看不见的威胁：如何守护桥梁的根基
桥梁桩基础是桥梁的“生命之根”，是桥梁下部结构与地基接触的部分，直接承受上部结构传来的全部荷载，并将其传递给地基。随着我国城市化进程的快速推进以及经济的高速发展，公路交通流量日益增加，车辆载重及行车密度不断加大，同时现行规范针对混凝土的耐久性要求进行了提高，包括环境等级划分、混凝土强度等级最低要求以及相应的耐久性技术措施。由于桥梁基础埋于地下或水下，面临的威胁往往较为隐蔽，因此并没有得到相关部门的重视，这也给桥梁的安全运营埋下了重大的安全隐患。桥梁桩基加固一般要求既能达到加固的效果，同时又要方便桩基加固工作的进行，加固过程中应尽量避免给既有结构物带来不利的影响，在制定桩基加固的设计方案之前，必须对既有桥梁进行详细且细致的检测工作，在对实测数据进行仔细研究分析的基础上确定该桥梁的加固方案。
PART01
桩基常见病害
1.1混凝土剥落、钢筋锈蚀我国过去颁布的混凝土结构技术标准中，对工程耐久性和使用年限的要求较低，很多桥梁并没有进行专门的混凝土防腐设计，在运营过程中，如果桩基处于化学腐蚀较严重的环境，如受到氯盐、硫酸盐等物质的侵蚀，则会容易出现混凝土剥落、钢筋锈蚀的病害。混凝土保护层是保护钢筋，避免其直接接触外界空气的那一部分混凝土，其剥落原因一般是由于施工质量或者桩体长期被水流冲刷、侵蚀造成的。钢筋锈蚀是桩体保护层剥落后，钢筋直接裸露接触外界，从而被锈蚀破坏；或是钢筋保护层没有破坏，而水或氯离子从保护层的空隙中侵入，导致钢筋受锈蚀，钢筋被锈蚀后自身体积增大，保护层被胀裂，最终产生剥落。当桩身同样受到冲刷作用时，钢筋发生锈蚀后，在冲刷长期作用下混凝土会出现加速脱落的现象，同时钢筋锈蚀速度也会不断加快。
1.2混凝土冲蚀在水流冲刷、化学腐蚀等不利环境因素的长期作用下，既有桥梁水下桩基发生混凝土冲蚀是一种较为常见的现象，直接导致桩身截面的缩小，很大一部分钢筋出现外露，更为严重的情况则是桩基混凝土剥落后形成环状空洞，钢筋呈现大面积外露现象，直接导致桩基承载能力的大幅度降低
1.3桩周冲刷部分跨河、跨海桥梁河床为砂砾层，在运营过程中，由于河流上、下游人工采砂及流水自身潮汐涨落等原因比较容易产生桩基冲刷，其具体表现为桩周的岩土体被水流冲刷剥离，河床面发生下降，导致桩基的自由长度增加，桩基埋置深度不断减小，导致承载能力以及稳定性出现明显的降低。同时当桩基外露后，在冲刷和环境介质侵蚀等因素的综合作用下，病害会出现加速发展的趋势，相应桩基耐久性也会出现更大程度的降低。
1.4桩基沉降地基是桩基的承载层，其稳定性和性质直接影响桩基的稳定性，如果地基土层较软或存在较大的沉积变形性，将导致桩基沉降问题，进而导致桥梁的变形破坏甚至坍塌。例如，如果地基层中存在大量的松软土、泥炭土或填土等松散地层，这些地层的承载能力较低，容易导致桩基的沉降。外界影响也是桩基沉降问题的重要因素，地震引起的桩基沉降主要是由于地震波传播时产生的土体液化、桩基摆动等效应所导致。当地下水位下降或升高时，地基土层的稳定性也可能发生变化，进而影响桩基的沉降行为。
1.5桩基位移桩基位移主要由施工误差、水平荷载（如地震力、船舶撞击）或处于边坡段的桥梁桩基土体侧向压力过大造成。当桩身偏移量超过一定要求时，桩身将产生裂缝，甚至导致桥墩偏移，桥梁垮塌等问题，直接影响桥梁的安全性。
桩基常用的加固方法
桥梁工程的桩基础加固施工方法比较多，各种方法都有一定的适用范围和使用优势，所以要结合现场实际情况，采取合理的桩基加固施工方式，满足桩基结构运行的稳定性和安全性标准。现阶段国内外桩基病害处治常用的加固方法主要的处理措施有注浆法、增补桩基法、增大截面法、钢套筒法、夹克法等。
2.1
夹克法
夹克法即水下玻纤套筒加固法，该方法主要由高强环氧灌浆料或水下水泥基灌浆料和玻纤套筒组成，玻纤套筒作为模板，在模板和原桩基间填充高强环氧灌浆料或水下水泥基灌浆料，共同形成修复系统。
应用场景：该方法具有耐腐蚀，耐水性，自重小，施工便利等优点，可直接进行水下作业，减少大型设备需求，显著缩短工期，无需中断交通，施工过程不影响桥梁或航道正常使用。对于水下混凝土桩基出现混凝土脱落、钢筋裸露等耐久性缺陷时，可采用玻纤套筒加固法进行修复。
2.2
钢套筒法
