桥梁桩基树根加固过程及效果分析

桥梁桩基树根加固过程及效果分析

姜自龙

（广东华隧建设集团股份有限公司，广东 广州 510000）

摘要：本文以实际的工程施工为例，来阐述了树根桩的施工特征，再将树根桩施工的重点难点、材料计量以及工艺流程等详细地呈现出来，包括定位、桩孔施工、钻机就位和成孔、钢筋笼吊装和焊接、注浆等施工技术的关键点，在此基础上研究工程质量的控制措施。由桩基沉降监测结论可知，加固树根桩不仅能够获得良好的加固效果，还能够提高桥梁桩基的安全性和稳定性。

关键词：桥梁桩基；树根桩；加固；注浆

在土木工程行业，桥梁的安全性和稳定性具有极其重要的意义。但鉴于存在地基稳定性差、土层松软等问题，这某种程度上会导致桥梁桩基出现安全问题。在桥梁桩基施工的过程中引入树根桩加固的施工工艺，就是为了避免桥梁桩基出现安全问题。然而，桥梁桩基树根加固施工技术还不够先进，需对其进行进一步的研究。

1工程概况

某大桥是南高北低的单桥墩桥梁，坡度约4‰，在原有的桥墩上进行施工。本文以5#桥墩为监测对象，该桥墩埋深约14.5m，大桥的周边区域有一水库，在夏季降雨较多时，桥墩会长时间浸泡在水中，出现严重的侵蚀现象和地层失水固结现象。与此同时，部分土壤会被流水带走，使桩基四周的土层移动，导致地面沉降并出现空洞现象，对桩基承载力产生了极大的影响。因此，本工程在桩基加固的过程中选择了树根桩加固的方式，旨在提高桩基四周土层的安全性和稳定性。

2树根桩的特点

树根桩(即微型桩)是在现场灌注构成的小直径钢筋混凝土桩，直径为75～300mm，可将其斜向或竖向布置在施工现场，呈现为树根状，因此被称作树根桩。该工程在开展加固作业时，主要是通过加固桩体和桩体间的土层，避免桩基四周的土壤出现扰动现象，将其移动和变形控制在一定的范围内，确保土层稳定，便可更好地增加桩基的稳定性。注浆施工工艺和树根桩的压浆成桩施工技术的共有优点如下所述：

（1）施工所需空间较小，便于在桥梁下方小范围内开展相关作业，平面尺寸通常是0.6-1.8m2，净空高度是2.1-2.7m就能开展作业：

（2）施工过程中噪音小，钻机振动幅度也小，避免影响隧道结构和桩基稳定；

（3）全部的施工流程均可在地表开展，施工快捷且简便；

（4）施工期间由于成孔小，所以几乎没有产生施工应力，就能够避免扰动土层，保护地铁隧道结构安全和桩基安全；

（5）孔、桩设置方便灵活。因为成孔小，在空间较小时仍能够开展孔、桩施工；

（6）地层适应强，能够在各种土壤中布置树根桩和灌注浆液。

3树根桩加固施工

3.1树根桩施工工艺流程

定位放线→桩孔挖掘（清障）→钻机到达指定位置→开孔→配置钢筋笼、焊接→加设注浆管→碎石填注→浆液灌注→拔出注浆管并二次灌浆→注浆完毕并移动桩机。

3.2树根桩材料计量

树根桩通常先开展碎石填注作业后再灌浆，很难确保其质量符合施工要求，且在施工过程中必须严格控制材料计量，若材料计量错误，树根桩防止变形的能力就会减小。该项目本单根桩水泥、水和碎石的用量分别是0.783t、0.431t和2.210～2.488m3。

3.3树根桩施工要点

3.3.1定位、校正垂直度

（1）在施工期间，通常选择全站仪来确定桩体位置和放样，将结果记在纸质资料上并上报给监理方审核。

（2）在测量标高时，选择的测量设备是水准仪，以测量的平均值作为地坪标高来开展场地找平作业。当确认桩孔施工点后，将四周的地坪硬化并获得标高参数，如此便能掌握树根桩的深度和桩顶标高。

（3）桩位定位。树根桩直径是400mm，定位误差需控制在-30～30mm之间，垂直度偏差不能够大于1/200。

3.3.2开挖桩孔、清障

复核桩位后，将桩位十字线四周的混凝土打碎后，再开展开孔作业。在深度3m直接开展清障作业，若深度超过3m时，应提出适宜的清理方案，提交监理部门审批后再清障。回填应选择质量良好的粘土，施工密实度达90%。

