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摘要：论文针对桥梁墩基础冲刷淘空采取旋喷桩与扩大基础整体化加固的方案，并具体讨论了此加固方案的工艺流程及施工要点。通过通车前后桥梁的稳定性对比分析，发现在加固后桥梁运营的良好，表明加固方案是切实可行的。所以采用此加固技术方案来提高桥梁承载力的研究、试验和推广是非常有必要的。本文可以为桥梁墩基础加固方案提供必要的技术指导。
关键词：高压旋喷桩；基础加固；承载力
中图分类号： U448.14文献标识码： A 文章编号：
1.引言
当前，在公路桥梁中，由于下游挖砂的影响，造成了河床平衡状态的破坏，冲刷加剧，致使河床断面不断下降，一些桥梁墩台因此变为浅埋基础。随着时间的推移，一些墩台出现不同程度的病害，诸如下沉、倾斜、淘空等。为消除桥下河床的进一步冲刷，需要进行平面防护或立体、局部防护，目的在于防止墩周围产生局部冲刷，以消除对桥墩安全的威胁，维护桥梁的安全使用。其途径不外乎是削弱水流的冲刷能力和提高基础周围河床的抗冲刷能力。根据不同情况采取的加固方法有：（1）扩大基础；（2）压注灰浆或硅化土层；（3）加深基础；（4）旋喷桩等。
现以重庆市开县和谦镇江大桥病害基础部分的整治为例，谈谈旋喷桩的综合应用。
2.工程实例
2.1 桥梁实例介绍
镇江大桥是位于重庆市开县境内的一座三跨空腹式石拱桥，桥梁全长116.8m，桥跨布置为3×34.0m，主拱圈净矢高5.7m，主拱圈厚度1.0m，其宽为8.0m；每个主拱都对称分布有6个腹拱，腹拱圈跨径为2.6m；上部桥面布置为：6.0m (行车道)+2×1.0m(人行道)。该桥基础为扩大基础。
该桥在运营过程中，结构出现了较严重的病害，主要表现在：桥墩基础冲刷、掏空严重，面积约为10.0m2。
2．2病害成因分析
设计组在现场收集资料的基础上进行了深入、细致地分析，得出造成该桥病害的主要原因有：该桥年代久远，加之桥梁下游河床采砂严重，在河水长期冲刷作用下，桥墩基础冲刷、掏空十分严重。针对该桥现状，决定采用高压旋喷桩加强基础，同时现浇素混凝土对基础进行封闭，使旋喷桩和扩大基础形成整体。
3.加固设计要点
3.1高压旋喷注浆法加固基础技术
3.1.1 加固体直径的确定
旋喷桩直径与现场土质、土体强度和喷射压力、流量、提升速度和浆液稠度等诸多因素有关，应通过现场试验确定。当无试验资料时可参照表1选用。
表1旋喷桩直径参考值（m）
喷注种类 单管法
土的类别
粘性土 0＜N＜5 1.2±0.2
10＜N＜20 0.8±0.2
20＜N＜30 0.6±0.2
砂土 0＜N＜10 1.0±0.2
10＜N＜20 0.8±0.2
20＜N＜30 0.6±0.2
砂砾 20＜N＜30 0.6±0.2
注：表中N为标准贯入实测锤击数。
3.1.2 布置形式
桩的平面布置形式需根据加固的目的给予考虑，分离布置的单桩可用于基础的承重，排桩、板墙可用作防水帷幕，整体加固则常用于防止基坑底部的涌土或提高土体的稳定性，水平封闭桩可用于形成地基中的水平隔水层。
3.1.3设计承载力
（1）按桩身强度计算容许承载力。
［P］= a［σ］A
式中［P］——桩的容许承载力（kN）；
a ——桩体材料的强度折减系数，a=0.4～0.5；
［σ］——桩体材料7cm×7cm×7cm试件的室内平均抗压强度（kPa）；
A ——桩的横断面积。
（2）按土体强度计算桩身容许承载力。
［P］= ｕΣfi li + A［R］
式中［P］——桩的容许承载力（kN）；
