用于加固变形桥桩的锚杆桩加固承台结构及施工方法

摘要

本发明提供一种锚杆桩桥桩加固架构。所述一种用于加固变形桥桩的锚杆桩加固承台结构包括固定在桥桩底部外围的加固承台和多根锚杆静压加固桩，在加固承台上开设有与锚杆静压加固桩数量相同的压桩孔，每根锚杆静压加固桩的底部桩端通过压桩孔嵌入加固承台下方的土层内至设计深度，顶端桩头嵌入加固承台内，其桩头顶面低于加固承台的上表面，在桩头顶部设有封桩结构，在固定承台内横向、纵向交叉设置多根加固钢筋。本发明结构简单，可以再不改变原桥桩和桥面的情况下对桥体进行加固维修，能够使变形的桥体恢复原状，保证桥体的承载能力，而且施工方便，能够在不封锁桥面通道的情况下进行施工，在维修的同时不影响桥体的正常交通。

说明书

技术领域

本发明涉及桥桩加固结构，特别是一种用于加固变形桥桩的锚杆桩加固承台结构。 

背景技术

随着交通的不断发达，为了降低交通的拥堵，在城市道路上出现了很多立交桥、高架桥。由于交通量的迅猛增加，大吨位车辆越来越多，再加上一些交通事故和自然因素，导致一些高架桥、立交桥的桥桩出现损坏变形，导致桥面的不平整，从而降低了桥梁结构整体延性能力和承载力，严重影响了结构的耐久性，存在工程事故隐患。对于以上的情况，就需要对桥桩进行维修，进行桥面调整，现有的桥桩维修一般是将原桥桩的桩基承台挖开，对断裂或损坏的桥桩进行维修补桩，或是在挖开后的桩基周围打新桩，在维修过程中桥桩的桩基承台被挖开，其承载力减小，存在安全隐患，必须要将桥体进行封路，而且维修的程序比较繁琐，需要耗费大量人力物力，其施工时间比较长，长时间的封路便会影响正常交通。 

发明内容

本发明的目的是提供一种用于加固变形桥桩的锚杆桩加固承台结构及施工方法，该加固结构简单、方便，可以在不改变桥桩和桥面结构的同时，对变形立交桥的桥桩进行加固维修，将桥面恢复原状，保证桥体的承载能力。 

本发明所述的技术方案为：所述一种用于加固变形桥桩的锚杆桩加固承 台结构包括固定在桥桩底部外围的加固承台和多根锚杆静压加固桩，在加固承台上开设有与锚杆静压加固桩数量相同的压桩孔，每根锚杆静压加固桩的底部桩端通过压桩孔嵌入加固承台下方的土层内至设计深度，顶端桩头嵌入加固承台内，其桩头顶面低于加固承台的上表面，在桩头顶部设有封桩结构，在固定承台内横向、纵向交叉设置多根加固钢筋。 

本发明进一步的技术方案为：所述加固承台包括圆柱形承台和设置在圆柱形承台上方的圆台形支承台，其高度为80-150cm，圆台形支承台紧贴桥桩的外壁，其内部设有多根放射主筋，每根放射主筋的上端嵌入桥桩内，并与桥桩主筋焊接，下端嵌入圆柱形承台内，并与圆柱形承台内的加固钢筋焊接。 

本发明进一步的技术方案：所述的封桩结构由两封桩钢筋、四根抗拔钢筋、加强钢筋和C30微膨胀细石混凝土加固层组成，所述加强钢筋的数量与锚杆静压加固桩内的钢筋数量相等，并与锚杆静压加固桩内的钢筋连接，两封桩钢筋交叉固定在压桩孔的孔口，四根抗拔钢筋分别设在两封桩钢筋的端点，并插入加固承台内，在压桩孔内浇筑强度为C30的微膨胀细石混凝土形成C30微膨胀细石混凝土加固层。 

本发明的最优技术方案：所述锚杆静压加固桩由四根，均为截面300×300的方形桩体，承载力特征值为5000kN，桩头的上表面低于加固承台上表面50-100mm；每根锚杆静压加固桩的长度为4-40m，由多根桩节连接而成，在每根锚杆静压加固桩的多根桩节连接端设有预埋钢板，两相邻桩节的预埋钢板通过多块焊接板焊接，且在连接部位外侧包有铁丝网，并在铁丝网上喷射M10水泥砂浆形成25-40mm厚的水泥砂浆铁丝网层。 

