單壁鋼圍堰在大潮差橋梁樁基加固中的應(yīng)用

胡余勇，高文波，馬 超

（1.溫州市市政管理處，浙江 溫州 325000；2.武漢二航路橋特種工程有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430071）

單壁鋼圍堰在大潮差橋梁樁基加固中的應(yīng)用

胡余勇1，高文波2，馬 超1

（1.溫州市市政管理處，浙江 溫州 325000；2.武漢二航路橋特種工程有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430071）

橋梁水中樁基在江、河、海水的日益沖刷下出現(xiàn)混凝土剝落、鋼筋外露銹蝕，導(dǎo)致樁基縮徑，極大地威脅著橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，這就需要對(duì)樁基進(jìn)行維修加固。結(jié)合《大潮差橋梁樁基鋼圍堰施工技術(shù)研究》（S20130013）和溫州市東甌大橋樁基加固工程實(shí)例，介紹單壁鋼圍堰技術(shù)在處理水下樁基礎(chǔ)破損露筋等質(zhì)量問題中的應(yīng)用，闡述了鋼圍堰加固樁基施工方案的實(shí)施和施工中應(yīng)注意的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。

橋梁；樁基加固；單壁鋼圍堰；大潮差

0 引言

我國在役橋梁數(shù)量龐大，橋梁在運(yùn)營過程中常因人為因素和環(huán)境變遷而遭受破壞，其中樁基破壞嚴(yán)重削弱橋梁的承載能力、穩(wěn)定性和耐久性，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧?duì)病害樁基進(jìn)行加固。常用的橋梁樁基加固方法有增補(bǔ)樁基法、注漿法、錨桿靜壓樁法、外包鋼法、鋼圍堰增大截面法、夾克法、擴(kuò)大基礎(chǔ)法、混凝土缺陷修復(fù)法、拋石護(hù)坦法等。

鋼圍堰增大截面無水施工技術(shù)成熟，對(duì)施工期水位要求較低，而且鋼圍堰的加工、拼裝及下沉施工工藝成熟，無水施工受自然因素（特別是在大潮差區(qū)域）影響小，鋼圍堰可以進(jìn)行多次周轉(zhuǎn)。鋼圍堰增大截面無水施工對(duì)原樁基增大截面加固，提高了橋梁樁基的安全性和耐久性，施工安全可靠性較高，將鋼圍堰的高度控制在5～8 m還能有效降低施工成本。

以溫州市東甌大橋樁基加固為例：大橋全長5.173 km，其中跨江橋梁2.048 km，橋?qū)?1.4 m，主橋?yàn)槿缰谐惺较禇U拱，引橋?yàn)?0 m和25 m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板及30 m后張法預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，下部結(jié)構(gòu)主橋?yàn)殚T式墩，引橋?yàn)橹蕉?，全橋均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

1 加固方案

《東甌大橋水中墩樁基礎(chǔ)檢測(cè)報(bào)告》顯示，東甌大橋樁基礎(chǔ)的技術(shù)狀況及分類為4度(差)。樁基主要病害為：個(gè)別立柱與系梁連接位有沖刷掏空和蜂窩現(xiàn)象，樁基礎(chǔ)受水沖刷和風(fēng)化的影響，樁身混凝土有不同程度的破損剝落、破損漏筋，部分樁基混凝土破損面積相對(duì)較大，外漏鋼筋銹蝕嚴(yán)重（見圖1），對(duì)樁基的承載力和耐久性有著極大的影響。

圖1 大橋樁基病害照片

東甌大橋所處甌江為一條短流急的山溪性潮汐河流，受上游徑流和下游潮流的共同作用，橋址處潮差很大，歷年平均潮差為4.52 m，最大潮差高達(dá)7.17 m，水流流速約2.0 m/s。考慮到橋位處漲潮退潮水流較急，施工安全風(fēng)險(xiǎn)較大，同時(shí)水下作業(yè)施工質(zhì)量難以保證，為此，本次對(duì)18根處置高度在5～8 m的樁基加固采用了“單壁鋼圍堰圍水增大截面無水加固”的方案。

