增大截面加固方法在水下樁基中的運(yùn)用
2015-03-20
前言
近年來，橋梁安全事故頻發(fā)，業(yè)內(nèi)加強(qiáng)對運(yùn)營橋梁進(jìn)行檢測，在對已建成橋梁檢測時發(fā)現(xiàn)，部分水下樁基礎(chǔ)存在鋼筋外露現(xiàn)象，且現(xiàn)已嚴(yán)重銹蝕，為確保該橋的行車安全，應(yīng)對病害嚴(yán)重樁基進(jìn)行加固處理。其中，增大截面法被廣泛應(yīng)用于這類加固工程中，因此本文主要探討增大截面加固方法在水下樁基中的運(yùn)用。
加固施工順序
（1）、施工前需要調(diào)查清楚樁基處河床碎石堆積的情況，然后根據(jù)河床情況，再確定鋼護(hù)筒下放高程及樁側(cè)巖土的清理措施；
?。?）、將樁基表面的水生物和松散混凝土清除干凈，露出新鮮混凝土。要求清除混凝土不能超過其鋼筋保護(hù)層厚度；
?。?）、在樁基表面鉆孔、植筋，安裝鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)需跟植筋鋼筋焊接固定；
?。?）、將加工好的兩塊半圓形鋼模板包住樁基，上至原鋼護(hù)筒下緣頂上1m，下至現(xiàn)清理后河床線以下1m，鋼模板內(nèi)側(cè)與樁基表面間距40cm，并在鋼模板錨固翼板上每隔2m左右用普通螺栓將兩塊半圓形鋼模板錨住形成樁基外包鋼護(hù)筒，在兩塊鋼模板翼板之間需設(shè)置橡膠防水材料。外包鋼護(hù)筒采用開口式，其頂部比原樁基鋼護(hù)筒底高出1m；
（5）、在輸送混凝土?xí)r由潛水員將導(dǎo)管送至新加鋼護(hù)筒底部才開始輸送，然后根據(jù)混凝土的流量慢慢提升導(dǎo)管，每根樁基至少設(shè)置兩根砼輸送導(dǎo)管，均勻分布于樁基兩側(cè)，砼輸送時同時提升；
?。?）、施工時鋼護(hù)筒可分段預(yù)制，外包鋼護(hù)筒下沉至確定高程，不能采用振動法下沉，可采用壓重并輔以潛水沖坑法進(jìn)行下沉作業(yè)。鋼護(hù)筒連接處要求無突出物，應(yīng)耐拉、壓，不漏水；
?。?）、澆筑水下砼的攪拌機(jī)能力，應(yīng)滿足外包砼在規(guī)定時間內(nèi)澆注完畢。砼如果間隔澆注，時間間隔不得長于砼的初凝時間；
?。?）、水下砼的輸送機(jī)具宜采用砼泵車，距離稍遠(yuǎn)的宜采用砼攪拌運(yùn)輸車。采用普通汽車運(yùn)輸時，運(yùn)輸容器應(yīng)嚴(yán)密堅實，不漏漿、不吸水、便于裝卸，砼應(yīng)不離析。
2.施工工藝
2.1 工藝流程圖
2.2 河床探摸
首先安排潛水員對樁身周圍河床進(jìn)行探摸，了解清除河床面碎石堆積情況，包括石塊堆積深度及大小與樁基樁身的實際情況，掌握樁基河床面以上的樁身混凝土表面的缺陷情況及樁身直徑是否存在較大的擴(kuò)孔突變情況。然后根據(jù)河床情況，再確定鋼護(hù)筒下放高程及樁側(cè)巖土的清理措施。
2.3 樁基表面清洗、鑿毛、鋼筋除銹等
因水流較急，潛水員一般利用每天平潮的時間段在水下作業(yè)。潛水員采用鏟子、高壓水槍等設(shè)備清除被加固構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土及附生在混凝土表面的水生物，露出新鮮混凝土，要求清除混凝土不超過鋼筋保護(hù)層厚度。安排潛水員施工，對裂縫進(jìn)行表面處理。用鋼絲刷沿裂縫走向清理混凝土表面，使混凝土表面保持清潔；用錘子和鋼釬鑿除兩側(cè)疏松的混凝土塊和沙粒露出堅實的混凝土面。為了加強(qiáng)新、舊混凝土的結(jié)合，應(yīng)對樁基礎(chǔ)混凝土表面存在的缺陷清理至密實部位，但不超過鋼筋保護(hù)層厚度，并將構(gòu)件表面鑿毛，要求打成麻坑或荔枝皮狀。對原有外露受力鋼筋進(jìn)行防銹處理。