钢套筒法是一种常用于桥梁工程桩基加固的技术方法。这种方法的基本原理是在原有桩体的外部套上一个钢质外壳，即钢套筒，以增加桩体的截面积和承载能力。通过使用高强度的钢材，钢套筒能够提供额外的支撑和保护，有效地加固了原有桩体，并改善了桥梁的整体结构性能。
应用场景：钢套筒法适用于各种类型的桥梁工程，特别是在桩基承载能力不足或需要提高桩基抗震性能的情况下，同时可带水作业，加固工艺较简单，施工速度快，费用较低，对桥上和桥下交通影响均较小，施工风险低，通常与增大截面法结合进行加固。
2.3
增大截面法
增大截面法是一种常用于桥梁工程桩基加固的技术方法，在桩基加固过程中，通常采用该方法来增加桩体的截面积，以提高其承载能力和稳定性。这一方法的主要原理是通过在原有桩体的外部添加新的材料或结构，以增大桩基的截面积，从而分担更多的荷载和减轻荷载对桩体的影响。
应用场景：该方法施工时需采用钢围堰形成干施工环境后进行加固作业，常用于桩顶连接处，具有加固效果好，施工工作面小等优点，但该方法受水位影响较大，大多应用于桩基水上部分的修复。
2.4
注浆法
一般桩基在建设阶段都未预埋注浆管，既有桩基进行注浆加固时常采用高压喷射注浆法。高压喷射注浆法是利用高压射流切割原理，通过带有喷嘴的注浆管在土层的预定深度以高压设备使浆液或水成为高压射流从喷中喷射出来，冲击切割土体，当喷射流的动压超过土体结构强度时，土粒便从士体中剥离。一部分细小的颗粒随浆液冒出地面，其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力的作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列，经过一段时间的凝结之后，便可以形成均匀、密实的固结体，最终与桩基一起构成桩-水泥土复合地基，从而达到加固桩基的目的，可以有效地提高桩基承载力，并减小桩以及周围地基的变形。
高压旋喷技术施工期间所使用的机具振动较小，引起的噪声也较低，只需在地层内部钻一个孔径为50mm~90mm的小孔，便可在桩基的周围形成直径约为0.4~2.0m的旋喷固结体。
应用场景：该方法不仅适用于松散地层，而且在一些其他地层中也能较好的发挥(如较硬、较粗的砂、卵石、石渣或漂卵石地层)，对于摩擦桩桩底持力层需要加固的情况，也可以采用本方法进行处理。
2.5
补桩法
补桩法，又称增补桩基加固法，是一种桥梁工程中常用的基础加固技术，是指在桥梁原有桩基的基础上，在其周围增加一定的新桩基，并将原有承台进行扩大施工，最终将新、旧桩基形成整体，共同承受桥梁上部结构荷载，其原理主要是依靠增加桩的数量以及埋置深度对桩基的承载力和稳定性进行一定程度地提高。这一方法的核心思想是通过在已有桥基基础上添加新的桩(或叫作“补桩”)，以增强原有桩基的承载能力，延长其使用寿命，或使其适应更大的荷载要求。
应用场景：补桩法的应用主要包括以下几种典型情景：
(1)增加承载能力。当现有桥梁承受交通负荷增加、荷载标准提高或结构老化等问题时，为满足新的承载要求，可以采用补桩法在桥墩或桥台的周围加入新的桩，以增加承载能力。
(2)提高稳定性。在地震、河流冲刷或地基沉降等自然灾害或环境影响下，桥梁的稳定性可能受到威胁。补桩法可以用来巩固桥基，提高其在恶劣环境下的抵抗能力。
(3)延长使用寿命。桥梁的年限可能因材料老化或腐蚀而减短，为延长其使用寿命，可以使用补桩法来恢复或加固受损部分。
2.6
冲刷防护
涉水桥梁基础不免会受到水流的冲刷侵蚀，采取适当冲刷防护措施保证结构的安全和稳定便尤为重要。按照防护机理的不同，可分为主动防护和被动防护。
2.6.1 主动防护
主动防护是通过增设装置或改变基础结构进而改变原有水流特性，达到削弱冲刷力的效果。主要包括护圈、环翼式桥墩、桥墩开缝、墩前牺牲桩、护壳、下游石板等防护措施。
主动防护措施是改变原有水流结构达到冲刷防护的效果，需要针对不同的水流结构进行特定的防护设计，对水流条件的适应性较低，而实际工程中不仅来流的水流条件会随时间变化，同时基础周围的水流结构也更复杂，应用时需要对其适应性进一步探究。
2.6.2 被动防护
被动防护是通过采用实体工程提高桥梁基础周围表面河床的抗冲刷能力，进而保护深层泥沙不被淘蚀。主要包括抛石、替代或改进抛石、扩大墩基础、四面体透水框架等防护措施。
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