本发明的最优技术方案：所述加固承台的圆柱形承台上平面与两桥桩之间横系梁的上平面在同一高度，在加固承台的底部设有80-120mm厚的C15混凝土承台垫层。 

本发明的最优技术方案：所述加固钢筋包括多根横向和纵向分布的φ14mm环形钢筋，横向和纵向环形钢筋之间的连接点均采用焊接；所述放射主筋采用直径φ14mm的钢筋。 

本发明提供的另一种技术方案： 

所述一种用于加固变形桥桩的锚杆桩加固承台结构的施工方法，其特征在于具体步骤如下： 

（1）准备锚杆静压加固桩，锚杆静压加固桩是由多根长度为1.5-2m的预制锚杆加固桩组成，整体长度小于40m,并在下压过程中确保锚杆静压加固桩的下压桩头到达或插入施工现场的持力层，根据变形桥桩的原承载力特征值计算出每根锚杆静压加固桩承载力特征值，并设计出每根锚杆静压加固桩的最大施工压桩力； 

（2）设计加固承台的标高为80-150cm，该标高为加固承台最高端的标高，具体高度可以根据承台底面的最宽部位与变形桥桩连接线的夹角确定，保证该连接线与地面形成的夹角为30-45°便可，挖除变形桥桩周围的后期填土至加固承台标高，并露出变形桥桩的原横系梁，并将变形桥桩的原横系梁及桥桩底部与加固承台标高相等的部位外层的混凝土凿除至露出横系梁及桥桩内的钢筋和粗骨料； 

（3）待处理好变形桥桩及原横系梁后，在去除外层混凝土的变形桥桩和横系梁外侧通过多根钢筋横向、纵向交叉焊接形成一个与设计的加固承 台形状相同的钢筋笼，焊接过程中在对应安装锚杆静压加固桩的位置预留压桩孔（3），所述钢筋笼与变形桥桩及横系梁去除外层混凝土后露出的钢筋焊接； 

（4）在步骤（3）中焊接而成的钢筋笼外侧面安装一圈浇筑挡板，浇筑挡板的高度与设计的加固承台高度相等，然后开始向钢筋笼内浇筑砂浆，并将表面抹平，待砂浆凝固后取下浇筑挡板，便形成加固承台，该加固台与步骤（2）中设计的加固承台形状相同，在浇筑砂浆的过程中预留出多个压桩孔，压桩孔的个数根据承台大小和变形桥桩及锚杆静压加固桩的承载力决定，将变形桥桩的原始承载力分散到多根锚杆静压加固桩上，由多个静压加固桩给出支撑力，确保变形桥桩可以继续承载桥面，正常使用，在预留的压桩孔的周边纵向埋设多根抗拔钢筋，便于后期的封桩过程，每根抗拔钢筋的顶端露出压桩孔的孔口，一般露出的高度为5-10cm，所述压桩孔的截面与步骤（1）中准备的锚杆静压加固桩的截面大小相等； 

（5）采用工程钻机从其中一个压桩孔的位置下压引孔，形成一个直径等于或小于静压锚杆桩的外径，深度到达持力层的锚杆静压加固桩下压孔，可以使锚杆静压加固桩能够很方便的下压至持力层； 

（6）引孔完毕后，清理施工工作面、压桩孔和对应在压桩孔下方的锚杆静压加固桩下压孔，然后开始进行压桩过程，在压桩过程中保持锚杆静压加固桩呈竖直状态，其下端正对压桩孔，然后使用千斤顶沿着锚杆静压加固桩下压孔向下压，在压桩过程中使千斤顶、预制锚杆加固桩及压桩孔轴线重合，不得偏心加压，压桩时应垫钢板或麻袋、套上钢桩帽后再进行压桩，桩位平面偏差不得超过±20mm，每节预制锚杆加固桩的垂直度偏差 不得大于该桩节长度的1%，并在下压过程中观察千斤顶的压力值，当压力值到达步骤（1）中设计的单根锚杆静压加固桩的最大施工压桩力，并持续时间大于5分钟时，便停止压桩，此时最下端预制锚杆加固桩的桩尖应到达设计持力层深度； 

（7）在步骤（6）中的压桩过程完成后，处理锚杆静压桩的最上端桩头，使其达到设计标高，设计标高为锚杆静压桩最上端的桩头嵌入承台50-100mm，当停止压桩时锚杆静压加固桩刚好压到设计标高，即锚杆静压加固桩的最上端桩头刚好低于承台表面50-100mm时,在锚杆静压加固桩的每个钢筋孔内灌入硫磺胶泥，分别插入加强钢筋，使加强钢筋与锚杆静压加固桩内的钢筋连接，且每根加强钢筋的最上端与压桩孔的孔口平齐或高于孔口；当停止压桩时锚杆静压加固桩高于设计标高时，将高出设计标高的锚杆静压桩切除，使其最上端的桩头低于承台表面50-100mm，在切除过程中保留锚杆静压桩内的钢筋，作为加强钢筋；硫磺胶泥一种热塑冷硬性材料，由粘结剂、硫磺、增韧剂及填充剂，按一定配比熔融搅拌而成；常用（1）硫磺、水泥、粉砂、聚硫708胶（44：11：44：1）；（2）硫磺、石英砂、石墨粉、聚硫橡胶（60：34.5：5：0.7）配合而成； 