2.4 鋼護(hù)筒制作及安裝
鋼護(hù)筒采用分段預(yù)制。根據(jù)現(xiàn)場丈量水下混凝土樁基的實際尺寸進(jìn)行鋼模加工，鋼模分節(jié)長度為100cm，模板采用壁厚10mm厚的鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒采用場內(nèi)按設(shè)計尺寸加工半圓形鋼護(hù)筒。鋼護(hù)筒上至原護(hù)筒下緣頂上1m，下至現(xiàn)拋石標(biāo)高以下，鋼板內(nèi)側(cè)與樁基表面間距40cm，并在鋼板錨固翼緣上每隔2m左右用普通螺栓將兩塊半圓形鋼板錨住形成樁基外包鋼護(hù)筒，在兩塊半圓形鋼板錨固翼板接觸處設(shè)置橡膠防水材料。外包鋼護(hù)筒采用開口式，其頂部比原鋼護(hù)筒底高1m。
2.5 樁基表面鉆孔、植筋
樁基鉆孔、植筋作業(yè)由潛水員攜帶水下專業(yè)鉆孔設(shè)備進(jìn)行水下鉆孔作業(yè)，孔深16cm，孔徑20mm，孔口稍微向上，然后，潛水員清洗植筋孔并通過水下注膠設(shè)備向孔內(nèi)注膠，再將剪力鋼筋插入孔內(nèi)并封閉孔口，使鋼筋與混凝土粘結(jié)。
2.6 鋼筋制安
根據(jù)現(xiàn)場水文情況安裝首節(jié)鋼模板，首節(jié)鋼模板插入河床以下，并根據(jù)縱筋間距進(jìn)行預(yù)埋首節(jié)縱筋。鋼筋在固定加工場地按設(shè)計圖紙下料制作，然后轉(zhuǎn)運(yùn)到現(xiàn)場進(jìn)行綁扎，鋼筋的間距、尺寸、接頭符合設(shè)計要求和規(guī)范規(guī)定。在原樁基礎(chǔ)外圍掛鋼筋網(wǎng)，通過植筋與原樁基礎(chǔ)連接。環(huán)向鋼筋由兩個半圓組成，半圓的端頭均采用環(huán)扣設(shè)計，利用兩根縱筋進(jìn)行固定連接。潛水員水下安裝半圓鋼筋籠。為了固定半圓鋼筋籠，將綁扎好的鋼筋籠與剪力鋼筋水下焊接。在綁扎鋼筋的同時加設(shè)9cm的保護(hù)層墊塊，確保水下混凝土保護(hù)層厚度不少于9cm。
2.7 澆筑封底砼
首節(jié)模板長度為30cm，封底砼高度25cm，在工作船上按照水泥：混合物：砂：石=1：0.33：2.42：3.13配比攪拌均勻并用砂袋裝好，由潛水員完成澆筑封底砼。
2.8 模板制安
為了保證潛水員水下安全作業(yè)和施工的順利進(jìn)行，根據(jù)現(xiàn)場丈量水下混凝土樁基的實際尺寸進(jìn)行鋼模加工，鋼模長度為100cm，模板采用壁厚10mm的鋼板，鋼板在現(xiàn)場按設(shè)計加工成兩個半圓型，模板加工完成后進(jìn)行試拼并編號。再根據(jù)編號采用浮吊將其吊入水中待加固樁基礎(chǔ)處，由潛水員在水下拼裝，節(jié)段與節(jié)段之間采用法蘭式連接，并設(shè)置密封圈等防水裝置進(jìn)行密封防水處理。鋼護(hù)筒連接處要求筒內(nèi)無突起物，應(yīng)耐拉、壓，不漏水。每塊模板內(nèi)側(cè)焊上四點長40cm的角鐵起定位與固定作用，保證所澆灌的混凝土厚度達(dá)40cm。因自重較大，鋼筋與鋼護(hù)筒若先焊接加固后再水下拼裝，則潛水員難以實施。故計劃將鋼筋籠與每節(jié)鋼護(hù)筒分開進(jìn)行水下拼裝。在岸上制作綁扎一半的鋼筋籠。承臺下設(shè)置拼裝平臺。單節(jié)鋼護(hù)筒拼裝完成后，沿著樁基向下移動1m，然后繼續(xù)拼裝鋼護(hù)筒，如此往復(fù)循環(huán)，直至設(shè)計要求長度，并且鋼護(hù)筒下座至設(shè)計河床面。河床面需要提前進(jìn)行清理，以防灌注混凝土露漿。模板安裝前，在首節(jié)底模上預(yù)留法蘭盤，法蘭盤與混凝土輸送泵泵管一致。管口離底層混凝土面10-15cm。
2.9 導(dǎo)管安裝
