陈 军，周松国，周永福

（杭州市市政工程集团有限公司，浙江　杭州　310006）

水下钻孔桩增大截面加固施工技术

陈 军，周松国，周永福

（杭州市市政工程集团有限公司，浙江杭州310006）

结合工作实践，介绍了水下钻孔桩增大截面加固施工技术，有关工艺流程、施工操作要点及技术参数可供有关专业人员参考。

水下钻孔桩；增大截面；加固技术

0　引言

随着社会和城市建设的快速发展，为交通便捷，各类跨江、跨河大桥逐渐涌现在我们的面前，而对于那些跨江、跨河桥梁的围护仅凭常规养护无法满足桥梁结构安全，特别是桥梁水中桩基，比如在一条短流急的潮汐河流中，桥墩受上游径流和下游潮流的共同作用、受潮水咸水质侵蚀，大桥河中墩冲蚀严重，将严重影响到桥梁结构安全。这就需要采用一种好的方法对大桥河中墩的水下钻孔桩进行加固，从而达到既不影响桥梁的正常使用和桥梁结构安全，又增强其安全性和耐久性。

1　水下钻孔桩增大截面加固施工技术

本技术的基本原理是在钻孔灌注桩的周边植入钢筋、安装模板和浇筑混凝土，在原钻孔灌注桩周边形成一个新建的钢筋混凝土圈，达到增大钻孔灌注桩截面面积的目的，从而进一步提高钻孔灌注桩的承载力，消除了桥梁的结构隐患和延长了桥梁桩基使用寿命。

该技术采用钢围堰围水，在无水状态下，对桩基进行增大截面加固。具体是首先采用驳船将已加工好的钢围堰运至待加固桩基处，利用浮吊或其它起吊设备将钢围堰下沉入水，在水中由潜水员完成拼装，然后对底部淤泥进行清除处理，并进行封底混凝土浇筑，待强度达到设计要求后对钢围堰内进行抽水，抽水完成后凿除桩基表面剥落、松散混凝土，并打磨桩基表面混凝土砂浆浮层，露出混凝土结构层，再对桩基进行钻孔植筋，外围挂钢筋网，最后安装模板并浇筑桩基增大截面混凝土。对桩基增大截面加固，既不损伤桥梁结构，又消除桥梁的结构隐患，同时又不影响桥梁正常交通通行。

2　水下钻孔桩增大截面加固施工工艺

2.1施工工艺流程

水下钻孔桩增大截面加固的施工工艺流程见图1。

2.2施工工艺操作要点

2.2.1施工准备

（1）熟悉设计图纸及有关文件；

（2）编制钻孔桩增大截面加固专项施工方案，同时上报相关部门审批确认，并且按照确认的方案后进行安全技术交底；

（3）对进场的材料、机械设备等进行全面检查；

（4）搭设水上工作平台

a.水上工作平台的主要作用是：搭设套箱拼装平台、套箱装拆、封底混凝土浇筑、钢护筒装拆、截面加大混凝土浇筑等。可根据现场实际及自身施工设备，组织安排在待加固桥墩位置，利用原桥墩及系梁或盖梁搭设合适的施工平台，以保证结构安排为前提。

b.施工平台是在水中墩位置采用钢板制作成弧形箍板，用工字钢梁与箍板进行焊接，每根钢梁上下端各焊接一个限位块，且与侧板形成45°夹角处与箍板焊接，箍板与钢梁连接阴角处焊接1cm厚钢板作为牛腿支撑。每块箍板两侧采用钢板对侧板与箍板进行焊接，侧板与箍板连接处焊接10 mm厚加劲板。每块侧板上进行钻孔，并采用高强度螺栓将两块箍板与立柱箍紧。箍板悬臂安装完后，设置四根钢梁斜支撑以保证安全可靠及承载力，见图2。