2 施工工藝

工藝流程為：施工準(zhǔn)備→圍堰（安裝鋼圍堰→封底→抽水）→樁基混凝土表面處理→鉆孔植筋→綁扎鋼筋網(wǎng)→樁基表面涂抹界面劑→立?！鷿仓炷痢炷琉B(yǎng)護(hù)及拆?！搰卟鸪?。

根據(jù)施工需要,在現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)施工平臺(tái)。平臺(tái)的主要作用是：搭設(shè)套箱拼裝平臺(tái)、套箱裝拆、封底混凝土澆筑、鋼護(hù)筒裝拆、截面加大混凝土澆筑等。同時(shí)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際及現(xiàn)有施工設(shè)備進(jìn)行施工組織安排，以保證結(jié)構(gòu)安全為前提，在待加固橋墩位置利用原橋墩及系梁搭設(shè)合適的施工平臺(tái)。

考慮到施工現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地安排，本次鋼圍堰采用工廠加工完成后用駁船將已加工好的鋼圍堰運(yùn)至待加固樁基處，通過施工平臺(tái)將鋼圍堰下沉入水，在水中由潛水員完成拼接。鋼圍堰典型尺寸為12.0 m（長）×3.0 m（寬）×7.5 m（高），內(nèi)側(cè)鋼板厚10 mm,鋼板外側(cè)設(shè)橫斷面尺寸1 cm×10 cm的水平加強(qiáng)肋，上下間距50 cm，水平肋之間設(shè)12號(hào)槽鋼豎肋，每30 cm設(shè)置一根，共設(shè)90根；內(nèi)側(cè)鋼板與豎肋和水平肋焊接連成整體。根據(jù)施工起重能力,鋼套箱沿周長方向分割為6塊,上下方向節(jié)高分為1.5 m和2 m兩種，各板塊邊緣設(shè)置翼緣，在翼緣上鉆孔后用螺栓連接拼裝成整體。

以某墩為例,單壁鋼圍堰參數(shù)見表1。某橋墩處最大設(shè)計(jì)水深為7.7 m，設(shè)計(jì)流速為2.0 m/s。單壁鋼圍堰的整體布置見圖2～圖4。

為減少在水下作業(yè)的工作量和時(shí)間，鋼圍堰經(jīng)加工后先在岸上完成部分組裝，然后再由船只運(yùn)輸至工作點(diǎn)。材料下船用小型起重機(jī)起吊下船，運(yùn)輸至施工點(diǎn)后用手動(dòng)葫蘆將材料按鋼圍堰的拼裝順序依次吊至平臺(tái)，再進(jìn)行下沉，在拼縫處設(shè)置橡膠墊圈。最后，由潛水員完成鋼圍堰的拼裝螺栓緊固，螺栓依次緊固不遺漏，確保沉入后不漏水。

鋼圍堰安裝完成后，對(duì)底部沉淤進(jìn)行清除處理，并進(jìn)行封底混凝土澆筑施工。待封底混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后對(duì)鋼圍堰內(nèi)進(jìn)行抽水。

表1 某橋墩單壁鋼圍堰參數(shù)表

圍堰內(nèi)抽水完成后對(duì)樁基進(jìn)行加固。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量定位，對(duì)混凝土表面進(jìn)行處理，并對(duì)鋼筋做補(bǔ)強(qiáng)處理，后續(xù)開展鉆孔植筋、立模、澆注混凝土，并養(yǎng)護(hù)到期后拆模，加固完成。加固完成后拆除鋼圍堰，同時(shí)對(duì)樁基礎(chǔ)周圍河床下切嚴(yán)重處進(jìn)行拋填片石及鉛絲籠防護(hù)。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

鋼圍堰施工期間，在下沉和著床過程中會(huì)發(fā)生傾斜現(xiàn)象。具體應(yīng)對(duì)措施如下：（1）鋼圍堰在注水下沉的過程中，分級(jí)進(jìn)行下沉，控制所有點(diǎn)的下沉速度，每級(jí)同步后再進(jìn)行下一級(jí)下沉；（2）在鋼圍堰單側(cè)先著床時(shí)，圍堰會(huì)發(fā)生傾斜，應(yīng)對(duì)方法是在圍堰下沉過程中，全程測(cè)量圍堰處的河床高度，單側(cè)著床后即進(jìn)行吸泥下沉，保證圍堰整體平穩(wěn)。