導(dǎo)管選用無縫鋼管制作，管內(nèi)直徑為30 cm，其水密性和抗拉性能都需符合要求,以保證砼灌注過程中不漏水，不爆管。導(dǎo)管底節(jié)長7.0米，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長1.5米，另準(zhǔn)備0.5米、1.0米長的輔助管各一節(jié)。導(dǎo)管接頭用法蘭盤配合Φ20mm全牙螺絲連接，法蘭盤采用20mm厚 A3鋼板制作。導(dǎo)管利用水下焊接拉結(jié)筋固定在鋼模板上，每節(jié)導(dǎo)管布置二道拉結(jié)筋。漏斗、儲料槽用5mm的A3鋼板和型鋼制成，儲料槽及下料漏斗容積應(yīng)經(jīng)過計算可以保證采用的設(shè)備滿足首批砼的灌注要求量。
2.10 水下混凝土澆筑
樁基外包混凝土為商品混凝土。樁基外包混凝土所采用的原材料必須嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行原材料的抽檢試驗，合格才能使用。采用混凝土輸送車運(yùn)送，通過輸送泵至儲料斗的方法施工。灌注水下混凝土前，先就位好儲料槽、漏斗，安排潛水工人配合下好導(dǎo)管。導(dǎo)管與孔底的離空控制在25~40厘米。灌注水下砼時，混凝土由輸送泵及布料桿泵送至樁位旁就位好的儲料槽里。砼由儲料槽放至漏斗、導(dǎo)管。第一次灌注時，把儲料槽和漏斗中灌滿混凝土并在其他工作都完全準(zhǔn)備好以后即可剪球進(jìn)行灌注。水下混凝土澆筑前對模板內(nèi)水源進(jìn)行置換，利用混凝土輸送泵與鋼模預(yù)留法蘭連接將淡水連續(xù)泵入，置換水源。
在進(jìn)行水下混凝土施工時，水面采用浮吊設(shè)備等配合，水下混凝土澆筑利用輸送泵與預(yù)留法蘭連接，通過輸送泵與模板外鋼導(dǎo)管將混凝土壓入鋼模板內(nèi)，分二點布料。在鋼模板中間一定高度處設(shè)置備用混凝土灌注閥門。水下混凝土澆注施工需不間斷、連續(xù)進(jìn)行，直至整根樁基礎(chǔ)澆注施工完成 。該樁基截面增大尺寸較大，達(dá)40cm，對灌注混凝土?xí)r混凝土翻漿較為有利。
2.11 導(dǎo)管拆除
澆筑完成6小時后開始對導(dǎo)管進(jìn)行拆除，從上至下分節(jié)進(jìn)行。樁基水下混凝土澆筑完成后，保留樁基礎(chǔ)鋼模板，作為防護(hù)套。
2.12 包樁施工注意事項
（1）、鋼筋籠分兩個半圓在加工場地制作好，并預(yù)留搭接長度，或者設(shè)計彎鉤在水下拼接直接勾?。?br />
?。?）、鋼筋籠吊裝采用浮吊進(jìn)行，每次下放安裝一個半圓的鋼筋籠，并安裝到位后進(jìn)行固定；
?。?）、鋼筋籠外面設(shè)置混凝土墊塊，確保混凝土保護(hù)層厚度；
（4）、鋼護(hù)筒按每1m一節(jié)進(jìn)行拼裝；
?。?）、鋼護(hù)筒底部設(shè)置墊層，采用鋼護(hù)筒座底后采用混凝土等材料在筒外進(jìn)行封堵，防止灌注混凝土?xí)r底下露漿；
?。?）、若流速較快，則潛水員安排在每天平潮的時間段進(jìn)行水下作業(yè)；
?。?）、樁基混凝土表面清理采用鏟子、高壓水槍等進(jìn)行；
?。?）、混凝土采用添加緩凝劑的細(xì)石混凝土；
（9）、鋼護(hù)筒底部設(shè)置灌注口，并采用3點布料；
（10）、灌注混凝土?xí)r為了防止混凝土離析，設(shè)置剪球措施。
3.結(jié) 語
采用增大樁基截面的方法加固樁基，減少橋梁的安全隱患，可以確保橋梁的行車安全，阻滯樁基病害的繼續(xù)開展，延長樁基的使用壽命。該施工工藝對類似橋梁樁基加固具有一定的代表性。因現(xiàn)有的公路上舊危橋加固維修工作任務(wù)繁重，該工藝對舊危橋加固維修領(lǐng)域應(yīng)用推廣價值較大。
