旧桥桩基加固方法的研究

1、山东高速股份潍坊分公司养护基建QC小组 旧桥桩基加固方法的研究发布人：刘国庆山东高速股份潍坊分公司 山东高速股份潍坊分公司淄河大桥原貌1、工程背景 淄河大桥是济青高速公路上的特大桥之一，桥长546.9米，桥梁中心里程桩号为STA126+696.00， 桥梁的跨度为18孔30m后张法预应力T梁，桥墩为双柱式钢筋混凝土盖梁立柱，基础为钢筋混凝土钻孔灌注桩，自1993年建成以来，运营状况良好。 但是，在2006年淄河大桥河床防护中发现部分桩基存在重大安全隐患，河床开挖后发现20根桩中有9根桩存在混凝土疏松、钢筋锈蚀等质量缺陷。 淄河大桥在济青高速公路保畅通方面发挥着重要作用，为了保证桥梁的结构安全，

2、并且不影响公路的正常运营，必须迅速采取有效的措施对桥梁桩基及时进行加固处理。一、概 述 山东高速股份潍坊分公司2、小组概况小组名称山东高速股份潍坊分公司养护基建QC小组成立时间2003年3月1日课题名称旧桥桩基加固方法的研究课题类型创 新 型组 长宋玉华活动日期2007年8月1日-2008年2月28日注册编号SDECLWF-2007-02小组人数5人平均年龄34岁活动频次每月2-4次教育时间48小时QC小组指导方针科学管理、合理组织、确保质量、确保工期、创精品优良工程，为驾乘人员提供“畅、安、舒、美”的平安大道！小组成员姓 名性别文化程度组内职务小 组 分 工宋玉华男本科组 长全面负责郑世民男

3、本科成 员现场管理，总结成果郭 彰男本科成 员活动实施及记录张 军男本科成 员活动实施及记录褚 凯男本科成 员活动实施及记录小组活动总指导：张洪新小组活动总协调：谭延昌、李兴峰小组活动成果获奖情况2004年解决通道桥单板受力问题 保证行车安全获省厅二等奖；2005年高速公路路肩保洁设备的研制获省厅三等奖； 2006年提高路面裂缝病害处理速度 保证维修罩面工程进度获部优奖； 2007年提高高速公路中央活动护栏开启速度、解决桥位处河床砂土流失问题分别获国优和省优嘉奖。山东高速股份潍坊分公司二、选择课题旧桥桩基加固方法的研究桥梁安全状况要求科学管理、合理组织、确保质量、确保工期、创精品优良工程，为驾

4、乘人员提供“畅、安、舒、美”的平安大道！路桥管养责任要求工程意义学术价值公司对该工程要求由于原施工时技术和质量控制的问题，造成承台下檐处桩基存在着混凝土疏松，钢筋外露并锈蚀严重的问题，是桥梁运营管理的重大安全隐患。主要病害情况如图描述： 公司要求抓住造成桥梁安全隐患的关键因素，制定合理的桩基加固方案，消除安全隐患，保证桥梁安全；并要求施工过程保证工程质量，将桩顶最大压强降至原来的80%以下，认真对待这次桥梁加固，总结经验，能在以后的施工中加以借鉴。依据公司养护工作目标、基本任务及养护工作方针，养护部门有义务做好桥梁的管养工作，发现病害要及时修复，保障桥梁安全和公路畅通。公路桥涵养护规范要求：桥

5、涵构造物的养护首先应使原结构保持设计荷载等级的承载要求和设计交通量通行要求。我国桥梁加固技术还不成熟，全国范围内类似桩基病害加固的经验非常少，如果能有效地解决好对该桥梁桩基病害的处理，对今后同类新建或养护工程具有很好的借鉴意义。QC小组指导方针7-1#桩基8-1#桩基9-3#桩基病害细节山东高速股份潍坊分公司桩基最大桩顶力Pmax=6160KN （看做定值）桩顶处桩身截面积S=3.141.524=1.766m2桩顶最大压强Pmax=61601.766=3488.11Kpa最大桩顶压强Pmax=3488.11Kpa降低至原来的65%以下桩顶受力 严格按照施工图纸进行施工，保证工程质量符合国家现行

