史友仓
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摘要：某公路桥梁桩基础的下部结构在实际施工过程中出现了严重的偏位现象，并且在河床不断被冲刷的形势下，该工程病害问题逐渐显露出来。若继续投入使用很可能对周边居民的出行安全造成严重威胁。基于此，从公路桥梁工程概况着手，通过分析墩柱偏位检测结果，研究墩柱结构强度计算和检查结果，制定公路桥梁桩基础维修加固方案，论述公路桥梁施工注意事项，旨在为公路桥梁工程的维修加固施工提供理论方面的指导。
关键词：公路桥梁；桩基础偏位；维修加固方案
引言
根据传统公路桥梁养护经验，现阶段大部分桥梁工程的桩基础下部结构普遍深埋于地下，若河床冲刷速度较慢，其下部结构将不会暴露过多的病害问题，而上部结构则会暴露各种可看得见的病害问题，有助于相关施工人员及时对其进行处理。但近年来桥梁工程下部结构的病害问题日益显现，不但对桥梁桩基础结构造成严重损坏，还可能产生严重的社会影响，因此高度重视公路桥梁下部结构桩柱偏位病害问题已成为当前必须予以高度重视的研究课题。
1 公路桥梁工程概况
以某空心板梁式桥为案例，其上部结构由装配式预应力混凝土构成，工程整体为先简支后桥面连续结构，梁高处于0.9m左右。该桥梁工程的下部结构为钢筋混凝土双柱式墩，柱径长1.0m，桩基础桩径为1.2m，桥台采用钢筋混凝土肋板台。整个公路桥梁工程的设计交角为90°，跨径布局为14×20m，公路桥梁全长为284.4m。与此同时，该公路桥梁工程的全宽为25.5m，而桥面净宽为2×11.25m左右，桥梁内外侧均已安装了0.5m左右的混凝土结构护栏[1]。另外，该空心板梁式桥的设计荷载等级为I级公路，周边环境大多为河流冲洪积阶地、漫滩、河床等地势，整个地貌形态较为平整。该桥位处的设计流量可达1979.5m3/s，设计流速则为1.81m/s。基于桥位处土层结构分析，该桥梁工程自上到下可分为砂砾、粉质粘土砂砾、卵石、强风化花岗岩以及中风化花岗岩等层级。从安全角度分析，该工程结构设计的安全等级为二级，洪水频率为1/100。
结合当前该桥梁工程的使用情况，在其上、下游河道内，受当地建筑工程非法挖砂等因素影响，无法有效控制该桥梁工程的运行情况，在一定程度上增加了河床的变化程度，致使河道内某个特定孔口的冲刷程度较为严重。对于主河槽附近的第８、９、1０孔，部分桩基外露范围已超出２ｍ。最严重的是，已露出的９-１、９-２下部基础、墩柱还出现桩柱偏位不同心病害。
对该桥梁工程其他墩柱的病害情况进行检测时，需要对现有桥梁结构桩柱实施缺陷检测技术，但其检测结果并不理想，结合以往下部结构检测经验，还应对整个桥梁工程内桩柱偏心情况进行检测，并选择局部开挖的方式保证检测结果的真实性和可靠性。
2 墩柱偏位检测结果
2.1 墩柱与桩基偏检测结果
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对桥梁工程的墩柱竖直度进行检测后得知，其４-３号墩柱的倾斜度为0.09％Ｈ,４-４号墩柱倾斜度为0.13％Ｈ，并且以上墩柱普遍处于0.0％Ｈ～0.3％Ｈ之间，整体不超过20mm，尚在规定允许的范围内。
2.3 墩桩柱结合处混凝土强度检测结果
采取钻芯法检测９号墩桩柱结合处混凝土强度时，可知９-１、3、4号墩桩柱结合处的混凝土强度测评标度均为1，而9-2号墩桩柱结合处的混凝土强度测评标度为2，各个桩柱结合处混凝土强度标准处于合格范围内，具体检测结果见下表：
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在弯矩工况达到最大的前提下，桥梁桩柱结合处的截面承载能力尚未达到相应的规范要求和标准。与此同时，该桥梁工程桩基的最大弯矩值，正处于最大冲刷线以下2.23m左右，整个桩基计算长度为10.1m，其弯矩值为1371kN，而轴力值则为4973kN，意味着该桩截面强度已达到要求。
3.2 墩柱结构强度检查结论
