旧桥桩基加固方法的

山东高速股份潍坊分公司养护基建QC小组

旧桥桩基加固方法的研究发布人：刘国庆山东高速股份潍坊分公司

山东高速股份潍坊分公司淄河大桥原貌1、工程背景

淄河大桥是济青高速公路上的特大桥之一，桥长546.9米，桥梁中心里程桩号为STA126+696.00，桥梁的跨度为18孔30m后张法预应力T梁，桥墩为双柱式钢筋混凝土盖梁立柱，基础为钢筋混凝土钻孔灌注桩，自1993年建成以来，运营状况良好。但是，在2006年淄河大桥河床防护中发现部分桩基存在重大安全隐患，河床开挖后发现20根桩中有9根桩存在混凝土疏松、钢筋锈蚀等质量缺陷。淄河大桥在济青高速公路保畅通方面发挥着重要作用，为了保证桥梁的结构安全，并且不影响公路的正常运营，必须迅速采取有效的措施对桥梁桩基及时进行加固处理。一、概述

山东高速股份潍坊分公司2、小组概况小组名称山东高速股份潍坊分公司养护基建QC小组成立时间2003年3月1日课题名称旧桥桩基加固方法的研究课题类型创新型组长宋玉华活动日期2007年8月1日-2008年2月28日注册编号SDECLWF-2007-02小组人数5人平均年龄34岁活动频次每月2-4次教育时间48小时QC小组指导方针科学管理、合理组织、确保质量、确保工期、创精品优良工程，为驾乘人员提供“畅、安、舒、美”的平安大道！小组成员姓名性别文化程度组内职务小组分工宋玉华男本科组长全面负责郑世民男本科成员现场管理，总结成果郭彰男本科成员活动实施及记录张军男本科成员活动实施及记录褚凯男本科成员活动实施及记录小组活动总指导：张洪新小组活动总协调：谭延昌、李兴峰小组活动成果获奖情况2004年《解决通道桥单板受力问题保证行车安全》获省厅二等奖；2005年《高速公路路肩保洁设备的研制》获省厅三等奖；2006年《提高路面裂缝病害处理速度保证维修罩面工程进度》获部优奖；2007年《提高高速公路中央活动护栏开启速度》、《解决桥位处河床砂土流失问题》分别获国优和省优嘉奖。山东高速股份潍坊分公司二、选择课题旧桥桩基加固方法的研究桥梁安全状况要求科学管理、合理组织、确保质量、确保工期、创精品优良工程，为驾乘人员提供“畅、安、舒、美”的平安大道！路桥管养责任要求工程意义学术价值公司对该工程要求由于原施工时技术和质量控制的问题，造成承台下檐处桩基存在着混凝土疏松，钢筋外露并锈蚀严重的问题，是桥梁运营管理的重大安全隐患。主要病害情况如图描述：

公司要求抓住造成桥梁安全隐患的关键因素，制定合理的桩基加固方案，消除安全隐患，保证桥梁安全；并要求施工过程保证工程质量，将桩顶最大压强降至原来的80%以下，认真对待这次桥梁加固，总结经验，能在以后的施工中加以借鉴。依据公司养护工作目标、基本任务及养护工作方针，养护部门有义务做好桥梁的管养工作，发现病害要及时修复，保障桥梁安全和公路畅通。《公路桥涵养护规范》要求：桥涵构造物的养护首先应使原结构保持设计荷载等级的承载要求和设计交通量通行要求。我国桥梁加固技术还不成熟，全国范围内类似桩基病害加固的经验非常少，如果能有效地解决好对该桥梁桩基病害的处理，对今后同类新建或养护工程具有很好的借鉴意义。QC小组指导方针7-1#桩基8-1#桩基9-3#桩基病害细节山东高速股份潍坊分公司桩基最大桩顶力Pmax=6160KN（看做定值）桩顶处桩身截面积S=3.14×1.52÷4=1.766m2桩顶最大压强Pmax=6160÷1.766=3488.11Kpa最大桩顶压强Pmax=3488.11Kpa降低至原来的65%以下桩顶受力

严格按照施工图纸进行施工，保证工程质量符合国家现行的技术规范，彻底解决混凝土不密实和钢筋外露的问题，保证桩基与承台的连续性工程质量通过查阅原图纸和设计院提供桩基验算内力组合的相关数据，我们通过计算得到了桩基加固前的一组数据：三、设定目标