6、的技术规范，彻底解决混凝土不密实和钢筋外露的问题，保证桩基与承台的连续性工程质量通过查阅原图纸和设计院提供桩基验算内力组合的相关数据，我们通过计算得到了桩基加固前的一组数据：三、设定目标 我们的目标是在桩基最大桩顶力不变的情况，通过浇筑钢筋混凝土加大桩基截面积，来降低桩顶最大压强，从而提高了桩基的承载能力。混凝土及植筋施工控制得当，桩基与承台的连续性好的情况下，当S增加1%时，则Pmax降低至原来的99%，公司将目标定为将最大桩顶压强降至原来的80%以下，我们计划将S增加原来的60%以上，因此，我们将活动目标具体定为：活动目标 山东高速股份潍坊分公司小组召开头脑风暴会议，提出各种防护方案，经过

7、集中讨论，总结归纳为以下三个方案：四、制定方案并确定最佳方案方案一方案二方案三对桩基进行凿毛，再直接对承台进行植筋，然后待绑扎完钢筋笼之后，浇筑水泥混凝土。不对承台进行植筋，对桩基进行凿毛，然后绑扎完钢筋笼之后浇筑水泥混凝土。对桩基进行凿毛并凿开承台底面环形凿缝，再进行植筋，待绑扎钢筋笼之后浇筑水泥混凝土。1、方案的提出 山东高速股份潍坊分公司1做好施工前的准备，搭设必要的支撑和施工支架；对承台下3.10m范围内桩身，应凿除其混凝土保护层，露出主要受力钢筋； 2竖向受力钢筋采用52根12钢筋。箍筋采用31根10钢筋，按照梅花桩绑扎方式进行绑扎钢筋笼；3按照设计图纸立模浇筑C30聚丙烯网状纤维混

8、凝土并进行养护；4桩基加固完成后，应对混凝土表面进行相应处理后涂刷泰美涂料（TECNORIV AC100）进行防护。附方案一施工图纸方案一 山东高速股份潍坊分公司1做好施工前的准备，搭设必要的支撑和施工支架；对承台下3.10m范围内桩身，应凿除其混凝土保护层，露出主要受力钢筋；2将桩顶处承台底面混凝土凿毛3cm厚，保证新旧混凝土结合，在承台底面向上钻孔植筋，锚固深度约25cm,植筋采用12钢筋，共76根。箍筋采用10钢筋，共34根，按照梅花桩绑扎方式绑扎钢筋笼； 3按照设计图纸立模浇筑C30聚丙烯网状纤维混凝土并进行养护；4桩基加固完成后，应对混凝土表面进行相应处理后涂刷泰美涂料（TECNOR

9、IV AC100）进行防护。附方案二施工图纸方案二 山东高速股份潍坊分公司方案三1做好施工前的准备，搭设必要的支撑和施工支架；对承台下3.10m范围内桩身，应凿除其混凝土保护层，露出主要受力钢筋；2将桩顶处承台底面进行环形凿缝，露出承台底面钢筋，深度17cm,在承台底面向上钻孔植筋，锚固深度20cm,植筋采用12钢筋，共52根。箍筋采用10钢筋，数量为33根，按照梅花桩绑扎方式进行绑扎钢筋笼；3外侧加固钢筋上端植入承台底锚固，下端弯折与原桩基防护的纵向受力钢筋焊结，焊接时采用双面焊连接；4按照设计图纸立模浇筑C30免振聚丙烯网状纤维致密实混凝土并进行养护；5桩基加固完成后，应对混凝土表面进行相

10、应处理后涂刷硅烷进行防护。附方案三施工图纸 山东高速股份潍坊分公司3、确定最佳方案满分为150分，方案三得分最多，为120分，方案一、方案二分别得分为109分和112分，经过小组讨论，决定采纳方案三。根据得分情况，绘制如下管状图:选择方案三 山东高速股份潍坊分公司序号可行性分析评 估综合得分是否采纳 组员项 权 目 数12345方案一施工难度低，容易操作难易度230不采纳109分采用C30聚丙烯网状纤维混凝土不易振捣密实，由于混凝土坍落度小，可能有气泡存在，工程完工后可能存在桩基周身出现孔状缺损，桩头与承台部分混凝土很难进行浇筑工程质量218只要控制得当，不会对受力钢筋造成破坏安全控制226造

