墩台基础是桥梁的重要组成部分，是直接承受桥梁上、下部结构荷载，同时又将荷载传递给地基的受力构件。在长年使用过程中，由于设计、施工或使用上的原因及自然界各种因素的影响和超重车辆过桥的经常化，桥梁基础在建造过程中或建造后经过多年的行车作用，将会出现不同程度的损坏，产生各种缺陷。对于桥梁基础的不同程度损坏、缺陷，如不及时处理，势必危及行车安全，给人民的生命财产造成危害和损失。为此，如何对病害桥梁进行改造就显得尤为必要，为了避免拆除重建，减少投资，充分发挥现有公路基本设施的经济效益和社会效益，本文着重提出一种利用锚杆静压桩对桥梁基础进行加固维修方法，以确保行车安全，延长桥梁使用寿命，这样做的优点是不中断交通，操作范围小，净空高度要求低，施工方便，机械简单，工期短，工艺先进，价格低廉。锚杆静压桩是一种利用钢筋混凝土平台自重，利用液压千斤顶顶进原理，把预制的钢筋混凝土短桩一节一节压入土基中，并牢固连接，再把平台与旧基础锚固连接，使之共同受力，是以很少的静压力而获得较大承载力的一种施工工艺。

 

　　2锚杆静压桩加固基础的结构作用机理及设计规则

 

　　2.1加固条件

 

　　采用锚杆静压桩加固桥梁墩台基础，一般是因为墩台基础在设计或施工中存在某些缺陷，对地基的实际承载力估计不足，已发生构筑物正常使用时所不允许的下沉，或者是因为使用条件改变，如荷载等级提高，使地基承载能力不能适应。

 

　　2.2加固方法

 

　　在墩台基础的襟边或底板下施以静压桩，使之与原基础连成整体，并共同受力，以增加地基的承载力，达到加固的目的。

 

　　2.3结构的作用机理

 

　　采用静压桩对旧桥墩台进行加固时，桥梁的全部重量都是压在原来的地基上的，地基是在承受着构筑物已有的全部重量的情况下进行加固施工的，因此，若被加固的桥梁构筑物没有受到新的荷载作用，静压桩最初是几乎不受力的。只是由于时间的推移原有地层在恒压力的作用下，土体产生徐变或滑移，使原土体承受的一部分压力转移到刚性较大的静压桩上。但这种转移是不大的，因此，只有构筑物新增加荷载时，才为静压桩所承受。总的说来，用静压桩加固后的地基基础，具有以下特点：

 

　　①静压桩和原土层地基共同受力。

 

　　②静压桩的形变模量较土基大好多倍。

 

　　③静压桩和土体的受力在时间上不同步，一般是土体已达到或接近其极限强度后，静压桩才进入工作状态。

 

　　2.4锚杆静压桩的设计

 

　　单桩竖向极限承载力标准值

 

　　锚杆静压桩与其他各类桩一样，压入地基后依靠桩周与土体摩擦和桩端平面处的容许承载力组成单桩竖向承载力，根据地基土的特性和桩长即可按《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)的要求设计：

 

　　Quk=u6qsikli+qpkAp

 

　　式中Quk——单桩竖向极限承载力标准值；

 

　　u——桩身周长；

 

　　qsik——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；

 

　　li——桩穿越第i层土的厚度；

 

　　qpk——极限端阻力标准值；

 

　　Ap——桩端面积。

 

　　压桩力

 

　　根据《锚杆静压桩技术规程》(YBJ227-91)：

 

　　Pp=KpQuk

 

　　式中Pp---设计最终压桩力(kN)；

 

　　Kp---压桩力系数，与土质、桩材、桩截面形状、压桩速度等因素有关，可根据试验确定。一般在粘土中取115，在黄土或填土中取210。

 

　　2.5设计规则

 