ｕ——桩身截面周长，按桩的直径计算（m）；
fi——各土层的容许摩阻力（kPa）；
li ——各土层的厚度（m）；
A——桩底支承面积，按桩的直径计算（m）；
［R］——桩尖处的地基容许承载力（kPa）。
（3）复合地基承载力。
式中 ——复合地基的容许承载力（kPa）；
［P］ ——单桩承载力（kPa）；
［R］ ——桩间土天然地基承载力（kPa）；
Ae——一根桩分担的荷载面积；
Ap——一根桩的断面积；
A ——天然地基承载力折减系数，当不考虑桩间土作用时为0。
3.1.4浆量计算
浆量计算有两种方法，即体积法和喷量法，取大者作为设计喷射浆量。
体积法：
喷量法：
式中Q ——需要的噴浆量（m3）；
De——旋喷固结体直径（m）；
D0——注浆管直径（m）；
K1——填充率，0.75～0.9；
h1——旋喷长度（m）；
K2——未旋喷范围土的填充率，0.5～0.75；
h2——未旋喷长度（m）；
β——损失系数，0.1～0.2；
ν——提升速度（m/min）；
H——喷射长度（m）；
q——单位喷浆量（m3/m）。
根据计算所需的喷浆量和设计的水灰比，即可确定水泥的使用数量。
通过以上公式，并参考《公路桥涵地基与基础设计规范》得到单桩自身承载力为1849KN，每根桩所受到的外荷载为1616KN。故旋喷桩满足受力要求。
3.1.5强度要求
旋喷桩设计要求，成桩28天后抽芯取样进行无侧限抗压强度试验，抽检数为2%，并不小于2根，其无侧限抗压强度不得小于设计要求；地基加固后，复合地基承载力不得小于设计要
3.2凿毛施工要求
为加强新混凝土与原结构的结合，需要对原结构进行凿毛处理。凿毛的施工工艺如下：人工凿除结合面6～10mm，凿除界面应去除疏松的表面层，同时表面凸凹不平度不小于6mm，且100mmx100mm面积内不小于1个点。
凿毛后的界面需要采用空压机或水冲洗干净表面的灰尘，然后保湿时间不小于6h。最后涂抹满足设计要求的界面剂，涂抹界面剂时原结构界面要保持湿润但无水珠。
3.3基础现浇素混凝土加固技术
根据该桥的现状，基础现浇C20素混凝土加固层来提高原桥的整体强度、刚度和承载力。其加固工序为：准备工作→基础模板支撑→浇筑片石砼基础→养护→竣工验收。为了保证施工质量，基础的加固施工一定要严格按照下面的施工步骤进行施工：
1、凿毛旧结构表面后用界面剂修复，清除松动的块石，并清洗孔洞及表面。
2、待石料表面稍干后，基础模板就位并固定。
3、浇筑基础的C20混凝土加固层，浇筑基础混凝土时应采用整体浇筑的方法，由于现浇混凝土较薄，施工空间狭小，务必采用有效措施确保混凝土浇筑质量，建议采用内插式振捣器及外挂式振捣器同时振捣混凝土。
4、应按施工技术规范作好混凝土的养生工作，拆模后无蜂窝麻面现象。
4.结论
和谦镇江大桥加固后, 桥梁现状良好, 运营平稳。说明旋喷桩结合扩大基础的加固方法不仅可以有效提高基础承载力, 而且可以起到防止基础底部被进一步冲淘的作用。有一定的推广应用价值。
旋喷桩加固是一种适应性较强的基础加固方法,但象其它的加固技术一样, 在加固前, 应该从病害成因、地质条件、荷载情况等方面进行合理的方案比选,使旋喷桩发挥其最大作用, 否则也会造成加固效果不理想或经济上的不合理情况。本文所举工程实例正是结合了桥梁的实际病害和河床的具体冲刷情况，使旋喷桩和扩大基础的优点得到充分发挥。可以为类似的墩基础加固提供参考。
参考文献：
[1]李玉芳.浅谈旋喷桩在铁路桥梁基础加固中的应用[J].《铁道工程学报》,2007.