我们的目标是在桩基最大桩顶力不变的情况，通过浇筑钢筋混凝土加大桩基截面积，来降低桩顶最大压强，从而提高了桩基的承载能力。混凝土及植筋施工控制得当，桩基与承台的连续性好的情况下，当S增加1%时，则Pmax降低至原来的99%，公司将目标定为将最大桩顶压强降至原来的80%以下，我们计划将S增加原来的60%以上，因此，我们将活动目标具体定为：活动目标

山东高速股份潍坊分公司小组召开头脑风暴会议，提出各种防护方案，经过集中讨论，总结归纳为以下三个方案：四、制定方案并确定最佳方案方案一方案二方案三对桩基进行凿毛，再直接对承台进行植筋，然后待绑扎完钢筋笼之后，浇筑水泥混凝土。不对承台进行植筋，对桩基进行凿毛，然后绑扎完钢筋笼之后浇筑水泥混凝土。对桩基进行凿毛并凿开承台底面环形凿缝，再进行植筋，待绑扎钢筋笼之后浇筑水泥混凝土。1、方案的提出

山东高速股份潍坊分公司1做好施工前的准备，搭设必要的支撑和施工支架；对承台下3.10m范围内桩身，应凿除其混凝土保护层，露出主要受力钢筋；2竖向受力钢筋采用52根Φ12钢筋。箍筋采用31根Φ10钢筋，按照梅花桩绑扎方式进行绑扎钢筋笼；3按照设计图纸立模浇筑C30聚丙烯网状纤维混凝土并进行养护；4桩基加固完成后，应对混凝土表面进行相应处理后涂刷泰美涂料（TECNORIVAC100）进行防护。附方案一施工图纸方案一

山东高速股份潍坊分公司1做好施工前的准备，搭设必要的支撑和施工支架；对承台下3.10m范围内桩身，应凿除其混凝土保护层，露出主要受力钢筋；2将桩顶处承台底面混凝土凿毛3cm厚，保证新旧混凝土结合，在承台底面向上钻孔植筋，锚固深度约25cm,植筋采用Φ12钢筋，共76根。箍筋采用Φ10钢筋，共34根，按照梅花桩绑扎方式绑扎钢筋笼；3按照设计图纸立模浇筑C30聚丙烯网状纤维混凝土并进行养护；4桩基加固完成后，应对混凝土表面进行相应处理后涂刷泰美涂料（TECNORIVAC100）进行防护。附方案二施工图纸方案二

山东高速股份潍坊分公司方案三1做好施工前的准备，搭设必要的支撑和施工支架；对承台下3.10m范围内桩身，应凿除其混凝土保护层，露出主要受力钢筋；2将桩顶处承台底面进行环形凿缝，露出承台底面钢筋，深度17cm,在承台底面向上钻孔植筋，锚固深度20cm,植筋采用Φ12钢筋，共52根。箍筋采用Φ10钢筋，数量为33根，按照梅花桩绑扎方式进行绑扎钢筋笼；3外侧加固钢筋上端植入承台底锚固，下端弯折与原桩基防护的纵向受力钢筋焊结，焊接时采用双面焊连接；4按照设计图纸立模浇筑C30免振聚丙烯网状纤维致密实混凝土并进行养护；5桩基加固完成后，应对混凝土表面进行相应处理后涂刷硅烷进行防护。附方案三施工图纸

山东高速股份潍坊分公司3、确定最佳方案满分为150分，方案三得分最多，为120分，方案一、方案二分别得分为109分和112分，经过小组讨论，决定采纳方案三。根据得分情况，绘制如下管状图:

选择方案三

山东高速股份潍坊分公司序号可行性分析评

估综合得分是否采纳

组员项

权目

数12345方案一施工难度低，容易操作难易度2★★★★★30不采纳109分采用C30聚丙烯网状纤维混凝土不易振捣密实，由于混凝土坍落度小，可能有气泡存在，工程完工后可能存在桩基周身出现孔状缺损，桩头与承台部分混凝土很难进行浇筑工程质量2◎◎◎○◎18只要控制得当，不会对受力钢筋造成破坏安全控制2★◎★★◎26造价低，每根桩基加固费用预计1.5万经济性1★★◎★★14能够解决混凝土疏松和钢筋外露问题，但是不能解决上部结构及活载的力向下传递的问题，最大桩顶压强没有变化预计效果3○◎○◎○21方案二施工难度高，不容易操作，尤其是植筋难度较大难易度2◎○◎◎◎20不采纳112分采用C30聚丙烯网状纤维混凝土不易振捣密实，由于混凝土坍落度小，可能有气泡存在，工程完工后可能存在桩基周身出现孔状缺损，桩头与承台部分混凝土可以较好进行浇筑工程质量2★◎◎◎★24植筋过程不易控制，尤其向承台底面植筋过程可能会对受力钢筋造成破坏安全控制2○◎◎◎○16造价较高，每根桩基加固费用预计1.7万经济性1◎★◎○◎10能够解决混凝土疏松和钢筋外露问题，基本上能解决上部结构及活载的力向下传递的问题，最大桩顶压强降低预计效果3★◎★★★42方案三施工难度高，不容易操作，尤其是植筋前凿开承台底面环形凿缝的施工难度较大难易度2○○◎◎◎16采纳120分采用C30免振聚丙烯网状纤维混凝土不需振捣即可密实；桩头与承台部分混凝土可以较好进行浇筑工程质量2★★★★★30植筋过程可以控制，承台底面凿出环形凿缝后，可以避免向承台底面植筋过程中对受力钢筋造成破坏安全控制2★◎★◎◎24造价高，每根桩基加固费用预计1.8万经济性1○◎◎○◎8能够解决混凝土疏松和钢筋外露问题，基本上能解决上部结构及活载的力向下传递的问题，最大桩顶压强降低预计效果3★★★◎★42表中：★代表3分◎代表2分○代表1分2、对方案进行可行性分析和综合评估

山东高速股份潍坊分公司施工结束,总结经验Y进行检测N重新组织施工植筋并焊接、绑扎钢筋笼YY浇筑水泥混凝土并进行养护Y组织进场，做好施工准备对主要材料进行试验检测，购置施工原材料对原桩基需加固部分混凝土进行凿毛符合施工要求及技术标准？重复上步工序符合施工要求及技术标准？N重复上步工序NN重复上步工序进行检测五、方案细化并制定对策表Y

表示合格表示不合格（一）制定方案三实施的流程图N

山东高速股份潍坊分公司序号关键要素对策WHAT目标WHY措施HOW地点WHERE时间WHEN负责人WHO1检验材料是否符合要求①进行原材料检验②确定水泥C30混凝土配合比确保材料符合工程需要及国家技术指标①水泥物理性能试验;

②碎石试验③砂子试验④钢筋混凝土用热轧带肋钢筋试验⑤HRB335单面搭接焊试验⑥混凝土试块、德邦H538混凝土硅烷防护剂检测试验⑦测量各项试验指标确定C30的配合比X试验检测中心07年8月宋玉华张军2对原桩基需加固部分混凝土进行凿毛①对原桩基5cm混凝土保护层进行凿毛处理②用风镐对承台底面凿出环形凿缝在凿毛过程中每根桩基受主筋损坏不超过1根，全部加固桩基的受力钢筋损坏不超过5根，桩基表面杂物要清理干净①首先采用风镐和手工凿除的方式将承台以下306cm范围内桩基表面进行凿毛，直到露出全部主筋；②对凿毛后桩基用空压机进行吹洗；淄河大桥桩基加固施工现场07年10月中上旬宋玉华郑世民3植筋并绑扎钢筋笼①1号钢筋进行植筋的锚固和焊接；②按照图纸要求绑扎钢筋笼①植筋的检测拔出力≥35KN;②HRB33Φ12钢筋5焊接钢筋的极限强度≥600（N/mm2）;③钢筋笼绑扎间距为10cm,误差控制在±10mm①按照图纸要求用电钻进行钻孔②用毛刷子清理孔内杂物，并用压缩气体吹洗孔内③采用XYL-2注射式植筋胶进行锚固；④24小时后达到强度后，下端与原桩基内竖向主筋进行焊接⑤按照图纸要求绑扎钢筋笼淄河大桥桩基加固施工现场07年10月―07年11月郑世民褚凯4安装模板，浇筑水泥混凝土，拆模并养护①对綁扎完钢筋笼的桩基安装模板，②然后浇筑混凝土③达到强度后拆模并进行混凝土养生④涂刷防护剂浇筑混凝土一次性成功率为100%，保证浇筑养生后混凝土抗压强度≥35Mpa①安装保护层并固定模板，控制好模板内侧与钢筋笼的距离②浇筑C30免振聚丙烯网状纤维混凝土③进行拆模，确保不损伤混凝土，采用草帘包裹桩基并用蒸汽进行养护④涂刷德邦H538混凝土硅烷防护剂淄河大桥桩基加固施工现场07年10月―08年1月郭章张军小组成员针对工程中的重要环节，依据流程图，按“5W1H”原则制定对策，详见对策表:对策表