11、价低，每根桩基加固费用预计1.5万经济性114能够解决混凝土疏松和钢筋外露问题，但是不能解决上部结构及活载的力向下传递的问题，最大桩顶压强没有变化预计效果321方案二施工难度高，不容易操作，尤其是植筋难度较大难易度220不 采纳112分采用C30聚丙烯网状纤维混凝土不易振捣密实，由于混凝土坍落度小，可能有气泡存在，工程完工后可能存在桩基周身出现孔状缺损，桩头与承台部分混凝土可以较好进行浇筑工程质量224植筋过程不易控制，尤其向承台底面植筋过程可能会对受力钢筋造成破坏安全控制216造价较高，每根桩基加固费用预计1.7万经济性110能够解决混凝土疏松和钢筋外露问题，基本上能解决上部结构及活载的力向

12、下传递的问题，最大桩顶压强降低预计效果342方案三施工难度高，不容易操作，尤其是植筋前凿开承台底面环形凿缝的施工难度较大难易度216采纳120分采用C30免振聚丙烯网状纤维混凝土不需振捣即可密实；桩头与承台部分混凝土可以较好进行浇筑工程质量230植筋过程可以控制，承台底面凿出环形凿缝后，可以避免向承台底面植筋过程中对受力钢筋造成破坏安全控制224造价高，每根桩基加固费用预计1.8万经济性18能够解决混凝土疏松和钢筋外露问题，基本上能解决上部结构及活载的力向下传递的问题，最大桩顶压强降低预计效果342表中： 代表3分 代表2分 代表1分2、对方案进行可行性分析和综合评估 山东高速股份潍坊分公司施

13、工结束,总结经验Y进行检测N重新组织施工植筋并焊接、绑扎钢筋笼YY浇筑水泥混凝土并进行养护Y组织进场，做好施工准备对主要材料进行试验检测，购置施工原材料对原桩基需加固部分混凝土进行凿毛符合施工要求及技术标准？重复上步工序符合施工要求及技术标准？N重复上步工序NN重复上步工序进行检测五、方案细化并制定对策表Y 表示合格 表示不合格（一）制定方案三实施的流程图N 山东高速股份潍坊分公司序号关键要素对策WHAT目 标WHY措 施HOW地 点WHERE时间WHEN负责人WHO1检验材料是否符合要求进行原材料检验确定水泥C30混凝土配合比确保材料符合工程需要及国家技术指标水泥物理性能试验; 碎石试验砂子

14、试验钢筋混凝土用热轧带肋钢筋试验HRB335单面搭接焊试验混凝土试块、德邦H538混凝土硅烷防护剂检测试验测量各项试验指标确定C30的配合比X试验检测中心07年8月宋玉华张军2对原桩基需加固部分混凝土进行凿毛对原桩基5cm混凝土保护层进行凿毛处理用风镐对承台底面凿出环形凿缝在凿毛过程中每根桩基受主筋损坏不超过1根，全部加固桩基的受力钢筋损坏不超过5根，桩基表面杂物要清理干净首先采用风镐和手工凿除的方式将承台以下306cm范围内桩基表面进行凿毛，直到露出全部主筋；对凿毛后桩基用空压机进行吹洗；淄河大桥桩基加固施工现场07年10月中上旬宋玉华郑世民3植筋并绑扎钢筋笼1号钢筋进行植筋的锚固和焊接；按

15、照图纸要求绑扎钢筋笼植筋的检测拔出力35KN;HRB3312钢筋5焊接钢筋的极限强度600（N/mm2）;钢筋笼绑扎间距为10cm,误差控制在10mm按照图纸要求用电钻进行钻孔用毛刷子清理孔内杂物，并用压缩气体吹洗孔内采用XYL-2注射式植筋胶进行锚固；24小时后达到强度后，下端与原桩基内竖向主筋进行焊接按照图纸要求绑扎钢筋笼淄河大桥桩基加固施工现场07年10月07年11月郑世民褚凯4安装模板，浇筑水泥混凝土，拆模并养护对綁扎完钢筋笼的桩基安装模板，然后浇筑混凝土达到强度后拆模并进行混凝土养生涂刷防护剂浇筑混凝土一次性成功率为100%，保证浇筑养生后混凝土抗压强度35Mpa安装保护层并固定模板

