水下鉆孔樁增大截面加固施工技術(shù)

陳 軍，周松國，周永福

（杭州市市政工程集團有限公司，浙江　杭州　310006）

水下鉆孔樁增大截面加固施工技術(shù)

陳 軍，周松國，周永福

（杭州市市政工程集團有限公司，浙江杭州310006）

結(jié)合工作實踐，介紹了水下鉆孔樁增大截面加固施工技術(shù)，有關(guān)工藝流程、施工操作要點及技術(shù)參數(shù)可供有關(guān)專業(yè)人員參考。

水下鉆孔樁；增大截面；加固技術(shù)

0　引言

隨著社會和城市建設(shè)的快速發(fā)展，為交通便捷，各類跨江、跨河大橋逐漸涌現(xiàn)在我們的面前，而對于那些跨江、跨河橋梁的圍護僅憑常規(guī)養(yǎng)護無法滿足橋梁結(jié)構(gòu)安全，特別是橋梁水中樁基，比如在一條短流急的潮汐河流中，橋墩受上游徑流和下游潮流的共同作用、受潮水咸水質(zhì)侵蝕，大橋河中墩沖蝕嚴重，將嚴重影響到橋梁結(jié)構(gòu)安全。這就需要采用一種好的方法對大橋河中墩的水下鉆孔樁進行加固，從而達到既不影響橋梁的正常使用和橋梁結(jié)構(gòu)安全，又增強其安全性和耐久性。

1　水下鉆孔樁增大截面加固施工技術(shù)

本技術(shù)的基本原理是在鉆孔灌注樁的周邊植入鋼筋、安裝模板和澆筑混凝土，在原鉆孔灌注樁周邊形成一個新建的鋼筋混凝土圈，達到增大鉆孔灌注樁截面面積的目的，從而進一步提高鉆孔灌注樁的承載力，消除了橋梁的結(jié)構(gòu)隱患和延長了橋梁樁基使用壽命。

該技術(shù)采用鋼圍堰圍水，在無水狀態(tài)下，對樁基進行增大截面加固。具體是首先采用駁船將已加工好的鋼圍堰運至待加固樁基處，利用浮吊或其它起吊設(shè)備將鋼圍堰下沉入水，在水中由潛水員完成拼裝，然后對底部淤泥進行清除處理，并進行封底混凝土澆筑，待強度達到設(shè)計要求后對鋼圍堰內(nèi)進行抽水，抽水完成后鑿除樁基表面剝落、松散混凝土，并打磨樁基表面混凝土砂漿浮層，露出混凝土結(jié)構(gòu)層，再對樁基進行鉆孔植筋，外圍掛鋼筋網(wǎng)，最后安裝模板并澆筑樁基增大截面混凝土。對樁基增大截面加固，既不損傷橋梁結(jié)構(gòu)，又消除橋梁的結(jié)構(gòu)隱患，同時又不影響橋梁正常交通通行。

2　水下鉆孔樁增大截面加固施工工藝

2.1施工工藝流程

水下鉆孔樁增大截面加固的施工工藝流程見圖1。

2.2施工工藝操作要點

2.2.1施工準備

（1）熟悉設(shè)計圖紙及有關(guān)文件；

（2）編制鉆孔樁增大截面加固專項施工方案，同時上報相關(guān)部門審批確認，并且按照確認的方案后進行安全技術(shù)交底；

（3）對進場的材料、機械設(shè)備等進行全面檢查；

（4）搭設(shè)水上工作平臺

a.水上工作平臺的主要作用是：搭設(shè)套箱拼裝平臺、套箱裝拆、封底混凝土澆筑、鋼護筒裝拆、截面加大混凝土澆筑等。可根據(jù)現(xiàn)場實際及自身施工設(shè)備，組織安排在待加固橋墩位置，利用原橋墩及系梁或蓋梁搭設(shè)合適的施工平臺，以保證結(jié)構(gòu)安排為前提。

b.施工平臺是在水中墩位置采用鋼板制作成弧形箍板，用工字鋼梁與箍板進行焊接，每根鋼梁上下端各焊接一個限位塊，且與側(cè)板形成45°夾角處與箍板焊接，箍板與鋼梁連接陰角處焊接1cm厚鋼板作為牛腿支撐。每塊箍板兩側(cè)采用鋼板對側(cè)板與箍板進行焊接，側(cè)板與箍板連接處焊接10 mm厚加勁板。每塊側(cè)板上進行鉆孔，并采用高強度螺栓將兩塊箍板與立柱箍緊。箍板懸臂安裝完后，設(shè)置四根鋼梁斜支撐以保證安全可靠及承載力，見圖2。

