2 复位后桥墩位置偏差及监测数据汇总表

4 纠偏后对桥梁下部结构的检测

跨河1 号、2 号桥桥墩复位后，委托检测单位对桥墩处灌注桩完整性再次进行检测。采用双速度低应变法检测基桩技术进行灌注桩完整性检测，经检测跨河1 号、2 号桥桥墩灌注桩完整性满足要求。

桥墩纠偏复位后通过对灌注桩、立柱完整性进行检测，检测结果灌注桩均为Ⅰ类桩，立柱表面无裂缝，表明桥墩纠偏施工对桥墩结构无影响。

5 预防软土地基桥墩位移的措施

针对影响桥墩位移的几个因素及软土自身特点，防止桥墩位移可从以下几个方面加以防治：

1）采用溜坡式、搭板式、箱式等轻型桥台，可以平衡部分或大部分桥台后的土压力，减少土压力对混凝土结构的影响。

2）增加桥长，降低桥台标高，即减少了桥墩侧向填土高从而减小土压力。

3）采用增加系梁或承台等下部构造，使下部结构整体受力，从而减少软土地基对结构的影响

4）改进施工工序。为了在架梁前减少施工对地基产生的扰动，可先施作桥面，待桥梁体系稳定后，再进行河道堤岸及护砌的施工。

6 结语

在工程施工过程中，通过挖土卸载、旋喷桩加固及立柱顶端牵引配袖阀管注浆3 种纠偏措施纠偏后，桥梁下部结构的纠偏均达到了一定的效果，其中，卸土纠偏和立柱顶端牵引配袖阀管注浆纠偏效果最为明显。本项目纠偏的成功，解决了公共安全及施工安全问题，保证了项目整体施工工期计划。

虽然桥梁工程纠偏施工尚处于起步阶段，但本项目的纠偏措施应用及研究的成果，可为后续桥梁工程的施工提供可借鉴的经验。