（8）在步骤（7）中锚杆静压桩的最上端桩头达到设计标高后，开始封桩，在压桩孔的孔口设置多根封桩钢筋，封桩钢筋的根数为步骤（4）中埋设的抗拔钢筋根数的一半，每根封桩钢筋的两端分别与其中两对称的抗拔钢筋露出压桩孔孔口的部分焊接，焊接后的每根封桩钢筋均高于步骤中的加强钢筋最上端，焊接好封桩钢筋后，便向压桩孔内浇筑强度为C30的微膨胀混凝土，待混凝土凝固后便将压桩孔的孔口密封；封桩前应凿毛和 刷洗干净桩顶表面后再涂界面剂，封桩采用预应力，预应力为400-500kN； 

（9）重复步骤（5）至步骤（8）中的压桩过程在加固承台中预留的所有压桩孔内下压锚杆静压加固桩，形成了一个桥桩的锚杆加固承台结构，该加固承台结构与原变形桥桩的横系梁高度差不多，一般是在两个桥桩外均设置一个锚杆加固承台结构。 

在步骤（1）所述的锚杆静压加固桩的每根预制锚杆加固桩是由混凝土和多根加固钢筋预制而成的方形桩体，其截面为300×300mm,在每节预制锚杆加固桩的两端均设有预埋钢板，每两节短桩的连接方法是先通过四块焊接块将两短桩上的预留钢板焊接，然后在外面包上钢丝网，并喷射M10水泥砂浆，使其与钢丝网练为一体，将连接部位包覆，具体连接是在下压过程中进行连接。 

在步骤（4）中插入每个压桩孔内的述抗拔钢筋有四根，等距设置在压桩孔的内壁。 

本发明的有益效果： 

（1）本发明所述的施工方法在不改变原桥桩和桥面的情况下对桥体进行加固维修，维修过程中不需要多原桥桩桩基承台进行挖开，不会影响桥桩的承载力，并不需要对桥体进行限行，不会影响桥体的正常交通； 

（2）本发明的桩体采用预制好的锚杆桩，可以大大降低工作量，节约施工时间，减小了施工过程中所需的人力和物力，降低了施工成本； 

（3）本发明在桥桩桩基外增加新的承台，并在该承台上增加多根的固定桩，分散了原桥桩的承载力，保证了桥体的正常承载能力； 

（4）采用本发明的施工方法能够使变形的桥体恢复原状，保证桥体的 承载能力。 

本发明结构简单，可以再不改变原桥桩和桥面的情况下对桥体进行加固维修，能够使变形的桥体恢复原状，保证桥体的承载能力，而且施工方便，能够在不封锁桥面通道的情况下进行施工，在维修的同时不影响桥体的正常交通。 

附图说明

图1是本发明的结构示意图； 

图2是本发明的内部结构示意图； 

图3是本发明使用状态示意图； 

图4是本发明使用时的俯视图； 

图5是封桩结构的俯视图， 

图6是锚杆静压加固桩的桩节之间的连接结构示意图， 

图7是图6的AA’剖视图。 

图中：1—桥桩，2—加固承台，3—压桩孔，4—加固钢筋，5—锚杆静压加固桩，5-1—预埋钢板，5-2—焊接板，5-3—水泥砂浆铁丝网层，6—封桩结构，6-1—封桩钢筋，6-2—抗拔钢筋，6-3—C30微膨胀细石混凝土加固层，6-4—加强钢筋，7—圆台形支承台，8—放射主筋，9—桥桩主筋，10—系梁，11—C15混凝土承台垫层。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。图1、图2中，所述一种用于加固变形桥桩的锚杆桩加固承台结构包括固定在桥桩1底部外围的加固承台2和多根锚杆静压加固桩5，在加固承台2上开设有与锚杆静压加固桩5数量 相同的压桩孔3，每根锚杆静压加固桩5的底部桩端通过压桩孔3嵌入加固承台2下方的土层内至设计深度，顶端桩头嵌入加固承台2内，其桩头顶面低于加固承台2的上表面，在桩头顶部设有封桩结构6，在固定承台2内横向、纵向交叉设置多根加固钢筋4。所述加固钢筋4包括多根横向和纵向分布的φ14mm环形钢筋，在加固承台与桥桩1连接的部位内部还设有多根直径为25mm放射筋，横向和纵向环形钢筋之间的连接点均采用焊接；所述放射主筋8采用直径φ14mm的钢筋。先将加固钢筋4固定焊接好后，再浇筑混凝土强度为C30和P.O.42.5R普通硅酸盐水泥形成加固承台2。 