（二）制定对策表（方案细化）

山东高速股份潍坊分公司材料名称试验项目试验结果检验报告原件P.O42.5R细度、标准稠度、凝结时间、安定性、抗压强度、抗折强度指标测量符合GB规定的强度等级要求碎石（5-10mm）碎石的筛分、泥块含量、含泥量及其它基本试验试验所检项目符合JGJ53-92、GB/T14902-标准要求中砂砂的筛分、泥块含量、含泥量及其它基本试验Mx=2.8，所检项目符合JGJ52-2006标准要求￠10、￠12钢筋混凝土用热轧带肋钢筋试样尺寸、断口型式，屈服强度、极限强度等力学性能和化学成分所检项目符合GB1499-1998标准要求HRB335￠12单面搭接焊试样尺寸、断口型式，屈服强度、极限强度和弯曲断口在距焊缝6cm处；来样检测项目结果符合JGJ18-标准要求C30水泥砼坍落度试验和抗压强度试验及材料情况水泥：砂：石子：外加剂：水=1：1.60：1.74：0.01：0.34,符合技术要求混凝土试块、德邦H538混凝土硅烷防护剂混凝土硅烷浸渍芯样吸水率、浸渍深度、氯化物吸收量的降低效果吸水率、浸渍深度、氯化物吸收量的降低效果等各项目检验均合格效果：通过试验对材料进行了检测，各项材料均确保材料符合工程需要及国家技术指标。（一）实施一：科学试验，检验原材料质量并确定配合比随机从采购的原材料中选取适量，送交专门试验检测中心进行材料检验和配合比设计。试验情况较好及详细结果如附表所示：六、对策实施

山东高速股份潍坊分公司凿毛施工前凿毛施工过程中凿毛施工后效果：施工人员有丰富的施工经验，在凿毛完成后全部加固桩基的受力钢筋损坏只有1根，凿毛后桩基表面无任何杂物，施工符合图纸及技术要求。①首先先紧贴桩基边缘凿开承台下檐30cm宽、17cm深的环形凿缝，并对承台以下310cm范围内的桩基混凝土进行凿毛，直至露出受力主筋，在凿混凝土的过程中采用风镐和手工凿除相配合的方式，保证桩基钢筋不受损坏；②对凿毛后桩基用空压机进行吹洗，确保凿毛后桩基无任何杂物及松散混凝土。以下图示为具体施工过程：（二）实施二：对原桩基需加固部分混凝土进行凿毛.钻孔清孔植筋焊接绑扎钢筋（三）实施三：植筋并绑扎钢筋笼序号步骤施工要求1钻孔按照图纸要求用电钻进行钻孔，钻头选用合金钢钻头，钻孔深20cm，在钻孔过程中，保证钻头始终与主面保持垂直。2清孔将孔内杂物清洗干净。具体方法：在喜利得毛刷的套上加长棒，伸至孔底，来回反复抽动，把灰尘、碎渣带出，再用压缩空气，吹出孔内浮尘。吹完后再用脱脂棉沾酒精或丙酮擦洗孔内壁。3植筋用XYL-2注射式植筋胶进行锚固；植筋前要把钢筋植入部分用钢丝刷进行除锈，再用酒精或丙酮清洗；使用专用的手动注射器将XYL-2注射式植筋胶注入孔内；孔内注满胶后应立即植筋，先把钢筋放入孔口，然后慢慢单向旋入，直至钢筋伸入孔底，钢筋植入后进行固定，50h后便可进行下道工序施工。4焊接植筋50h后，将钢筋下端与原桩基竖向主筋进行焊接；5绑扎钢筋按照图纸要求绑扎钢筋笼，钢筋笼绑扎间距为10cm,误差控制在±10mm。效果：对植筋进行了非破损性拉拔试验，植筋检测拔出力均≥35KN；HRB33Φ12钢筋焊接极限强度均≥600（N/mm2）；钢筋笼绑扎间距为10cm,误差基本控制在±10mm。山东高速股份潍坊分公司

山东高速股份潍坊分公司效果：浇筑混凝土一次性成功率为100%，对浇筑混凝土进行了28天标准养生，通过试验测得六组混凝土抗压强度均超过了原设计强度（四）实施四：安装模板，浇筑水泥混凝土，拆模并养护①安装保护层并固定模板，控制好模板与钢筋笼的距离;②浇筑C30聚丙烯网状纤维致密实混凝土;③进行拆模，确保不损伤混凝土，采用草帘包裹桩基并用蒸汽进行养护，涂刷德邦H538混凝土硅烷防护剂;