圖2　箍板懸臂梁結(jié)構(gòu)示意圖

c.在安裝好的箍板懸臂梁上安裝手拉葫蘆，租用輪船先搭建好作業(yè)平臺，運輸至該部位后利用葫蘆吊掛腳手架，從而形成一個活動的水上作業(yè)平臺，見圖3。

圖3　吊掛作業(yè)平臺結(jié)構(gòu)示意圖

2.2.2鋼圍堰制作、安裝

（1）鋼圍堰在岸上制作加工，用駁船將已加工好的鋼圍堰運至待加固樁基處，通過施工平臺將鋼圍堰下沉入水，在水中由潛水員完成拼裝。

（2）鋼圍堰采用鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)鋼板厚10 mm，鋼板外側(cè)設(shè)水平加強肋，上下間距50 cm；水平肋之間設(shè)槽鋼豎肋，每30 cm設(shè)置一根；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多塊，上下方向節(jié)高也可分成多段，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，塊與塊之間采用1 cm厚橡膠板嵌縫，并用16螺栓連接。

（3）為減少在水下作業(yè)的工作量和時間，鋼套箱在岸上加工后先部分組裝，然后再由船只運輸至工作點，材料下船用小型起重機起吊下船。運輸至施工點后用手動葫蘆將材料按鋼套箱的拼裝順序依次吊至平臺，再進行下沉，在拼縫處設(shè)置橡膠墊圈：底節(jié)鋼護筒拼裝完成后利用懸吊系統(tǒng)下沉至便于拼裝中節(jié)鋼護筒位置，下沉到位后依次拼裝中節(jié)、頂節(jié)鋼護筒。鋼護筒接觸河床時采用高壓水流配合水泵抽走沖刷砂礫混卵石，直至鋼護筒下沉及嵌入河床3 m以上，有必要時加活動撐，保證鋼護筒軸心與橋墩柱軸心一致。最后由潛水員安裝鋼套箱拼裝螺栓，螺栓依次緊固不遺漏，確保沉入后不漏水。

（4）鋼套箱沉放安裝到位后，由潛水員下水檢查鋼圍堰與河床面情況，若發(fā)現(xiàn)有較大空隙，采取措施進行堵塞，如在外側(cè)堆砌土袋，防止封底混凝土大量外漏，影響封底混凝土質(zhì)量。

2.2.3封底、抽水

鋼套箱安裝完成后，采用水泵同時作業(yè)，對底部沉於進行清除處理，并進行封底混凝土澆筑施工。待封底混凝土強度達到設(shè)計要求后進行鋼圍堰內(nèi)抽水。

封底混凝土采用水下混凝土，混凝土的水灰比不大于0.6，坍落度18～22 cm，為提高混凝土早期強度，在混凝土中摻加早強劑，混凝土配合比設(shè)計需滿足相關(guān)規(guī)范的要求。

為了全面、準確掌握控制水下混凝土高度和流動情況，安排技術(shù)人員隨時測量混凝土頂面標高，保證混凝土的澆筑厚度。水下混凝土澆筑中途不間歇，澆筑過程中加強測量，澆筑厚度大于80 cm。水下封底混凝土澆筑后，制作混凝土試塊放進行現(xiàn)場養(yǎng)護，當試件強度達到設(shè)計的75%后即可抽水。抽水時密切關(guān)注鋼圍堰是否滲水、漏水等情況，如發(fā)現(xiàn)有滲漏水時立即采取有效措施對鋼圍堰進行封堵、補漏處治，確保樁基施工安全。

2.2.4樁基混凝土表面處理

鑿除混凝土表面的表層砂漿，使粗骨料外露，再用混凝土鋼絲刷清除表面浮漿，剔除表面疏松物，最后用壓縮空氣吹除表面粉塵或清水沖洗，銹蝕鋼筋采用除銹劑除銹，銹蝕嚴重的則按設(shè)計要求對鋼筋做補強處理，兩端焊接長度大于5 d。

2.2.5鉆孔植筋

植筋鉆孔采用沖擊鉆成孔，孔深與錨筋埋設(shè)深度相同，孔徑比錨筋大2～3 mm，孔位應(yīng)避讓樁基內(nèi)鋼筋，孔道應(yīng)順直。孔道先用硬鬃毛刷清理，再以高壓干燥空氣吹去孔底灰塵、碎片和水分，孔內(nèi)應(yīng)保持干燥；孔道清理后將植筋膠由孔底灌注至孔深2/3處，待插入錨筋后膠即充滿整個空洞；錨筋插入前應(yīng)清除插入部分的表面污物，并須插到孔底，孔口多余的膠應(yīng)清除，污物應(yīng)先以鋼刷清除，再用丙酮擦凈，并予拭干。

2.2.6綁扎鋼筋網(wǎng)

（1）鋼筋加工制作、綁扎安裝要嚴格按照設(shè)計施工圖紙要求的尺寸下料加工，并且在施工過程中要經(jīng)常抽檢鋼筋尺寸是否符合要求，防止鋼筋制作安裝出錯。

2.2.7鋼模設(shè)計及安裝

（1）根據(jù)規(guī)范進行荷載組合后進行鋼模受力分析。以鋼箍（橫肋、豎肋）為支座、面板為梁按照三或四跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)分別計算出鋼箍和面板所承受的最大彎矩、剪力和撓度值，鋼模的面板允許變形為1.5 mm，鋼箍的允許變形為3 mm。