所述加固承台包括圆柱形承台和设置在圆柱形承台上方的圆台形支承台7，其高度为80-150cm，圆台形支承台7紧贴桥桩的外壁，其内部设有多根放射主筋8，每根放射主筋8的上端嵌入桥桩1内，并与桥桩主筋9焊接，下端嵌入圆柱形承台内，并与圆柱形承台内的加固钢筋焊接。使加固承台与桥桩连接更加紧密。 

如2、5，所述的封桩结构6由两封桩钢筋6-1、四根抗拔钢筋6-2、加强钢筋6-4和C30微膨胀细石混凝土加固层6-3组成，所述加强钢筋6-4的数量与锚杆静压加固桩5内的钢筋数量相等，并与锚杆静压加固桩5内的钢筋连接，两封桩钢筋6-1交叉固定在压桩孔3的孔口，四根抗拔钢筋6-2分别设在两封桩钢筋6-1的端点，并插入加固承台2内，在压桩孔3内浇筑强度为C30的微膨胀细石混凝土形成C30微膨胀细石混凝土加固层6-3。 

所述加固承台2的圆柱形承台上平面与两桥桩之间横系梁10的上平面在同一高度，在加固承台2的底部设有80-120mm厚的C15混凝土承台垫层 11。 

所述锚杆静压加固桩5由四根，均为截面300×300的方形桩体，承载力特征值为5000kN，桩头的上表面低于加固承台2上表面50-100mm；每根锚杆静压加固桩5的长度为4-40m，如图6、7所述每根锚杆静压加固桩5的多根预制的混凝土桩节连接而成，每节预制的混凝土桩节的连接端设有预埋钢板5-1，两相邻桩节的预埋钢板5-1通过多块焊接板5-2焊接，且在连接部位外侧包有铁丝网，并在铁丝网上喷射M10水泥砂浆形成25-40mm厚的水泥砂浆铁丝网层5-3。 

本发明的具体实施方案为：以桩径1.5-1.8m的桥桩为例介绍，原横系梁标高处加设圆形承台，承台厚为80cm，每根桥桩处沿周围布置4根锚杆静压桩以部分托换原桩基上的荷载，该桥桩周围地基的地表至持力层的深度为30m左右，持力层为强风化花岗岩； 

具体施工如下：（1）准备锚杆静压加固桩，锚杆静压加固桩是由多根预制的加固桩组成，整体长度30m,每根预制锚杆加固桩是由混凝土和多根加固钢筋预制而成的长度为1.5-2m的方形桩体，根据变形桥桩的原承载力特征值计算出每根锚杆静压加固桩承载力特征值计算出，每根锚杆静压加固桩承载力特征值为5000kN，施工最大压桩力1000kN，共需要压制四根锚固杆静压桩；两根预制锚杆加固桩的具体连接如图6，先通过四块焊接块5-2将两短桩上的预留钢板3-1焊接，然后在外面包上钢丝网，并喷射M10水泥砂浆，使其与钢丝网练为一体，将连接部位包覆，每根桩的总长约30m口，可以在下压过程中进行连接，也可以预先连接好后再下压； 

（2）设计加固承台的标高为80cm，包括底部的圆形承台和上方的圆台 形支承台，圆形承台的直径两端到达变形桥桩高80cm的位置处的连线与圆形承台底面之间的夹角为35-45°，然后挖除变形桥桩周围的后期填土至加固承台标高，并露出变形桥桩的原横系梁，并将变形桥桩的原横系梁及桥桩底部与加固承台标高相等的部位外层的混凝土凿除至露出横系梁及桥桩内的钢筋和粗骨料； 

（3）待处理好变形桥桩及原横系梁后，在去除外层混凝土的变形桥桩和横系梁外侧通过多根钢筋横向、纵向交叉焊接形成一个与设计的加固承台形状相同的钢筋笼，焊接过程中在对应安装锚杆静压加固桩的位置预留压桩孔（3），如图2所示，所述钢筋笼与变形桥桩及横系梁去除外层混凝土后露出的钢筋焊接；加固承台内的钢筋均应通长设置，钢筋连接均应采用焊接，焊接长度为单面10d（双面5d），未标注钢筋锚固长度均为30d，钢筋砼板拉结筋采用φ14400； 