16、，控制好模板内侧与钢筋笼的距离浇筑C30免振聚丙烯网状纤维混凝土进行拆模，确保不损伤混凝土，采用草帘包裹桩基并用蒸汽进行养护涂刷德邦H538混凝土硅烷防护剂淄河大桥桩基加固施工现场07年10月08年1月郭章张军小组成员针对工程中的重要环节，依据流程图，按“5W1H”原则制定对策，详见对策表:对 策 表（二）制定对策表（方案细化） 山东高速股份潍坊分公司材料名称试 验 项 目试验结果检验报告原件P.O 42.5R细度、标准稠度、凝结时间、安定性、抗压强度、抗折强度指标测量符合GB规定的强度等级要求碎石（5-10mm）碎石的筛分、泥块含量、含泥量及其它基本试验试验所检项目符合JGJ53-92、GB

17、/T14902-标准要求中 砂砂的筛分、泥块含量、含泥量及其它基本试验Mx=2. 8 ，所检项目符合JGJ52-2006标准要求10、12钢筋混凝土用热轧带肋钢筋试样尺寸、断口型式，屈服强度、极限强度等力学性能和化学成分所检项目符合GB1499-1998标准要求HRB33512单面搭接焊试样尺寸、断口型式，屈服强度、极限强度和弯曲断口在距焊缝6cm处；来样检测项目结果符合JGJ18-标准要求C30水泥砼坍落度试验和抗压强度试验及材料情况水泥：砂：石子：外加剂：水=1：1.60：1.74：0.01：0.34,符合技术要求混凝土试块、德邦H538混凝土硅烷防护剂混凝土硅烷浸渍芯样吸水率、浸渍深度、

18、氯化物吸收量的降低效果吸水率、浸渍深度、氯化物吸收量的降低效果等各项目检验均合格效果：通过试验对材料进行了检测，各项材料均确保材料符合工程需要及国家技术指标。（一）实施一：科学试验，检验原材料质量并确定配合比随机从采购的原材料中选取适量，送交专门试验检测中心进行材料检验和配合比设计。试验情况较好及详细结果如附表所示：六、对策实施 山东高速股份潍坊分公司凿毛施工前凿毛施工过程中凿毛施工后效果：施工人员有丰富的施工经验，在凿毛完成后全部加固桩基的受力钢筋损坏只有1根，凿毛后桩基表面无任何杂物，施工符合图纸及技术要求。首先先紧贴桩基边缘凿开承台下檐30cm宽、17cm深的环形凿缝，并对承台以下310

19、cm范围内的桩基混凝土进行凿毛，直至露出受力主筋，在凿混凝土的过程中采用风镐和手工凿除相配合的方式，保证桩基钢筋不受损坏；对凿毛后桩基用空压机进行吹洗，确保凿毛后桩基无任何杂物及松散混凝土。以下图示为具体施工过程：（二）实施二：对原桩基需加固部分混凝土进行凿毛.钻孔清孔植筋焊接绑扎钢筋（三）实施三：植筋并绑扎钢筋笼序号步骤施工要求1钻孔按照图纸要求用电钻进行钻孔，钻头选用合金钢钻头，钻孔深20cm，在钻孔过程中，保证钻头始终与主面保持垂直。2清孔将孔内杂物清洗干净。具体方法：在喜利得毛刷的套上加长棒，伸至孔底，来回反复抽动，把灰尘、碎渣带出，再用压缩空气，吹出孔内浮尘。吹完后再用脱脂棉沾酒精或