（2）根據(jù)計算得到的最大彎矩、剪力和撓度值分別進行鋼箍和面板的剛度、強度驗算，若不滿足則可調(diào)整鋼箍間距或重新選定面板和鋼箍規(guī)格，直至符合施工及規(guī)范要求。

（3）鋼模分為兩塊制作和設(shè)計，并按受力最不利原則選取的模塊進行受力計算分析。

（4）模板在使用前要按照設(shè)計圖紙進行預(yù)拼裝，著重檢查模板平整度、拼縫。

（5）模板在使用前要拋光處理，拋光時要用細鋼刷，操作時不能急躁，以免損傷面板。

（6）模板拋光后，涂刷柴機油，機油涂刷好后用干凈的干毛巾把模板表面擦干凈，要求模板表面有因擦油而泛光，手摸上去不能有油跡。

（7）模板刷油后兩端口必須用彩條布密封，防止灰塵進入，影響混凝土的外觀質(zhì)量。

（8）模板安裝前為防止底部倒角部分漏漿，同時為模板好找平，在立模前在樁身鋼模與墊層接觸面部位鋪設(shè)高標號砂漿進行調(diào)平。

（9）每節(jié)模板拼裝過程中，要有專人指揮起吊系統(tǒng)，同時對鋼筋要有專人保護，防止在吊裝時模板碰彎鋼筋等。

（10）模板連接采用高強定位銷，模板拼縫用雙面膠，粘貼好后將多余部分修切整齊，要求用手摸平整、平順，沒有明顯凸凹感覺。

（11）模板安裝好后用墊塊來控制保護層厚度，墊塊用扎絲綁在鋼筋上防止脫落。

2.2.8澆筑混凝土

（1）混凝土采用流動性能較好的細石混凝土，混凝土的配合比設(shè)計、拌和、運輸?shù)确矫婢殱M足設(shè)計及相關(guān)規(guī)范的要求；

（2）采用混凝土輸送管從各個灌注口同時灌入，直至混凝土經(jīng)出漿口流出；

（3）混凝土振搗采用附著式振搗器；

（4）附著式振搗器作業(yè)前，應(yīng)對附著式振動器進行檢查和試振；

（5）安裝時，振動器底板安裝螺孔的位置應(yīng)正確，應(yīng)防止底腳螺栓安裝扭斜而使機殼受損。底腳螺栓應(yīng)緊固，各螺栓的緊固程度應(yīng)一致；

（6）在一個模板上同時使用多臺附著式振動器時，各振動器的頻率應(yīng)保持一致，相對面的振動器應(yīng)錯開安裝；

（7）附著式振動器安裝在混凝土模板上時，每次振動時間不應(yīng)超過1 min，當混凝土在模內(nèi)泛漿流動或成水平狀即可停振，不得在混凝土初凝狀態(tài)時再振。

2.2.9拆模及養(yǎng)護

（1）拆模

a.拆模時應(yīng)先將模板逐節(jié)放松，然后逐節(jié)拆除；

b.拆除模板時應(yīng)專人指揮，以防模板碰撞，影響樁基增大截面部分的質(zhì)量；

c.模板在拆除后要平放在地面，并按要求在支點位置擱置方木，避免模板變形，并且分片拆模，拆模時設(shè)專人指揮起吊系統(tǒng)，以免損傷樁基表面。

（2）養(yǎng)護

a.混凝土強度必須達到2.5MPa后才可以拆除模板；

b.拆模后可進行濕潤法養(yǎng)護，必要時也可以用塑料薄膜覆蓋住；

c.包覆塑料薄膜期間，塑料薄膜應(yīng)完好無損，彼此搭接完整，內(nèi)表面應(yīng)具有凝結(jié)水珠。

2.2.10拆鋼套箱

鋼護筒拆除時應(yīng)先將護筒內(nèi)注水（與外水位齊平），由潛水員水下拆除螺栓后分片按安裝逆序拔出。

3　結(jié)語

對于因橋梁樁基承載力不夠或者橋梁樁基受損而不能適應(yīng)現(xiàn)代交通運輸?shù)男枨螅坎鸪亟ǖ乃枷爰炔滑F(xiàn)實，也不科學(xué)，且新建的一座跨江、跨河的橋梁的造價成本很高，據(jù)國外資料介紹，舊橋的加固改造費用僅為新建橋梁的10%～20%左右，國內(nèi)己有經(jīng)驗表明，一般情況下橋梁的加固費用約為重建新橋的20%～30%，與重建新橋比可以為國家節(jié)省大量的資金，社會、經(jīng)濟效益十分顯著。

通過對橋梁水下樁基的增大截面加固，這樣可提高橋梁樁基承載力，從而滿足現(xiàn)有橋梁通行的需求，也將提高橋梁的運營能力和耐久性，同時也避免了因橋梁樁基承載力不夠或者受損而需要拆除橋梁進行新建，也勢必延長原有橋梁的使用壽命。

U445

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1009-7716（2016）07-0199-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.057

2016-05-13

陳軍（1979-），男，浙江東陽人，高級工程師，從事道橋工程施工管理工作。