[2]马慧君.旋喷桩在桥梁基础加固中的应用[J].《铁道标准设计》.2009．
[3]公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007)[s]．
关键词：高压旋喷桩；基础加固；承载力
中图分类号： U448.14文献标识码： A 文章编号：
1.引言
当前，在公路桥梁中，由于下游挖砂的影响，造成了河床平衡状态的破坏，冲刷加剧，致使河床断面不断下降，一些桥梁墩台因此变为浅埋基础。随着时间的推移，一些墩台出现不同程度的病害，诸如下沉、倾斜、淘空等。为消除桥下河床的进一步冲刷，需要进行平面防护或立体、局部防护，目的在于防止墩周围产生局部冲刷，以消除对桥墩安全的威胁，维护桥梁的安全使用。其途径不外乎是削弱水流的冲刷能力和提高基础周围河床的抗冲刷能力。根据不同情况采取的加固方法有：（1）扩大基础；（2）压注灰浆或硅化土层；（3）加深基础；（4）旋喷桩等。
现以重庆市开县和谦镇江大桥病害基础部分的整治为例，谈谈旋喷桩的综合应用。
2.工程实例
2.1 桥梁实例介绍
镇江大桥是位于重庆市开县境内的一座三跨空腹式石拱桥，桥梁全长116.8m，桥跨布置为3×34.0m，主拱圈净矢高5.7m，主拱圈厚度1.0m，其宽为8.0m；每个主拱都对称分布有6个腹拱，腹拱圈跨径为2.6m；上部桥面布置为：6.0m (行车道)+2×1.0m(人行道)。该桥基础为扩大基础。
该桥在运营过程中，结构出现了较严重的病害，主要表现在：桥墩基础冲刷、掏空严重，面积约为10.0m2。
2．2病害成因分析
设计组在现场收集资料的基础上进行了深入、细致地分析，得出造成该桥病害的主要原因有：该桥年代久远，加之桥梁下游河床采砂严重，在河水长期冲刷作用下，桥墩基础冲刷、掏空十分严重。针对该桥现状，决定采用高压旋喷桩加强基础，同时现浇素混凝土对基础进行封闭，使旋喷桩和扩大基础形成整体。
3.加固设计要点
3.1高压旋喷注浆法加固基础技术
3.1.1 加固体直径的确定
旋喷桩直径与现场土质、土体强度和喷射压力、流量、提升速度和浆液稠度等诸多因素有关，应通过现场试验确定。当无试验资料时可参照表1选用。
表1旋喷桩直径参考值（m）
喷注种类 单管法
土的类别
粘性土 0＜N＜5 1.2±0.2
10＜N＜20 0.8±0.2
20＜N＜30 0.6±0.2
砂土 0＜N＜10 1.0±0.2
10＜N＜20 0.8±0.2
20＜N＜30 0.6±0.2
砂砾 20＜N＜30 0.6±0.2
注：表中N为标准贯入实测锤击数。
3.1.2 布置形式
桩的平面布置形式需根据加固的目的给予考虑，分离布置的单桩可用于基础的承重，排桩、板墙可用作防水帷幕，整体加固则常用于防止基坑底部的涌土或提高土体的稳定性，水平封闭桩可用于形成地基中的水平隔水层。
3.1.3设计承载力
（1）按桩身强度计算容许承载力。
［P］= a［σ］A
式中［P］——桩的容许承载力（kN）；
a ——桩体材料的强度折减系数，a=0.4～0.5；
［σ］——桩体材料7cm×7cm×7cm试件的室内平均抗压强度（kPa）；
A ——桩的横断面积。
（2）按土体强度计算桩身容许承载力。
［P］= ｕΣfi li + A［R］
式中［P］——桩的容许承载力（kN）；
ｕ——桩身截面周长，按桩的直径计算（m）；
fi——各土层的容许摩阻力（kPa）；
li ——各土层的厚度（m）；
A——桩底支承面积，按桩的直径计算（m）；
［R］——桩尖处的地基容许承载力（kPa）。
