以某工程实例, 从发现桩头病害到处治进行介绍。

ZK2+750某大桥跨越某江 (无通航要求) , 该桥于2012年建设完成, 2013年通车, 为分离式双幅, 净宽2×11m, 交角135°, 上构采用9m×20m先简支后连续预应力空心板, 桥长186.04m, 下构桥墩采用双柱式直径1.8m桩柱一体基础, 桩基设计为摩擦桩。

现场存在的问题为:经现场踏勘该桥桩基3, 4号墩桩基8根, 露出水面部分桩基钢筋保护层被剥落露筋、桩柱搭接面露筋等缺陷, 其余墩也存在类似情况, 委托某第三方对该桥桩基进行了全面检测。

1) 设计采用桩接柱 (等直径) , 普通混凝土, 桩基采用传统和常规筑岛施工工艺, 经检查桥梁主体结构安全, 但桩头部分存在局部混凝土腐蚀、冲刷剥落和露筋, 需要进行处理。

2) 主要是河道水位多次反复变化及冲刷和水质对混凝土腐蚀等造成桩头混凝土局部剥落和露筋, 混凝土耐腐蚀和耐久性差, 另外是传统筑岛施工桩基工艺用在此处有缺陷, 同时桩接柱施工时对桩头处理不彻底、施工粗糙等。

具体原因为: (1) 桥梁桩基采用填土筑岛施工, 回填土较松软, 在冲击钻冲孔的过程中护壁出现坍塌、鼓包, 使得桩径出现扩径或颈缩; (2) 设计采用水下桩进行钢护筒跟进施工, 施工考虑太多的成本因素及受没有大型起重设备和现成条件的限制, 在施工中只埋设2~3m导向钢护筒, 桩基灌注混凝土后又及时拔出; (3) 受现场条件限制及桩基钢筋笼定位不准确, 导致保护层厚度控制差, 还存在桩基钢筋笼偏位和墩柱与桩基相接错台及小偏位等; (4) 灌注桩基混凝土后将钢护筒拔出过早, 使得桩头出现扩径或扰动了桩顶段混凝土; (5) 桩顶混凝土没有超灌质量差, 桩柱连接部位施工粗糙, 桩头破除没有到密实的混凝土面, 如桩柱结合面出现剥落露筋等; (6) 桩基混凝土按常规设计没有考虑腐蚀及冲刷等, 同时对季节性水流对桩基的冲刷认识不足, 混凝土配合比没有按高性能耐腐蚀进行设计, 如掺入微硅粉; (7) 桩基完成后未对河道进行清理、疏通, 没能及时发现问题。

准备采用如下方案进行处置:参考其他类似桩-连接桩基露筋处理方案, 进行补强。采用外包混凝土维修处理, 清理干净病害表面松散及碳化混凝土, 对锈蚀钢筋除锈及涂刷阻锈剂后, 外包0.2m厚C40混凝土, 混凝土内部设置钢筋网, 外包混凝土外表面做防腐涂刷。

考虑桥位下河流水质污染严重, 为提高结构耐久性, 具体措施如下。

1) 岸上部分在原桩基外增设直径2.2m钢筋笼 (主筋采用ф14环向间距25cm、螺旋箍筋采用ф10间距15cm) , 采用2.4m外径C40混凝土对其进行包裹。

2) 水中部分在原桩基外增设直径2.4m钢筋笼 (主筋采用ф14环向间距25cm、螺旋箍筋采用ф10间距15cm) , 采用2.8m外径C40混凝土对其进行包裹。

1) 清理原桩基接墩柱位置, 将多余的混凝土凿除, 与墩柱一致。

2) 清除外露松散的混凝土, 密实部分进行凿毛。

3) 对锈蚀的钢筋进行除锈。

4) 绑扎外面加固钢筋, 支模。

5) 对原混凝土充分润湿后浇筑包裹混凝土。

6) 水中部分桩基采用先填土后反开挖, 对桩基进行处理。

7) 外包裹混凝土采用优化配合比增加耐腐蚀和耐久性。

具体处治施工过程为: (1) 采用风镐凿除松散、碳化的混凝土, 对密实部分及包裹的墩柱部分进行凿毛; (2) 植筋、绑扎钢筋、涂刷阻锈剂; (3) 模板安装, 混凝土浇筑; (4) 涂刷防腐剂; (5) 清理河道; (6) 施工后检测。

通过检测报告对整个过程进行完善、闭合。

最近社会上发生多个桥梁由于水位及原地面标高的降低, 暴露出一些桩头处混凝土保护层出现剥落及露筋等问题, 造成了负面影响。为了引以为戒, 一方面需要加强桩头部位施工质量控制, 另一方面需对已经完工的进行彻底排查, 发现问题及时处理。

