某橋梁下部結(jié)構(gòu)擴(kuò)大基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)維修加固措施

某橋梁下部結(jié)構(gòu)擴(kuò)大基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)維修加固措施惡辿下尊E某橋梁下部結(jié)構(gòu)擴(kuò)大基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)維修加固措施1工程概述該橋梁總長(zhǎng)583m,上部結(jié)構(gòu)采用30m標(biāo)準(zhǔn)跨徑預(yù)應(yīng)力T梁和16m鋼筋混凝土空心板。上部結(jié)構(gòu)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)支、橋面連續(xù)。0號(hào)-7號(hào)墩臺(tái)范圍橋梁為主橋，跨越主河道，跨徑組成為（330+430）m的T梁組成，其余跨均為16m鋼筋混凝土空心板引橋。0號(hào)主橋臺(tái)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)肋板式橋臺(tái)，1號(hào)-2號(hào)橋墩采用擴(kuò)大基礎(chǔ)雙柱墩，其余主橋墩采用雙柱式墩柱嵌巖樁，主橋墩柱直徑均為1.5m，引橋橋臺(tái)采用三柱式樁柱橋臺(tái)，引橋橋墩均采用雙柱式樁柱橋墩，引橋墩柱直徑均為1.2m。20號(hào)-6號(hào)墩臺(tái)基礎(chǔ)病害該橋于1997年建成通車(chē)，由于河道大量采砂，河床下降嚴(yán)重，0號(hào)-6號(hào)墩臺(tái)范圍為跨越主河床跨，目前橋位處河床地面相比橋梁竣工時(shí)高程平均下降3m左右，最深處達(dá)4m。其中尤以1號(hào)墩、2號(hào)墩的擴(kuò)大基礎(chǔ)病害嚴(yán)重。下面逐一敘述分析0號(hào)-6號(hào)墩臺(tái)基礎(chǔ)病害。2.10號(hào)橋臺(tái)基礎(chǔ)病害0號(hào)臺(tái)為肋板式橋臺(tái)，檢查發(fā)現(xiàn)橋臺(tái)已無(wú)護(hù)坡防護(hù)橋臺(tái)，橋臺(tái)覆土被大量沖刷，擴(kuò)大基礎(chǔ)外露，基礎(chǔ)局部脫空，地層巖基面基本裸露。分析護(hù)坡破壞原因有二點(diǎn)：一是多年洪水沖刷護(hù)坡?lián)p毀所致；二是橋臺(tái)處公路排水溝排出雨水常年沖刷橋墩臺(tái)護(hù)坡，導(dǎo)致傾斜巖基外露。護(hù)坡?lián)p壞降低了橋臺(tái)穩(wěn)定性，加快基礎(chǔ)底部巖基穩(wěn)定性和強(qiáng)度。2.21號(hào)-2號(hào)橋墩基礎(chǔ)病害1號(hào)-2號(hào)墩下部結(jié)構(gòu)為擴(kuò)大基礎(chǔ)雙柱式橋墩，檢查發(fā)現(xiàn)柱側(cè)存在施工時(shí)留下的沉井未拆除，沉井底部比擴(kuò)基底部高程稍高。1號(hào)橋墩擴(kuò)大基礎(chǔ)底部有懸空現(xiàn)象，底部持力層呈倒梯形。1號(hào)墩靠近岸側(cè)基礎(chǔ)下部落在基巖上，靠近河心側(cè)基礎(chǔ)下部沒(méi)有完全落在基巖上，基礎(chǔ)下部局部為砂土。2號(hào)橋墩基礎(chǔ)處于河水中，但水上河心側(cè)沉井出現(xiàn)明顯的傾斜，該處側(cè)墻混凝土出現(xiàn)較寬開(kāi)裂現(xiàn)象。目前1號(hào)墩和2號(hào)墩立柱還未出現(xiàn)明顯傾斜現(xiàn)象。分析基礎(chǔ)沖刷原因：一是河道采砂嚴(yán)重，導(dǎo)致河床沖刷下降所致；另一原因?yàn)楣放潘疁狭魉苯記_擊1號(hào)墩柱基礎(chǔ)附近土層，導(dǎo)致1號(hào)墩基礎(chǔ)底部沖刷尤為嚴(yán)重。擴(kuò)大基礎(chǔ)底部呈倒梯形原因：施工期間沉井下沉?xí)r岸側(cè)先接觸基巖，而另一側(cè)沉井基巖線較深，此時(shí)沉井改側(cè)未達(dá)到基巖，僅在砂土層，而沉井岸側(cè)受巖基阻礙已不能下沉，于是施工單位便在沉井中澆筑擴(kuò)大基礎(chǔ)，造成部分基礎(chǔ)沒(méi)有落在基巖上，由于擴(kuò)大基礎(chǔ)上部尺寸比下部尺寸尺寸大，基礎(chǔ)下部土體被沖刷掏空后，基礎(chǔ)底部就呈現(xiàn)場(chǎng)看到的倒梯形形狀。沉井出現(xiàn)傾斜開(kāi)裂可能原因：在洪水沖刷下，河床不斷降低，造成沉井下部支承土體被掏空，造成沉井側(cè)翻，不均勻沉降受力，局部出現(xiàn)開(kāi)裂，并不斷傾斜。從沉井傾斜、基礎(chǔ)脫空、地質(zhì)鉆探結(jié)果分析，擴(kuò)大基礎(chǔ)和沉井底部未完全接觸傾斜基巖面。土層沖刷后，造成沉井傾斜，擴(kuò)基懸空，造成擴(kuò)大基礎(chǔ)有效傳力面積減少，穩(wěn)定性降低。