陳 軍，周松國，周永福

（杭州市市政工程集團(tuán)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(tuán)有限公司，浙江杭州310006）

結(jié)合工作實(shí)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(diǎn)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(huì)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(duì)于那些跨江、跨河橋梁的圍護(hù)僅憑常規(guī)養(yǎng)護(hù)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(yán)重，將嚴(yán)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(duì)大橋河中墩的水下鉆孔樁進(jìn)行加固，從而達(dá)到既不影響橋梁的正常使用和橋梁結(jié)構(gòu)安全，又增強(qiáng)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(gè)新建的鋼筋混凝土圈，達(dá)到增大鉆孔灌注樁截面面積的目的，從而進(jìn)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(duì)樁基進(jìn)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(yùn)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(duì)底部淤泥進(jìn)行清除處理，并進(jìn)行封底混凝土澆筑，待強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后對(duì)鋼圍堰內(nèi)進(jìn)行抽水，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(duì)樁基進(jìn)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(duì)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(shí)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(diǎn)

2.2.1施工準(zhǔn)備

（1）熟悉設(shè)計(jì)圖紙及有關(guān)文件；

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

（3）對(duì)進(jìn)場的材料、機(jī)械設(shè)備等進(jìn)行全面檢查；

（4）搭設(shè)水上工作平臺(tái)

a.水上工作平臺(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?？筛鶕?jù)現(xiàn)場實(shí)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(tái)，以保證結(jié)構(gòu)安排為前提。

b.施工平臺(tái)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(jìn)行焊接，每根鋼梁上下端各焊接一個(gè)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(duì)側(cè)板與箍板進(jìn)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(jìn)行鉆孔，并采用高強(qiáng)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(tái)，運(yùn)輸至該部位后利用葫蘆吊掛腳手架，從而形成一個(gè)活動(dòng)的水上作業(yè)平臺(tái)，見圖3。

圖3　吊掛作業(yè)平臺(tái)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(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(qiáng)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(shí)間，鋼套箱在岸上加工后先部分組裝，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)葫蘆將材料按鋼套箱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：底節(jié)鋼護(hù)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(hù)筒位置，下沉到位后依次拼裝中節(jié)、頂節(jié)鋼護(hù)筒。鋼護(hù)筒接觸河床時(shí)采用高壓水流配合水泵抽走沖刷砂礫混卵石，直至鋼護(hù)筒下沉及嵌入河床3 m以上，有必要時(shí)加活動(dòng)撐，保證鋼護(hù)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(jìn)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(shí)作業(yè)，對(duì)底部沉於進(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)要求后進(jìn)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(qiáng)度，在混凝土中摻加早強(qiáng)劑，混凝土配合比設(shè)計(jì)需滿足相關(guān)規(guī)范的要求。

為了全面、準(zhǔn)確掌握控制水下混凝土高度和流動(dòng)情況，安排技術(shù)人員隨時(shí)測(cè)量混凝土頂面標(biāo)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(qiáng)測(cè)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(jìn)行現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)，當(dāng)試件強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)的75%后即可抽水。抽水時(shí)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(shí)立即采取有效措施對(duì)鋼圍堰進(jìn)行封堵、補(bǔ)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(yán)重的則按設(shè)計(jì)要求對(duì)鋼筋做補(bǔ)強(qiáng)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?？椎老扔糜沧酌⑶謇恚僖愿邏焊稍锟諝獯等タ椎谆覊m、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(gè)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(yán)格按照設(shè)計(jì)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(cuò)。

2.2.7鋼模設(shè)計(jì)及安裝

（1）根據(jù)規(guī)范進(jìn)行荷載組合后進(jìn)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(jì)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(jì)算得到的最大彎矩、剪力和撓度值分別進(jìn)行鋼箍和面板的剛度、強(qiáng)度驗(yàn)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(jì)，并按受力最不利原則選取的模塊進(jìn)行受力計(jì)算分析。

（4）模板在使用前要按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)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(shí)要用細(xì)鋼刷，操作時(shí)不能急躁，以免損傷面板。

（6）模板拋光后，涂刷柴機(jī)油，機(jī)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(jìn)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(shí)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(biāo)號(hào)砂漿進(jìn)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(shí)對(duì)鋼筋要有專人保護(hù)，防止在吊裝時(shí)模板碰彎鋼筋等。

（10）模板連接采用高強(qiáng)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(hù)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(dòng)性能較好的細(xì)石混凝土，混凝土的配合比設(shè)計(jì)、拌和、運(yùn)輸?shù)确矫婢殱M足設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范的要求；

（2）采用混凝土輸送管從各個(gè)灌注口同時(shí)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(duì)附著式振動(dòng)器進(jìn)行檢查和試振；

（5）安裝時(shí)，振動(dòng)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(jī)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(gè)模板上同時(shí)使用多臺(tái)附著式振動(dòng)器時(shí)，各振動(dòng)器的頻率應(yīng)保持一致，相對(duì)面的振動(dòng)器應(yīng)錯(cuò)開安裝；

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

2.2.9拆模及養(yǎng)護(hù)

（1）拆模

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

b.拆除模板時(shí)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(diǎn)位置擱置方木，避免模板變形，并且分片拆模，拆模時(shí)設(shè)專人指揮起吊系統(tǒng)，以免損傷樁基表面。

（2）養(yǎng)護(hù)

a.混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到2.5MPa后才可以拆除模板；

b.拆模后可進(jìn)行濕潤法養(yǎng)護(hù)，必要時(shí)也可以用塑料薄膜覆蓋?。?/p>

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(hù)筒拆除時(shí)應(yīng)先將護(hù)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(duì)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(yùn)輸?shù)男枨?，全部拆除重建的思想既不現(xiàn)實(shí)，也不科學(xué)，且新建的一座跨江、跨河的橋梁的造價(jià)成本很高，據(jù)國外資料介紹，舊橋的加固改造費(fèi)用僅為新建橋梁的10%～20%左右，國內(nèi)己有經(jīng)驗(yàn)表明，一般情況下橋梁的加固費(fèi)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(huì)、經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

通過對(duì)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(yùn)營能力和耐久性，同時(shí)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(jìn)行新建，也勢(shì)必延長原有橋梁的使用壽命。

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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(jí)工程師，從事道橋工程施工管理工作。