　　使用静压桩加固桥梁基础的设计，首先必须分析桥梁病害情况、目前基础的现状及土基的承受能力。其次用地质钻探的方法确定基岩或硬层的深度，并分析各层土体的力学性能。再按照静压桩加固基础的力学作用机理，对基础进行加固处理，合理布置桩位、桩距、桩径及桩的深度，设计时还要考虑基层的深度，若基岩较浅，可设计为支承桩，若基岩较深，则设计成摩擦桩。最后，在设计时还要特别注意静压桩与旧桥基础的连接，这里关键是要让新旧基础共同受力，使之相互锚固、咬合，起到一个整体作用。

 

 

　　3.1锚杆静压桩的设备装置

 

　　3.2施工工艺流程

 

　　施工工艺流程：定位→开凿桩位孔及锚杆孔→锚杆加工制作及埋设(桩段制作)→桩位孔及锚杆养护和保护→安装压桩反力架→第一节桩就位、校正→压桩→深度及压力值记录→下节桩就位、校正→硫磺胶泥或焊接接桩→压桩→…→压桩到设计要求→最终深度及压桩力验收→拆除压桩反力架→切割桩头→清孔(配制微膨胀早强混凝土)→封桩。

 

　　3.3施工步骤

 

　　根据钻探资料了解压桩地区的土壤情况及压桩阻力，并做好施工的各项准备。按照设计图纸预制各节锚杆桩，预制时锚杆孔位置要准确无误。对加固部位的土层进行整平后，按照图纸要求现浇钢筋混凝土平台，平台上要预留桩体孔位，并预埋压桩设备各固定件。安装压桩设备，按照压桩施工程序进行各节桩的施工。接桩要求采用硫磺砂浆接桩、锚杆咬合。在压桩过程中，装在梁柱内的压力表必须正确反映每根桩的压力值。静压桩施工完后要把桩头的混凝土打碎，露出钢筋，再浇筑承台，并与旧基础锚固连接。

 

　　3.4施工注意事项

 

　　压桩过程应尽量避免中途停歇，如必须停歇时，应尽可能减少停歇时间。

 

　　插桩初压即遇有较大幅度的桩尖走位和倾斜，虽然采取强制固定措施，但仍不见效时，必定是桩尖下遇有障碍。须将桩拔出，清除障碍物后，回填土重新插桩。

 

　　压桩过程中，当桩尖碰到夹砂层时，压桩阻力可能突然增大，甚至超过压桩能力，使压桩机上抬，这时可以最大的压桩力作用在桩顶后，采用停车“进一进”的方法，使桩有可能缓慢穿过砂层。

 

　　应做好每根桩的压桩记录。

 

 

　　如汕头某桥为单孔20m，T梁简支桥，下部为石砌U型台。由于经济的发展，通往该线的车辆增多，且大型超重车辆经常光顾该桥，造成桥梁不堪重压出现险情，基础下沉、变形，影响结构的正常使用，为了解决行车安全和保护人民的生命财产安全，市政府决定对该桥梁基础进行加固处理。改造方案经多方比较，在不中断交通的前提下，决定采用锚杆静压桩进行处理。经过近3年的行车观察，桥梁的下沉变形病害得到了有效的控制，整个桥梁使用正常。这说明锚杆静压桩加固桥梁基础实践是成功的，也充分体现了它良好的加固效果和各种优点。

 

 

　　基础损坏的修复方法有二种，一种是拆除重建，一种是维修加固，而维修加固能充分体现花小钱办大事的设计准则，这正是桥梁加固技术应用的魅力所在。采用锚杆静压桩加固墩台基础技术具有以下优点，是值得推广的：

 

　　采用锚杆静压桩加固基础，能迅速阻止基础的沉降，该方法对施工时不能停产或搬迁的工程进行补强有独到之处，值得进一步推广。

 

　　该方法传荷过程和受力性能明确，能测得每根桩的实际承载力和桩的入土深度，施工质量有可靠的保证。

 

　　压桩施工过程中无振动、无噪音、无污染，可在狭小的空间进行压桩作业。

 

　　施工机具设备投资小、轻便灵活、施工方便、作业面小、能耗少，所以加固费用低，具有较好的经济效益。