桥梁地基基础加固维修养护措施的探讨

来源:用户上传      作者:雷忠明

　　摘 要：公路建设离不开桥梁工程，日常道路运营经常性的超负荷毁坏现象更离不开桥梁工程，于是对桥梁维修加固养护就显得十分必要，本文从探讨桥梁加固措施出发，论述了扩大基础面积法、新增装法、注浆法以及增加支撑梁法等一系列地基基础加固措施，以便更好地适应自己的职责。
　　关键词：桥梁地基;基础加固;维修养护;措施的探讨
　　在我省中部江淮地区，沿河沟渠两岸一般岩石上覆盖层较深，修建的桥梁工程多建在土质覆盖层上，导致桥梁在后期的日常运营中，难免会有桥梁损坏现象的发生，这其中以桥梁基础下沉、倾斜、位移甚至倾覆等病害现象尤为突出，为此要求我们基层路桥工程师在日常养护中必须密切关注桥梁状况的变化并及时采取加固措施。
　　一、地基基础及桥梁墩台的力学特性
　　由于一般河道两岸桥梁基础布置位置多为较厚的土质覆盖层，所以基础常直接承载在非岩石地基上，由于土质地基特别是细颗粒径土壤受水的影响，布载受力时可塑性较大，且它們的共同特点就是受力易变形、稳定性差、抗剪切力不强。所以在桥梁后期的运营中难免会在部分超载车辆的影响下引起基础下沉、位移甚至倾覆乃至完全破坏现象的发生。由于桥梁下部结构按自重划分为两大类即重力式和轻型墩台，其主要作用是将上部结构传来的荷载和自身重量传递到地基上，因此在保证自身强度、刚度和稳定性的前提下，对地基的承载力、沉降量、地基与基础间的摩阻力等也有严格要求，它与地基两者间相辅相成，共同承载着桥梁所有总压力，所以在日常养护中对桥梁地基基础的观察及维护显得尤为重要，现仅就桥梁地基基础加固维护措施进行探讨。
　　二、采用扩大地基基础承载面法
　　非直接承载在岩石表面上的基础，由于受长期来自桥梁上部不确定性可变荷载的作用，在墩台自身力学性能能较大满足荷载要求的前提下，所在地基有可能在长期超荷载作用下发生塑性形变且是不可逆的，对于重力式墩台可采用扩大刚性基础承载面的办法来完成对地基的加固。首先需在加固加宽的墩台周边范围内布置围堰以排除地表水的影响，加固前若发现基础处的地基土壤力学性能不满足要求时，须先对地基作必要的加固措施后，在基础的侧面呈梅花型钻孔，深度为满足钢筋的锚固长度，加设锚固钢筋或钢销，以便使加固的扩大基础和旧基础牢固地结合成为一个整体，再在需加宽范围内的地基处布置双层双向钢筋网片（钢筋的直径大小及布置间距按设计规定），浇筑完混凝土达到龄期后再按相同的方式完成另外两侧基础面加宽加固，众所周知在桥梁的总荷载F不变的情况下，由公式σ=FS可知，随着分母S的增大，作用在地基基础上的压应力σ就减小，从而降低了地基土的压缩量，借以减小了地基土的沉降或者不均匀沉降量，进而达到加固地基基础的目的。
　　三、增补桩基础加固法
　　当为桩基础轻型墩台时，这时仅凭扩大承台基础面法已无法减小来自桥梁上部荷载的影响，就需要通过新增桩基并扩大承台面积的办法，使墩台的部分压力传递到新桩基上，以相应减小桩基的压应力并增加桥梁的抗倾覆力，由于轻型墩台在受到设计以外力扰动时易影响其整体稳定性，故需在墩台周围先搭设一排或多排钢管井架，将墩台结构固定后，再在承台两对称面处采用回旋钻钻孔桩法（或打入、静压桩法）增加一排或多排（呈梅花型布置）桩基，并在承台侧面植筋并布置钢筋网片浇筑加宽承台，另两侧面也按同样方法增桩并扩大承台面积，这样使新桩与原有桩体及新老承台结合为一个整体，从而增大了地基基础承载力。
　　四、注浆法地基加固措施
　　有些桥梁基础尺寸较大不再适宜采用增大地基基础面法，或者河道通航净跨径要求不允许河床面再被进一步压缩时，可对地基土采取原位加固措施以增大其承载力及抗剪切破坏力。常用的注浆浆液有高标号的普通硅酸盐水泥浆液和各种化学浆液固结剂，水泥浆液由于含有水泥颗粒属于粒状浆液，故对于细小孔隙的地基土即使在高压下也难以压入浆液，据实验结果表明，当土粒径d15（指占全部土重15%的土颗粒径）与水泥浆液的粒径d85之比即d15∶d85≤10时，就难以将地基土固结好，故它仅适用于砂砾石、碎石的加固。而化学浆液是采用水玻璃为主剂的有机浆材固结剂，原理是在土中起各种复杂的化学反应生成硅酸胶凝体，使土粒胶结成为有一定强度的土体且凝结速度较快，可广泛用于中砂、粗砂、砂砾石土等土类的加固。具体方法是在现有墩台的基础下，利用钻机向墩台中心下部地基斜向钻孔或打入钻管，通过孔眼及管孔把带有喷嘴的注浆管插入到土层的预定位置后，采用高压设备向地基土中注入固结剂，使浆液成为20MPa以上的高压射流以冲击切割破坏原有土体，除部分粒径细小的颗粒随浆液冒出外，其余土粒在高压喷射流的冲击力作用下，与浆液搅拌混合均匀，两者发生一系列物理化学反应，待浆液凝固后，原先松散的土体便形成一个有一定强度和防渗性的固结体，从而增强了松散土粒间的联接，提高了地基土的承载力和抗剪切破坏力，减少了地基沉降形变达到地基加固的目的。
　　五、增加基础支撑梁法
　　对于单跨的中小跨径桥梁，有时地基抗压应力满足荷载要求，但由于地基土的颗粒粒径较小，对桥梁基础的摩阻力相应就很小，这时在车辆可变荷载冲击力与制动力作用下易发生墩台位移破坏，可通过在桥台间新增支撑梁法来实现基础加固。若原有桥台为浆砌块石或素混凝土材料建成，为减小顺桥向加固梁在荷载震动冲击力作用下对桥台的集中冲剪力而引起桥台遭剪切断裂，须在加固前向原有桥台内植筋各增加一道横桥向过梁，使增加的过梁与原有桥台结合成一个整体，然后通过在两横向过梁间增加顺桥向支撑梁法，形成“口”字形（桥宽可布置成“日”或“目”字形等）框架梁体系;若为钢筋混凝土基础，可直接沿顺桥向布置基础间过梁支撑来实现加固。防止桥台向跨中方向位移，但前提是新增的支撑梁不得高于河床高程，以避免受到河流水流的冲刷力或其它偶然荷载的影响而形成新的破坏源。
　　参考文献：
　　[1]公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）.人民交通出版社，2007.
　　[2]顾安邦，向中富.桥梁工程（下册）.人民交通出版社，2011-6.
　　[3]周景星.基础工程.清华大学出版社，2014.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15188234.htm