对该桥梁工程的墩柱结构强度进行检查后，可得出以下结论：第一，通过实地考察，该桥梁4-3号墩柱和桩基轴线之间的横向偏位为12cm、纵向偏位为8cm；4-4号墩柱和桩基轴线之间的横向偏位为11cm、纵向偏位为10cm；而其他桥墩则未发现明显偏位现象。第二，4-3号墩柱倾斜度为0.09％Ｈ，4-4号墩柱倾斜度为0.13％Ｈ，两者均处于0.0％Ｈ～0.3％之内，整体低于20mm，尚处于规定允许的标准内。第三，9-1、3、4号墩桩柱结合处的混凝土强度测评标度为1，9-2号墩桩柱结合处的混凝土强度测评标度为2。基于整体角度分析，该桥梁工程的桩柱结合处混凝土强度较好。第四，该桥梁的９号墩柱尚未达到施工规范和要求，必须积极采取有效措施对9号墩柱进行加固处理[2]。
4 公路桥梁桩基础维修加固方案
根据以上墩柱偏位检测结果可知，原结构已无法满足实际施工要求，必须结合实际情况制定科学可行的公路桥梁桩基础维修加固方案。对于该桥梁桩柱结合处结构强度不足的问题，可采取的最简便方法为增加原结构外部断面，利用植筋将增加的断面与原结构进行有机结合，促使加大后的断面分担原结构受力情况。这种方案是目前最为可靠、有效的解决方法，整体具有良好的可行性。
4.1 公路桥梁桩基础维修原则
第一，以150mm为标准控制外包混凝土的最小厚度。由于外包混凝土高度与原桩柱结合处的高度一致，并且外包混凝土两端还需充分考虑受压钢筋的锚固长度，因此在桥梁桩基可以将受压区锚固长度控制在40d，墩柱处的锚固长度为35d，总外包高度为4m左右。
第二，布设钢筋时采用加厚截面墩柱和直线桩钢筋，在钢筋受力过程中将其传力路径降低至最小范围内。若局部混凝土保护层过大，还需在相应部位布置配筋，从源头上避免其在温度和收缩影响下发现开裂现象。
4.2 公路桥梁桩基础维修范围
在9-1、2、3、4桩柱维修和加固施工中，具体可从以下四方面着手：第一，将9-1、2、3、4号墩桩柱结合处以上1.5m左右的墩柱钢筋保护层凿除60mm。第二，将9-1、2、3、4号墩桩柱结合部以下2.5m左右的桩基钢筋保护层凿除80mm。第三，在9-1、2、3、4号墩桩柱结合处5.2m左右的高度内，外包C40混凝土进行维修处理，并将其外包直径控制在1900mm。第四，对于外包后的墩柱，还应在其外部进行抛石处理，以此做好石笼防护工作，有效避免墩柱周围河床基础冲刷。
5 公路桥梁施工的注意事项
针对公路桥梁桩基础偏位问题进行维修加固施工时，应注意以下几方面的事项：第一，在原桥桩柱混凝土凿除施工中，必须将桥梁完全封闭后才能施工。第二，在原桥桩柱混凝土凿除施工中，应预先对凿除部位进行定位放线，其次使用凿岩机，以人工操作的方式进行凿除施工。但需要注意的是，在实际施工过程中应避免使用切割机，以免损坏原桩柱中的钢筋。此外，在凿除过程中，还应避免使用大型机械设备。第三，将新旧混凝土进行混合时，应将其凿成凹凸差不超过6mm的粗糙面，在一定程度上提高新旧混凝土混合的牢固性，并在新旧混凝土混合界面涂抹相应的界面剂[3]。第四，对该桥梁工程下部结构进行外包混凝土、增加主筋等加固处理时，应将主筋与原钢筋结构进行有机结合，并利用主筋进一步加强新增断面和原结构的紧密程度，从而在受力方面使新旧结构融合成一个整体，以此达到良好的维修加固效果。第五，对于墩柱偏位问题，还可以利用千斤顶顶住桥梁桩基础上部结构的横隔梁和下部结构的墩盖梁，以此有针对性地完成纠偏处理，并在实际纠偏施工过程中通过双控方式纠正其竖直度。
结语
若公路桥梁桩基础下部结构发生病害，凭借其先天的隐蔽性特点，在其投入使用的很长时间内都无法发现桥梁工程的病害问题，但一旦发现这种病害情况，将会对整个公路桥梁工程造成致命打击。因此，对于公路桥梁桩基础结构病害问题必须予以高度重视，从整体角度出发对工程基础结构进行全方位检测，有针对性地排除各种可能发生的安全风险。对于排查到的病害问题，还应深入研究与分析其发生的原因，并以此为基础制定科学可靠的维修方案。
参考文献
[1] 祁朝相.公路桥梁高墩偏位检测与加固方案[J]. 北方交通. 2020(05)
[2] 侍刚,李鸥,何祖发,吕宏奎.软土地基桥梁的墩梁错位病害评估分析及处治[J]. 桥梁建设. 2019(S1)
[3] 张赞鹏,何宗蔚,唐渝航.桥墩偏位超限检测及结构安全性评估[J]. 公路交通技术. 2020(03)