摘要：随着社会的快速发展，对于桥梁的建设得到了更多人的关注，其施工技术也得到了质的提升。因此本篇文字主要是对预应力桩静压在桥梁加固设计中的应用及施工手段进行简要分析，希望能给同行带来可利的信息。
关键词：预应力桩；静压；设计施工应用
一、桥梁的相关概况
桥梁的相关概述，针对于某高速公路而言，其设计的标准是双向四车道，在其路段中有一人行桥式的通道，斜交5度，分左右幅，宽度26m。上部结构为跨径6m，厚30cm，宽1.03m的预制钢筋混凝土空心板组成，下部结构为一字型薄壁桥台，台身的厚度为40cm，基础建设运用单排钻孔灌注桩，桩长20.00m，桩径100cm。桥台，桩基础，台帽都运用25 号混凝土进行浇注。
这几年来看，随着桥梁使用时间的延长，道路的交通量逐渐剧增，由于长时期的车辆通行和重力的负荷下，使得通道的桥台出现了竖向裂缝的现状。
二、病害状况
通过对该桥梁的桥面系，空心板，支座和薄壁桥台进行了全方位的质量检测，发现该桥梁的桥台的病害是最为严重的，其桥台的主要病害有以下几点：
1.在全桥薄壁桥台处发现裂缝。其中最大的宽度裂缝达到0.46mm左右。其裂缝的形式大都是呈上宽下窄。
2.对桥体台身的混凝土保护层进行抽样检测结果表明，由于混凝土的保护层厚度较薄，离散性又较大，这对于台身的钢筋耐久性有很多的影响。
三、桥台开裂的原因
对于桥台开裂的原因进行详细调查，得知其主要病害是竖向裂缝贯穿于桥体，其裂缝的宽度达到0.46mm，其形状是呈上宽下窄。进而通过计算分析得知，该通道桥梁的受力特点，再结合其构造和病害特征进行剖析，其主要原因是：
1.交通量的增加和强大的负荷力的影响。现如今，人们生活的质量愈来愈好，每家每户都配置了汽车，这给桥体带来了一定的压力，不断的对它进行挤压，这使得对薄壁桥台水平作用效应增强，使得桥台出现裂缝现象。
2.桩基础出现了不均匀沉降的现象。如果桩基础出现不均匀的沉降现象时，特别是边桩发生沉降现象时，可将桥台一侧看成悬臂梁，在活载和恒载共同的作用下，由于钢筋的厚度较薄和水平分布钢筋较弱，这使得桥台横桥向抵抗变形的能力不足，这时中桩附近就出现了上宽下窄的竖向裂缝。
3.混凝土的缘故，也会导致薄壁桥台台身出现裂缝。此外，薄壁桥台台身和台帽水平分布的钢筋较细（直径为8mm的I级钢筋），其钢筋布置的间距又较大（竖向间距为20cm），加之桥台的长宽偏大，所以当薄壁桥台台身上端和下端受到约束后，其台身表面就容易出现裂缝。
所以，依据上述的分析可判断桥体台身裂缝的出现是因为混凝土收缩，桩基础的不均匀沉降和活载增加综合作用力下产生的。
四、加强其设计方案
因为此类病害类型具有明显的不均匀沉降现象，所以在工程施工中必须增强基础的承载能力。所以依据本桥构造的特点和其病害状况，推荐在桥台施加横向预应力的基础上，引用预应力桩静压（原设计承载力的一半）的手段，进而对该通道桥薄壁桥台进行加固工作，最终达到桥台承载能力与整体受力状况都能有不同的提升。其具体实施的措施如下所示：
利用裂缝灌浆进行及时处理
在宽度介于0.05～0.15mm之间的裂缝可以进行封闭性的处理手段。在其桥体台身横向每隔40cm左右设置一道预应力筋，浇筑厚20cmC40聚丙烯混凝土，待混凝土的强度达到90%以上时可以进行钢绞线张拉和封锚等工作。利用预应力钢筋进行浇筑承台时，新承台的高度为80cm，宽度应100cm，并且需要预留下宽上窄的压桩孔，等到混凝土的强度达到90%以上时可以进行预应力筋张拉，将新老承台连接成一体。接着运用反力系统，进行压桩，封桩，桩位等工作。
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五、预应力桩静压的相关施工手段
1.该工程的预制桩运用的直径为30cm，长1.5m，C30混凝土进行浇筑。预制桩需要严格的按照预制施工的标准规范进行，以保障预制桩的质量，桩身不得出现扭曲的现状，桩端接头面还需要具有平整性和光滑性。桩段在预制时，所引用预埋外径分别为34mm与57mm的钢管作为预应力孔道。