3.3.3钻机就位及成孔

钻机到达指定位置前，需对地坪强度和平整状况进行检查。钻机底座须选择水准仪来抄平，避免施工时出现移动和倾斜现象。钻进期间应及时检验垂直程度，桩体和转盘的中心偏差需低于30mm。选择GXY-1C立轴式岩芯工程勘察钻机来开展成孔作业，主要选择了泥浆护壁正循环成孔的方式。成孔前，在孔点两侧方加装枕木。钻机到达指定位置后，其底座保持稳定和平衡，并选择水平尺测量2个垂直方向的垂直度，确保滑轮、桩体中心和钻盘中心孔处在一条垂直线上。钻机施工最佳速度其50～100r/min，并按照土层变化、施工深度、含砂状况和施工说明书等因素，来改变施工速度，确保成孔品质，避免出现桩孔移位和塌陷现象。

施工期间应实时监测成孔垂直度，若有误差可通过提升钻杆及时调整，在偏斜位置选择辅机钢丝绳将其拉到反方向纠正，使垂直度符合工程要求。成孔到达预设标高后及时清理成孔，到孔口泥浆相对密度≤1.20。

3.3.4钢筋笼加工制作、吊装及焊接

（1）钢筋笼加工：钢筋笼选择分节的方式来加工、吊装和焊接，每节长度是12m＋9m。

（2）钢筋笼吊装：选择钻架来放置和吊装钢筋笼。钢筋笼外径比桩体直径小40～60mm，误差应控制在10mm以下，钢筋笼上配置2组（每组3块）保护块来把握保护层厚度，呈120°来进行施工，且上下2组均匀错开。

（3）钢筋笼焊接：主筋接头搭接50%，单面焊长度≥10倍钢筋直径；施工缝宽度≥钢筋直径的80%，厚度≥钢筋直径的30%。

3.3.5注浆管安装

注浆管安装作业通常在钢筋笼全部完工后开展，注浆管为φ20mm的铸铁管，将其安装在桩孔的底部，应将注浆孔（孔径为10mm）加设到最下方的注浆管底端1.5m处。待注浆管施工完成后，将上口封闭。

3.3.6填灌石子

在填灌10～25mm的碎石时，通常利用挖掘机来开展作业，至预设高度方可停工。填灌前冲干净施工碎石，碎石应配有质保书和合格证明。碎石填灌用量需大于预设数量80～90%。填灌期间，应避免成孔堵塞，及时清障。

3.3.7注浆

确保水泥浆配比标准，选择的水泥类型为P.O42.5，水灰比0.50～0.55。选择注浆泵来均匀注浆，施工初始压力为1MPa，接下来用0.1～0.3MPa压力迫使浆液有序上涨。施工时压力若提高到0.5MPa，可适当提升注浆管后再继续施工，浆液溢出孔道时方可停工。待注浆数等于桩体测算体积时，注浆管的注浆位置为桩体中部。抽出注浆管后，碎石高度和浆液面均会改变，此时须在桩体顶部填入粗石料，并在其2m区域内补注浆液，至预设标高后方可停工。

4预留袖阀管注浆

在埋设注浆管后，该工程还提前配置了袖阀管来注浆，这有效地克服了松软土层注浆时出现的封闭止浆问题。预置袖阀管的施工原理如下：在浆液流经注浆泵且压力是1MPa时，才能注入注浆管。压力浆液进入PVC材质袖阀管所在的部位后，可通过管上φ6mm的泄浆孔流出。在注浆压力的影响下，不仅套壳料会破碎，PVC外的橡胶圈也会出现爆裂现象，加压后的浆液就会下渗到较为松软的地层中，导致土层开裂。若继续注入浆液，就会导致压力增大，使土层开裂情况更加严重。但因为袖阀管外侧为地下树根桩和连续墙，浆液就会在特定的土层间凝结成固结体，再加上全深度范围内能够按照实况来控制注浆深度，就可避免浆液下渗，确保工程质量（图1）。