20、丙酮擦洗孔内壁。3植筋用XYL-2注射式植筋胶进行锚固；植筋前要把钢筋植入部分用钢丝刷进行除锈，再用酒精或丙酮清洗；使用专用的手动注射器将XYL-2注射式植筋胶注入孔内；孔内注满胶后应立即植筋，先把钢筋放入孔口，然后慢慢单向旋入，直至钢筋伸入孔底，钢筋植入后进行固定，50h后便可进行下道工序施工。4焊接植筋50h后，将钢筋下端与原桩基竖向主筋进行焊接；5绑扎钢筋按照图纸要求绑扎钢筋笼，钢筋笼绑扎间距为10cm,误差控制在10mm。效果：对植筋进行了非破损性拉拔试验，植筋检测拔出力均35KN；HRB3312钢筋焊接极限强度均600（N/mm2）；钢筋笼绑扎间距为10cm,误差基本控制在10mm。

21、山东高速股份潍坊分公司 山东高速股份潍坊分公司效果：浇筑混凝土一次性成功率为100%，对浇筑混凝土进行了28天标准养生，通过试验测得六组混凝土抗压强度均超过了原设计强度（四）实施四：安装模板，浇筑水泥混凝土，拆模并养护安装保护层并固定模板，控制好模板与钢筋笼的距离;浇筑C30聚丙烯网状纤维致密实混凝土;进行拆模，确保不损伤混凝土，采用草帘包裹桩基并用蒸汽进行养护，涂刷德邦H538混凝土硅烷防护剂; 山东高速股份潍坊分公司碎石（5-10mm）中砂钢筋搭接焊硅烷防护剂12钢筋强度C30水泥砼10钢筋强度P.O 42.5R符合图纸要求符合技术规范1、工程质量：工程质量符合国家现行施工技术规范，水泥、

22、碎石试验、砂子、钢筋、焊接、硅烷防护剂、C30的配合比等材料及施工过程均符合图纸要求及相关的技术标准；七、效果检查业主、设计、监理、施工、专门的试验检测单位依据工程图纸相关技术规范，共同对工程进行了验收。通过质量评定确定为合格工程。工程的效果显著： 山东高速股份潍坊分公司序号日 期抗压强度（Kpa）结 论制 作试 压单个值折合值111月29日12月27日42.142.038.640.9达到设计强度的136%212月2日12月30日40.940.742.341.3达到设计强度的138%312月4日1月1日37.338.636.137.3达到设计强度的124%412月6日1月3日45.048.04

23、6.046.3达到设计强度的154%512月9日1月6日42.540.440.441.1达到设计强度的137%612月10日1月7日40.738.241.240.1达到设计强度的134%A、我们在施工过程中，6次现场取样混凝土，进行28天标准养护后，分别进行了混凝土试件抗压强度试验检测，均到了设计要求，检测结果如下： 彻底解决混凝土不密实和受力钢筋外露锈蚀问题，并保证桩基与承台的连续性。 山东高速股份潍坊分公司桩基加固前桩基加固后桩基防护B、加固后的桩基已经不存在受力钢筋外露并锈蚀的问题，而且桩基与承台的连续性非常好。工程质量活动目标严格按照施工图纸进行施工，保证工程质量符合国家现行的技术规范

24、，彻底解决混凝土不密实和钢筋外露的问题，保证桩基与承台的连续性实现目标下图为桩基加固前与加固后的效果对比图： 山东高速股份潍坊分公司比较数据桩基加固前桩基加固后桩基单桩承载力P（定值）6399KN6399KN桩基最大桩顶力Pmax（定值）6160KN6160KN桩顶处截面直径d1.5m2.1m桩顶处桩身截面积S=d241.766m23.46m2桩顶最大压强Pmax=PmaxS3488.11Kpa1780.35Kpa最大桩顶压强Pmax=3488.11Kpa降低至原来的51.04%，有效地提高了桩基承载力桩顶受力活动目标实现目标 原目标将最大桩顶压强Pmax=3488.11Kpa降低至原来的65%以下；桩基加固后，在最大桩顶力不变更的情况下，最大桩顶压强Pmax降低为原来的51.04%（1780.353488.11100%=51.04%）。如下为桩基加固前后最大桩顶压强变化与目标值的对比图:我们对桩基加固前后桩顶受力数据进行比较2、桩顶受力方面：目标对比 山东高