1) 加强对已经完工和交验及运营的项目进行排查, 抓住旱季、枯水期, 对于季节性河流, 水位下降, 河道内的桩基桩头部分会暴露出来, 特别是采用筑岛施工的、没有设置钢护筒的或在施工完成将钢护筒拔除的, 由于河水的腐蚀和冲刷会导致桩头和桩身混凝土剥落与露筋, 问题如不及时发现和处理, 会影响桥梁的耐久性, 对于此类桥梁需进行重点排查。

2) 制定专门的排查表格, 根据不同地域、不同气候, 安排有责任心的工程技术人员对特定区域范围内的已经交工的跨河流桥梁桩基全部排查一遍, 特别是水下或后期地貌可能发生较大变化的桥梁桩基项目, 做好详细排查记录。

3) 对发现问题的进行全面梳理、统计、分析, 并建立台账, 为处理方案制订和今后如何预防问题的再次发生提供技术支持和参考依据。

主要有以下几种情况:桩接柱处的桩头部位、桩接地系梁部位、桩接承台部位、由于洪水或河水冲刷和腐蚀以及地表污染土质发生变化、污水长期对混凝土浸泡腐蚀等, 特别是施工比较粗糙, 混凝土表面比较松散, 极易发生混凝土剥落和钢筋外露等现象。针对这种可能发生的病害, 主要做好以下几方面工作。

1) 从施工工艺上进行完善传统施工方法是采用筑岛施工水中桩基, 桩基混凝土灌注完成后为了重复利用钢护筒, 在混凝土没有凝固之前就将钢护筒拔除, 以前被认为是一种较为经济的做法, 甚至被推广应用, 现在发现此种做法存在较多致命缺陷, 钢护筒拔除时间很难准确掌握, 时间晚了很难拔出, 时间早了在拔除钢护筒的过程中对桩基混凝土造成二次扰动和破坏, 导致桩顶段桩身周围混凝土松散不密实。

设计有钢护筒的严格按设计要求, 对可能被冲刷或腐蚀的部位进行防腐和防锈处理。一般对于河道部位的桩基钢护筒不再拔除, 并报请业主和设计方按永久工程和做防腐处理。

今后, 需对此种施工工艺进行研究和完善, 一直埋在地下的则一般不会发现问题, 一旦地表发生变化被冲刷或暴露便会发现此类问题。

2) 从施工精细化方面进行控制严格复核实际地面、水位变化及冲刷、桩顶标高, 对于与现场不符的及时向设计方提出。特别是对于后期可能发生地貌和地面变化的更应加强控制。严格控制桩顶混凝土超灌高度, 确保桩顶部位混凝土的密实度和质量。严格控制桩头及接桩质量, 对于破除桩头部分进行彻底凿毛, 将松散和不密实的桩基混凝土全部凿除干净, 再进行接桩施工。严格控制桩基偏位, 特别是桩基直接接柱 (等直径) , 一旦发生偏位便会严重影响桩头部位施工质量。对于已经发生偏位的进行分析, 需按变更设置小承台过渡处理, 确保桩头施工质量。加强细节施工管理及控制, 如原材料及混凝土施工质量, 配合比、坍落度、振捣等。

3) 从耐久性方面进行控制分析现场施工及今后运营环境, 如弃渣场、垃圾场等环境的改变和影响。从改善混凝土配合比入手, 采用高性能混凝土, 以提高其在特殊环境下的耐腐蚀性和耐久性。

1) 加强现场地形、水文的调查和复核, 加强对设计图纸的复核, 如设计说明、设计标高、实际地面和河床标高、设计防冲刷和防腐蚀措施等。

2) 加强对桥位周边可能发生的冲刷、污染及土质变化的调查和分析, 加强对后期规划等可能引起桥下地表高程较大变化的因素进行分析和调查。

3) 对于可能发生的此类风险进行识别和防范, 一方面制定针对性措施, 另一方面报告业主和设计方提出永久性防治措施。

希望从设计、业主、施工、后期养护管理等各环节对此类问题高度重视, 树立品质工程理念, 品质工程须有品质设计、品质施工、品质管理和后期品质养护。一方面抓住旱季枯水期对以前的桥梁做好彻底排查, 对发现问题及时处理;另一方面对此类问题进行梳理、统计、分析, 同时结合现场实际情况及时制定防范措施;另外, 加强对新建桥梁的设计、施工控制, 各方联动, 齐抓共管。