2.安置压桩反力支架（施工采用I36a工字钢并排焊接）。种植螺杆和反力支架（深度80cm，锚固剂采用植筋胶）进行连接，所以压桩架需要保持竖直的状态，在此还得注意的是，在压桩期间，要随时拧紧松动的螺帽，避免出现的安全事故。在压桩时还需要通过千斤顶的作用在反力支架产生的反力静压预制桩。
3.压桩施工的具体手段。桩段的就位须要保持垂直状态的设施，使桩段轴线和千斤顶保持在同一水平面上，不能偏压。压桩施工时，桩顶需要垫3~4cm厚的木板或是多层麻袋，再进行压桩施工，这主要的目的是为了预防桩顶损伤。其压实的施工步骤是：先其定位桩基的具体位置，再在承台底面位置挖0.5m，直径为30cm的孔。这有利于桩基的定位，设计位置的平面和压桩孔的偏差不能超过±20mm内。在进行压桩工作时，桩段之间的垂直偏差不能超过桩长的1.5％。
在压桩的时候，压力需要缓慢的加压，第一桩段压入到位之后，安装连接套筒、吊装下一节桩段的到位，涂刷环氧胶，安装并且拧紧预应力的钢筋，环氧胶固化之后，张拉预应力的钢筋、压桩。再吊装下一节桩段重复上述步骤。千斤顶主要是采用穿心式YC-60t张拉预制桩预应力钢筋，张拉吨位为250kN，张拉结束时持压2min，锚固。
环氧胶接桩步骤：在第一桩段压入到位之后，把上节桩吊起了10cm左右，将上下桩的连接端面烘干、吹净，并用丙酮清洗，再在两端涂刷一层厚2~4mm的环氧胶，立即将上节桩段保持垂直放下，待环氧胶固化后，张拉预应力钢筋。对桩接头侧面不平整光滑的桩段，应凿平使上下桩面应充分粘结，固化后，张拉预应力钢筋到205KN后稳压2分钟后锚固，然后开始压桩施工。反力系统压桩承载力达到设计单桩承载力的2倍即500KN后（设计单桩承载力为250KN），恒压1小时，当沉降<0.2mm时，结束压桩。施工过程中如预制桩达到持力层时，压力会马上上升达到500KN，压桩结束后，桩顶未达到设计标高时，切除外露桩头。切除前应先用楔块把桩固定，然后开出3~5cm深的沟槽，摘除桩头混凝土，但保留预制桩钢筋，伸入承台，与钢筋网焊接。达到设计压力时，本次预制桩贯入度达到21～ 22.5m。
4.封桩
第一，凿毛压桩孔内壁，安放钢筋网（双层φ12，间距10cm），焊接截断主筋及钢筋网；
第二，封桩前，清理干净孔内杂物、排出积水、凿毛孔壁并清除桩面浮浆，以增加粘结力；
第三，浇注微膨胀早强C30混凝土、捣实并养生。
六、加固施工注意事项
在压桩之前，应抽干其孔位中的水分，水的存在将直接影响到桩间的密封效果，冷拉钢筋极易被腐蚀。在采用两台以上的千斤顶在一个承台进行对称压桩的时候，不能在同一个时间段均达到设计的压桩力。对于同幅两侧桥台不应同时压桩。因为压桩是一个挤密土体的过程，两侧同时压桩容易引起路面拱起；压桩过程中预制桩进入持力层时，压力会骤然上升，这时不应对预制桩施加过高的压力，否则可能损伤承台和预制桩；桩基施工不得中途停顿，应一次到位，如需要中途停顿时，桩尖应停留在软土层中，且停顿时间不宜超过24h；由于本次压桩过程中，新老承台作为反力装置的一部分，必须具有较高的稳定性，因此必须确保承台的张拉效果；压桩施工应以设计最终压桩力作为控制标准，入土深度辅助控制。
结论：
总而言之，对于薄壁桥台因为桩基的不均匀沉降引起的竖向开裂病害出现，应采用预应力桩静压技术进行桥台的加固，进而提升基础承载的能力，与之前单纯加厚台身的加固方案相比，其造价较低，薄壁桥台的自重不会增加，在工程施工完成之后，通道的净宽不会减少，在一定程度上提升了桥梁的承载能力，有着一定的技术、经济优越性。马钊相关的分析得知，该通道加固后尚无发现薄壁裂缝，状况较稳定，加固效果较好。
参考文献：
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[5]扈炳刚，宫立柱. 小议桥梁体外预应力加固方法及计算过程[J].民营科技，2009，（12）
论文作者:冯俊林
论文发表刊物:《北方建筑》2016年12月第36期
论文发表时间:2017/3/27
标签：桥台论文; 预应力论文; 钢筋论文; 裂缝论文; 薄壁论文; 混凝土论文; 桥梁论文; 《北方建筑》2016年12月第36期论文;