图1预留PVC袖阀管注浆工作原理

袖阀管工序如下：确定注浆点→放线→开孔（清障）→钻机到达施工位→成孔→清理孔道→安装注浆管。

根据设计要求，将袖阀管设置在双排拱形树根桩的外侧（图2）。在进行拱形双排φ400树根桩施工前，应按照树根桩的长度来安装和连接袖阀管，在安装时邻近的PVC管利用U-PVC胶合剂将袖阀管粘紧在橡胶套管上。首节PVC管配备封堵装置，在管内加灌清水使其处于垂直状态。将各袖阀管连接完毕后放到相应的钻孔内，到预设深度后方可停止，且袖阀管和钻孔的中心应尽量保持重合。

图2袖阀管布置

5施工质量控制

5.1树根桩施工质量控制

5.1.1原材质量控制

在加工钢筋笼时，钢筋建材均需持有机械功能测试合格报告和出厂合格证。在焊接前，钢筋和钢筋笼应配备有焊接试验证明。将300个焊接完工的接头作为样件进行检验，确认合格后投入工程使用。工程所需的水泥和碎石都应送去质检，质检合格后将报告送至监理部门检查、审批，批准后才可进入施工现场。

5.1.2钢筋笼制作、焊接质量控制

机械吊装的功能对钢筋笼分节加工有着直接的影响，其分节施工的最大长度是12m。钢筋笼由环形模制作而成，钢筋主筋上的保护层厚度误差需小于10mm。

5.1.3注浆质量控制

（1）浆液拌和需严格根据水灰比0.50～0.55的配比来开展。注浆压力在0.1～0.3MPa之间是正常的，若施工期间压力升高到0.5MPa时，提高注浆管到合适位置再继续施工，直到浆液溢出孔口，即可停止施工。

（2）注浆量和二次起拔：当注浆量等于桩体的体积时，注浆管的注浆位置为桩体中部。抽出注浆管后，碎石高度和浆液面均会改变，此时须在桩体顶部填入粗石料，并在其2m区域内补注浆液，直至预设标高后方可停止注浆。

（3）避免串浆：注浆期间需选择“做一根跳十根”的施工方式，若有需要可通过加注速凝剂和延长间隔时间的方式，来避免串孔或相邻桩溢浆等问题。施工砂石和水泥不仅需持有质保书，还应该提前准备送检试验合格报告。

5.1.4桩位偏差控制

本文所述的树根桩为拱形桩，随着工程进度的推进，桩位偏差随之增大，使旧桩点上的树根桩不能钻孔。为了解决上述问题，在综合讨论后，桩位可灵活调节桩直径50%（200mm）的距离，控制好桩位偏差。

5.2袖阀管注浆施工质量控制

袖阀管应安装在中间位置，且深度需符合预设需求，偏差在10cm以下。袖阀管底部处于密封状态，管口加盖防护且高度超出地表30cm。劈裂注浆的注入速度为7～15L/min，密封泥浆的7d立方体抗压强度是0.3MPa。

6加固效果分析

该项目施工起始时间为2021年5月2日，结束时间为2021年10月6日。为检验加固效果，特对施工后的桥梁的沉降情况进行监测，结果为表1所示，3#、6#桥桩总沉降值均在预设值(5mm)以下。

表1桥梁3#、6#桥桩沉降观测值表

实践证明，在加固桥梁桩基时选择树根加固法和合适的注浆技术，不仅能够有效地克服桩基不稳、桩基沉降和桩体承载力下降等问题，还能够加强土层的稳定性。同时，还能够使高架桥处于正常运营状态。施工完成后，持续5个月对桥梁的沉降状况进行监测，监测结果证实了树根桩的加固性能。

7结语

综上所述，在加固桥梁时普遍使用了树根桩加固方式，这种施工方式不仅能够充分发挥出施工灵活、结构稳定且经济效益高等优势，还能够实现桥梁桩基加固的目的。本文以实际工程为例，阐述了桥梁桩基树根加固的施工流程和效果，在此基础上提高其施工速度和品质，避免桩基工程出现安全问题，推动桥梁工程的持续性发展。

参考文献

[1]吴欣.桥梁工程施工中的桩基加固技术研究[J].工程技术研究,2023,8(03):216-218.

[2]鲁志强,帅品南.微型桩技术在施工中的应用[J].技术与市场,2021,28(09):74-75.

[3]王立涛.浅谈基础施工中树根桩施工技术应用[J].江西建材,2021,(02):94-96.

作者简介：姜自龙（1989.9-），男，汉，山东临沂，本科，学士，工程师，主要研究方向：土木工程技术类研究。