山东高速股份潍坊分公司碎石（5-10mm）中砂钢筋搭接焊硅烷防护剂￠12钢筋强度C30水泥砼￠10钢筋强度P.O42.5R符合图纸要求符合技术规范1、工程质量：①工程质量符合国家现行施工技术规范，水泥、碎石试验、砂子、钢筋、焊接、硅烷防护剂、C30的配合比等材料及施工过程均符合图纸要求及相关的技术标准；七、效果检查业主、设计、监理、施工、专门的试验检测单位依据工程图纸相关技术规范，共同对工程进行了验收。通过质量评定确定为合格工程。工程的效果显著：山东三高速三股份潍坊三分公三司序号日期抗压强度（Kpa）结论制作试压单个值折合值111月29日12月27日42.142.038.640.9达到设计强度的136%212月2日12月30日40.940.742.341.3达到设计强度的138%312月4日1月1日37.338.636.137.3达到设计强度的124%412月6日1月3日45.048.046.046.3达到设计强度的154%512月9日1月6日42.540.440.441.1达到设计强度的137%612月10日1月7日40.738.241.240.1达到设计强度的134%A、我三们在三施工三过程三中，6次现三场取三样混三凝土三，进三行28天标三准养三护后三，分三别进三行了三混凝三土试三件抗三压强三度试三验检三测，三均到三了设三计要三求，三检测三结果三如下三：②彻底三解决三混凝三土不三密实三和受三力钢三筋外三露锈三蚀问三题，三并保三证桩三基与三承台三的连三续性三。山东三高速三股份潍坊三分公三司桩基加固前桩基加固后桩基防护B、加三固后三的桩三基已经三不存三在受三力钢三筋外三露并三锈蚀三的问三题，三而且三桩基三与承三台的三连续三性非三常好三。工程三质量活动三目标严格三按照三施工三图纸三进行三施工三，保三证工三程质三量符三合国三家现三行的三技术三规范三，彻三底解三决混三凝土三不密三实和三钢筋三外露三的问三题，三保证三桩基三与承三台的三连续三性实现三目标下图三为桩三基加三固前三与加固三后的三效果三对比三图：山东三高速三股份潍坊三分公三司比较数据桩基加固前桩基加固后桩基单桩承载力[P]（定值）6399KN6399KN桩基最大桩顶力Pmax（定值）6160KN6160KN桩顶处截面直径d1.5m2.1m桩顶处桩身截面积S=Пd2÷41.766m23.46m2桩顶最大压强Pmax=Pmax÷S3488.11Kpa1780.35Kpa最大三桩顶三压强Pma三x=34三88三.1三1K三pa降低三至原三来的51三.0三4%，有三效地三提高三了桩三基承三载力桩顶三受力活动三目标实现三目标原目三标将三最大三桩顶三压强Pma三x=3三48三8.三11三Kp三a降低三至原三来的65三%以下三；桩三基加三固后三，在三最大三桩顶三力不三变更三的情三况下三，最三大桩三顶压三强Pma三x降低三为原三来的51三.0三4%（17三80三.3三5÷三34三88三.1三1×三10三0%三=5三1.三04三%）。如下三为桩三基加三固前三后最三大桩三顶压三强变三化与三目标三值的三对比三图:我们三对桩三基加三固前三后桩三顶受力三数据三进行三比较2、桩三顶受三力方三面：目标三对比山东三高速三股份潍坊三分公三司无形三效果经济三效果3、经三济效三益和三无形三效益3、在三全国三特大三桥安三全责三任事三故屡三屡发三生的三同时三，本三次桩三基加三固工三程的三圆满三完成三，有三效地三消除三了桥三梁的三一项三重大三安全三隐患三，为三维护三好山三东高三速的三品牌三形象三做出三了贡三献。4、本三次桥三梁加三固成三功,由于三加固三方案三合理,桥下三施工三控制三的合三理到三位，三没有三对桥三上交三通造三成影三响，三为保三证济三青高三速公三路的三畅通三发挥三了重三要的三作用三，也三为山三东经三济快三速稳三定的三增长三做出三了应三有的三贡献三。1、本三次桩三基加三固非三常彻三底，三在不三遭受三巨大三外力三的作三用下三，会三长期三发挥三作用三。本三次桩三基加三固花三费共60余万三，预三计仅三在未三来五三年，三仅在三桩基三加固三问题三上就三会为三公司三至少三节余60万的三资金三。2、本三次桥三梁加三固没三有封三闭交三通，三如果三进行三全封三闭施三工，三那么三每天三给公三司造三成的三损失三至少20三0万元三以上三，本三次桥三梁加三固工三期1个月三，以三开放三交