（4）在步骤（3）中焊接而成的钢筋笼外侧面安装一圈浇筑挡板，浇筑挡板的高度与设计的加固承台高度相等，然后开始向钢筋笼内浇筑砂浆，并将表面抹平，待砂浆凝固后取下浇筑挡板，便形成加固承台，该加固台与步骤（2）中设计的加固承台形状相同，在浇筑砂浆的过程中预留出多个压桩孔，压桩孔的个数为四个，四根锚固杆静压桩刚好可以承担变形桥桩的原承载力，在预留的压桩孔的周边纵向埋设多根抗拔钢筋，便于后期的封桩过程，每根抗拔钢筋的顶端露出压桩孔的孔口，一般露出的高度为5-10cm，所述压桩孔的截面与步骤（1）中准备的锚杆静压加固桩的截面大小相等；承台的浇筑砂浆采用强度为C30混凝土与P.O.42.5R普通硅酸盐水泥，板底采用100厚C15素砼垫层；若为了提高早期强度，可掺入适量 早强剂，在浇注新砼前应旧砼表面应凿毛并冲刷干净，在结合面处涂纯水泥浆一道，使新旧结合更好； 

（5）采用工程钻机从其中一个压桩孔的位置下压引孔，形成一个直径为300mm，深度为25m的锚杆静压加固桩下压孔，且宜进入残积土不少于2m,可以使锚杆静压加固桩能够很方便的下压至持力层； 

（6）引孔完毕后，清理施工工作面、压桩孔和对应在压桩孔下方的锚杆静压加固桩下压孔，然后开始进行压桩过程，在压桩过程中保持锚杆静压加固桩呈竖直状态，其下端正对压桩孔，然后使用千斤顶沿着锚杆静压加固桩下压孔向下压，在压桩过程中使千斤顶、预制锚杆加固桩及压桩孔轴线重合，不得偏心加压，压桩时应垫钢板或麻袋、套上钢桩帽后再进行压桩，桩位平面偏差不得超过±20mm，每节预制锚杆加固桩的垂直度偏差不得大于该桩节长度的1%，并在下压过程中观察千斤顶的压力值，当压力值到达步骤（1）中设计的单根锚杆静压加固桩的最大施工压桩力，并持续时间大于5分钟时，便停止压桩，此时最下端预制锚杆加固桩的桩尖应到达设计持力层深度； 

（7）在步骤（6）中的压桩过程完成后，处理锚杆静压桩的最上端桩头，使其达到设计标高，设计标高为锚杆静压桩最上端的桩头嵌入承台50-100mm，当停止压桩时锚杆静压加固桩刚好压到设计标高，即锚杆静压加固桩的最上端桩头刚好低于承台表面50-100mm时,在锚杆静压加固桩的每个钢筋孔内灌入硫磺胶泥，分别插入加强钢筋，使加强钢筋与锚杆静压加固桩内的钢筋连接，且每根加强钢筋的最上端与压桩孔的孔口平齐或高于孔口；当停止压桩时锚杆静压加固桩高于设计标高时，将高出设计标高 的锚杆静压桩切除，使其最上端的桩头低于承台表面50-100mm，在切除过程中保留锚杆静压桩内的钢筋，作为加强钢筋； 

（8）在步骤（7）中锚杆静压桩的最上端桩头达到设计标高后，开始封桩，在压桩孔的孔口设置多根封桩钢筋，封桩钢筋的根数为步骤（4）中埋设的抗拔钢筋根数的一半，每根封桩钢筋的两端分别与其中两对称的抗拔钢筋露出压桩孔孔口的部分焊接，焊接后的每根封桩钢筋均高于步骤中的加强钢筋最上端，焊接好封桩钢筋后，便向压桩孔内浇筑强度为C30的微膨胀混凝土，待混凝土凝固后便将压桩孔的孔口密封；封桩前应凿毛和刷洗干净桩顶表面后再涂界面剂，封桩采用预应力，预应力为400-500kN； 

（9）重复步骤（5）至步骤（8）中的压桩过程在加固承台中预留的所有压桩孔内下压锚杆静压加固桩，形成了一个桥桩的锚杆加固承台结构，该加固承台结构与原变形桥桩的横系梁高度差不多，一般是在两个桥桩外均设置一个锚杆加固承台结构。 

按照以上的施工方法形成的桥桩加固结构，可以很好的使变形的桥体进行恢复，保证其承重能力。