（3）复合地基承载力。
式中 ——复合地基的容许承载力（kPa）；
［P］ ——单桩承载力（kPa）；
［R］ ——桩间土天然地基承载力（kPa）；
Ae——一根桩分担的荷载面积；
Ap——一根桩的断面积；
A ——天然地基承载力折减系数，当不考虑桩间土作用时为0。
3.1.4浆量计算
浆量计算有两种方法，即体积法和喷量法，取大者作为设计喷射浆量。
体积法：
喷量法：
式中Q ——需要的噴浆量（m3）；
De——旋喷固结体直径（m）；
D0——注浆管直径（m）；
K1——填充率，0.75～0.9；
h1——旋喷长度（m）；
K2——未旋喷范围土的填充率，0.5～0.75；
h2——未旋喷长度（m）；
β——损失系数，0.1～0.2；
ν——提升速度（m/min）；
H——喷射长度（m）；
q——单位喷浆量（m3/m）。
根据计算所需的喷浆量和设计的水灰比，即可确定水泥的使用数量。
通过以上公式，并参考《公路桥涵地基与基础设计规范》得到单桩自身承载力为1849KN，每根桩所受到的外荷载为1616KN。故旋喷桩满足受力要求。
3.1.5强度要求
旋喷桩设计要求，成桩28天后抽芯取样进行无侧限抗压强度试验，抽检数为2%，并不小于2根，其无侧限抗压强度不得小于设计要求；地基加固后，复合地基承载力不得小于设计要
3.2凿毛施工要求
为加强新混凝土与原结构的结合，需要对原结构进行凿毛处理。凿毛的施工工艺如下：人工凿除结合面6～10mm，凿除界面应去除疏松的表面层，同时表面凸凹不平度不小于6mm，且100mmx100mm面积内不小于1个点。
凿毛后的界面需要采用空压机或水冲洗干净表面的灰尘，然后保湿时间不小于6h。最后涂抹满足设计要求的界面剂，涂抹界面剂时原结构界面要保持湿润但无水珠。
3.3基础现浇素混凝土加固技术
根据该桥的现状，基础现浇C20素混凝土加固层来提高原桥的整体强度、刚度和承载力。其加固工序为：准备工作→基础模板支撑→浇筑片石砼基础→养护→竣工验收。为了保证施工质量，基础的加固施工一定要严格按照下面的施工步骤进行施工：
1、凿毛旧结构表面后用界面剂修复，清除松动的块石，并清洗孔洞及表面。
2、待石料表面稍干后，基础模板就位并固定。
3、浇筑基础的C20混凝土加固层，浇筑基础混凝土时应采用整体浇筑的方法，由于现浇混凝土较薄，施工空间狭小，务必采用有效措施确保混凝土浇筑质量，建议采用内插式振捣器及外挂式振捣器同时振捣混凝土。
4、应按施工技术规范作好混凝土的养生工作，拆模后无蜂窝麻面现象。
4.结论
和谦镇江大桥加固后, 桥梁现状良好, 运营平稳。说明旋喷桩结合扩大基础的加固方法不仅可以有效提高基础承载力, 而且可以起到防止基础底部被进一步冲淘的作用。有一定的推广应用价值。
旋喷桩加固是一种适应性较强的基础加固方法,但象其它的加固技术一样, 在加固前, 应该从病害成因、地质条件、荷载情况等方面进行合理的方案比选,使旋喷桩发挥其最大作用, 否则也会造成加固效果不理想或经济上的不合理情况。本文所举工程实例正是结合了桥梁的实际病害和河床的具体冲刷情况，使旋喷桩和扩大基础的优点得到充分发挥。可以为类似的墩基础加固提供参考。
参考文献：
[1]李玉芳.浅谈旋喷桩在铁路桥梁基础加固中的应用[J].《铁道工程学报》,2007.
[2]马慧君.旋喷桩在桥梁基础加固中的应用[J].《铁道标准设计》.2009．
[3]公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007)[s]．