圖2 某橋墩單壁鋼圍堰總體布置平面圖（單位：mm）

圖3 某橋墩單壁鋼圍堰總體布置立面圖（單位：除高程以m外均為mm）

圖4 某橋墩單壁鋼圍堰總體布置側(cè)面圖（單位：除高程以m外均為mm）

鋼圍堰下沉到位后，由潛水工下水人工將河床大致整平。河床上不能有大的凸起或者凹坑，以免影響封底混凝土施工。在圍堰刃腳處填塞砂袋或水泥與砂混合的袋裝干灰，以保證封底混凝土施工期間底部不漏漿。封底前還需要對(duì)河床進(jìn)行護(hù)底，用袋裝砂進(jìn)行防護(hù)（見圖5）。

圖5 鋼圍堰外側(cè)拋填袋裝沙示意圖（單位：mm）

由于原橋橋墩和上部結(jié)構(gòu)的存在，使得鋼圍堰安裝和拆卸不能利用大型吊裝設(shè)備進(jìn)行整體吊裝，只能利用吊裝導(dǎo)向裝置分塊分層安裝和拆卸。根據(jù)單壁鋼圍堰特點(diǎn)，利用原橋墩系梁為支點(diǎn)，形成框架結(jié)構(gòu)作為吊裝導(dǎo)向裝置。該裝置由系梁上立4根鋼管立柱，在鋼管立柱頂設(shè)置縱橋向的分配梁，在分配梁頂部沿著鋼圍堰輪廓線設(shè)置圈梁作為鋼圍堰吊裝梁。利用系梁作為導(dǎo)梁的導(dǎo)梁支撐形成12根導(dǎo)向裝置（見圖6）。

圖6 單壁鋼圍堰吊裝導(dǎo)向裝置吊裝立面布置圖（單位：cm）

封底混凝土遵循“由低往高、由邊往中”的原則，在工藝上要求保證不間斷供料，埋管足夠，逐管壓注，專人檢測(cè)堰內(nèi)水泥面標(biāo)高，并及時(shí)報(bào)告。封底混凝土為水下商品混凝土，混凝土水灰比控制在0.6以內(nèi)，坍落度為18～22 cm。為保證封底混凝土的質(zhì)量，必須連續(xù)供應(yīng)并在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成灌注。

4 結(jié)語

樁基是橋梁的根基，樁基加固是橋梁維修加固中比較難也很重要的一部分。很多橋梁常常位于大流速、高潮差的環(huán)境中，樁基加固施工難度非常大。鋼圍堰作業(yè)法可以在無水條件下對(duì)樁基采用植筋、掛鋼筋網(wǎng)、立模澆筑混凝土等措施，增大樁基混凝土截面，且新澆筑的混凝土和原樁基結(jié)合較為良好。在水深5～8 m范圍內(nèi)采用單壁鋼圍堰有效降低了工程成本，同時(shí)也可以提高樁基的承載能力和耐久性。

福建省干線橫六線三明大焦至上坊段公路正式通車

近日，國省干線橫六線福建省三明明溪縣大焦至上坊路段正式通車。該路段屬于國道534線中的一段，起于明溪縣瀚仙鎮(zhèn)大焦村，途經(jīng)城關(guān)鄉(xiāng)大坪頭、東園山莊、東坑，終點(diǎn)連接省道306線。路線長度4.359 km，采用二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，時(shí)速60 km/h，整體式路基寬度31.5 m，雙向4車道。

該項(xiàng)目將作為明溪縣東大門的重要門戶通道，將有效提高區(qū)域公路網(wǎng)的通行能力，形成真正意義的“高速-城關(guān)”連接線，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)園區(qū)發(fā)展。

U445.55+1

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1009-7716（2017）10-0090-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.10.026

2017-07-24

溫州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(S20130013)

胡余勇（1977-），浙江溫州人，高級(jí)工程師，主要從事城市道路、橋梁的管養(yǎng)工作。