2.33號(hào)-6號(hào)橋墩基礎(chǔ)病害3號(hào)-6號(hào)墩為樁柱式橋墩，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)3號(hào)-6號(hào)墩基礎(chǔ)沖刷嚴(yán)重。該處地面沖刷平均深度達(dá)4m。原設(shè)計(jì)樁基嵌巖2m,經(jīng)計(jì)算樁基各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)安全系數(shù)較小[2][3][4]，特別是樁側(cè)土壓應(yīng)力已超標(biāo)。3實(shí)施維修加固策略根據(jù)0號(hào)-6號(hào)墩結(jié)構(gòu)、病害以及鉆探資料,結(jié)合專家組意見(jiàn),對(duì)各墩臺(tái)進(jìn)行不同方法的維修加固處理。對(duì)0號(hào)臺(tái)基礎(chǔ)主要進(jìn)行矩形擋土墻防護(hù),并設(shè)置排水溝引流。對(duì)1號(hào)-2號(hào)墩基礎(chǔ)主要進(jìn)行封閉方體箱形嵌巖護(hù)墻防護(hù),對(duì)墻內(nèi)土體進(jìn)行壓漿,為減小施工對(duì)基礎(chǔ)擾動(dòng),保留原沉井,對(duì)2#墩傾斜沉井基礎(chǔ)以上部分進(jìn)行切除。對(duì)3號(hào)-6號(hào)墩樁基礎(chǔ)采取兩種方案：一是利用橢圓形封閉箱形嵌巖護(hù)墻防護(hù)樁基免于沖刷,二是新增加承臺(tái)和鉆孔樁基分擔(dān)原有基礎(chǔ)荷載。0號(hào)橋臺(tái)基礎(chǔ)維修加固措施0號(hào)臺(tái)主要采取護(hù)坡防護(hù),為排水溝預(yù)留空間兼造價(jià)考慮,在外露橋臺(tái)基礎(chǔ)水平距離外緣1.5m處做C30混凝土擋土墻,擋土墻截面為矩形（主要考慮基巖面不平,矩形狀易于施工）,平面繞橋臺(tái)成矩形進(jìn)行布置，護(hù)坡基礎(chǔ)嵌巖深度不小于2m。后在擋土墻上做混凝土護(hù)坡，坡度為1:1。同時(shí)對(duì)公路排水溝進(jìn)行整治,防止流水侵蝕護(hù)坡,在護(hù)坡邊做排水溝。1號(hào)-2號(hào)橋墩基礎(chǔ)加固措施1號(hào)墩2號(hào)墩主要采取防護(hù)兼加固策略,利用新嵌入基巖護(hù)墻對(duì)擴(kuò)大基礎(chǔ)進(jìn)行防護(hù)。步驟是：簽于擴(kuò)基底部已出現(xiàn)脫空，施工前首先采用采用片石混凝土壓實(shí)基礎(chǔ)脫空部分，用鋼板樁圍堰對(duì)擴(kuò)大基礎(chǔ)進(jìn)行施工期間臨時(shí)支護(hù)。然后對(duì)基礎(chǔ)與板樁圍堰所圍砂土進(jìn)行雙液壓漿［1］，灌實(shí)基礎(chǔ)下緣土體。做好基礎(chǔ)施工期間支護(hù)后，在護(hù)墻外側(cè)區(qū)域做護(hù)墻施工砂袋圍堰，護(hù)墻基巖面清理好后指定位置采用12.7cm地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔基巖2m,嵌入鋼管混凝土灌注樁［5］，同時(shí)保證護(hù)墻根部嵌巖0.2m，立模綁扎護(hù)墻鋼筋、澆筑混凝土后，澆注混凝土，使護(hù)墻與鋼管混凝土樁成為整體?；靥罨A(chǔ)周?chē)餐梁笸瓿蓴U(kuò)大基礎(chǔ)維修處理。3.33號(hào)-6號(hào)橋墩基礎(chǔ)加固措施原橋樁基設(shè)計(jì)嵌巖深度2m，基礎(chǔ)承載能力滿足規(guī)范。但由于沖刷較為嚴(yán)重，安全系數(shù)較低。為保證橋梁持續(xù)正常使用對(duì)樁基進(jìn)行維修加固處理，加固措施有兩條：（1）利用新增樁基進(jìn)行加固沿3號(hào)-6號(hào)墩系梁上緣位置向下增設(shè)2.4m高承臺(tái)，新增承臺(tái)與樁基、系梁接觸面植筋。為增加立柱向承臺(tái)傳遞荷載途徑，在承臺(tái)上緣沿原柱周新增1.5m高圓柱，在界面處植筋。由于新增高樁承臺(tái)對(duì)河道泄洪能力影響較大，因此承臺(tái)尺寸設(shè)計(jì)盡量小型化、線條平順化。承臺(tái)下新設(shè)計(jì)四根樁基支撐承臺(tái)，新增設(shè)樁基嵌巖4m，樁徑1.2m。新增樁基以及與原有樁基中距不小于樁徑2倍［4］。該方案可以較大程度提高下部基礎(chǔ)承載能力，但需要對(duì)原有樁柱進(jìn)行較多量的植筋，對(duì)原結(jié)構(gòu)有一定損傷，造價(jià)較高，樁基施工需要操作空間較大，施工不方便。（2）新增護(hù)墻防沖刷由于樁基承載能力有一定安全度，可在樁四周直接做施工用砂袋圍堰，在指定位置采用12.7cm地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔入基巖2m,嵌入鋼管混凝土樁，同時(shí)保證護(hù)墻根部嵌巖0.2m，