图2　箍板悬臂梁结构示意图

c.在安装好的箍板悬臂梁上安装手拉葫芦，租用轮船先搭建好作业平台，运输至该部位后利用葫芦吊挂脚手架，从而形成一个活动的水上作业平台，见图3。

图3　吊挂作业平台结构示意图

2.2.2钢围堰制作、安装

（1）钢围堰在岸上制作加工，用驳船将已加工好的钢围堰运至待加固桩基处，通过施工平台将钢围堰下沉入水，在水中由潜水员完成拼装。

（2）钢围堰采用钢结构，内侧钢板厚10 mm，钢板外侧设水平加强肋，上下间距50 cm；水平肋之间设槽钢竖肋，每30 cm设置一根；内侧钢板与竖肋和水平肋焊接连成整体；根据施工起重能力，钢套箱沿周长方向分割为多块，上下方向节高也可分成多段，各板块边缘设置翼缘，在翼缘上钻孔后用螺栓连接拼装成整体，块与块之间采用1 cm厚橡胶板嵌缝，并用16螺栓连接。

（3）为减少在水下作业的工作量和时间，钢套箱在岸上加工后先部分组装，然后再由船只运输至工作点，材料下船用小型起重机起吊下船。运输至施工点后用手动葫芦将材料按钢套箱的拼装顺序依次吊至平台，再进行下沉，在拼缝处设置橡胶垫圈：底节钢护筒拼装完成后利用悬吊系统下沉至便于拼装中节钢护筒位置，下沉到位后依次拼装中节、顶节钢护筒。钢护筒接触河床时采用高压水流配合水泵抽走冲刷砂砾混卵石，直至钢护筒下沉及嵌入河床3 m以上，有必要时加活动撑，保证钢护筒轴心与桥墩柱轴心一致。最后由潜水员安装钢套箱拼装螺栓，螺栓依次紧固不遗漏，确保沉入后不漏水。

（4）钢套箱沉放安装到位后，由潜水员下水检查钢围堰与河床面情况，若发现有较大空隙，采取措施进行堵塞，如在外侧堆砌土袋，防止封底混凝土大量外漏，影响封底混凝土质量。

2.2.3封底、抽水

钢套箱安装完成后，采用水泵同时作业，对底部沉於进行清除处理，并进行封底混凝土浇筑施工。待封底混凝土强度达到设计要求后进行钢围堰内抽水。

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，为提高混凝土早期强度，在混凝土中掺加早强剂，混凝土配合比设计需满足相关规范的要求。

为了全面、准确掌握控制水下混凝土高度和流动情况，安排技术人员随时测量混凝土顶面标高，保证混凝土的浇筑厚度。水下混凝土浇筑中途不间歇，浇筑过程中加强测量，浇筑厚度大于80 cm。水下封底混凝土浇筑后，制作混凝土试块放进行现场养护，当试件强度达到设计的75%后即可抽水。抽水时密切关注钢围堰是否渗水、漏水等情况，如发现有渗漏水时立即采取有效措施对钢围堰进行封堵、补漏处治，确保桩基施工安全。

2.2.4桩基混凝土表面处理

凿除混凝土表面的表层砂浆，使粗骨料外露，再用混凝土钢丝刷清除表面浮浆，剔除表面疏松物，最后用压缩空气吹除表面粉尘或清水冲洗，锈蚀钢筋采用除锈剂除锈，锈蚀严重的则按设计要求对钢筋做补强处理，两端焊接长度大于5 d。

2.2.5钻孔植筋

植筋钻孔采用冲击钻成孔，孔深与锚筋埋设深度相同，孔径比锚筋大2～3 mm，孔位应避让桩基内钢筋，孔道应顺直。孔道先用硬鬃毛刷清理，再以高压干燥空气吹去孔底灰尘、碎片和水分，孔内应保持干燥；孔道清理后将植筋胶由孔底灌注至孔深2/3处，待插入锚筋后胶即充满整个空洞；锚筋插入前应清除插入部分的表面污物，并须插到孔底，孔口多余的胶应清除，污物应先以钢刷清除，再用丙酮擦净，并予拭干。

2.2.6绑扎钢筋网

（1）钢筋加工制作、绑扎安装要严格按照设计施工图纸要求的尺寸下料加工，并且在施工过程中要经常抽检钢筋尺寸是否符合要求，防止钢筋制作安装出错。

2.2.7钢模设计及安装

（1）根据规范进行荷载组合后进行钢模受力分析。以钢箍（横肋、竖肋）为支座、面板为梁按照三或四跨连续梁结构分别计算出钢箍和面板所承受的最大弯矩、剪力和挠度值，钢模的面板允许变形为1.5 mm，钢箍的允许变形为3 mm。

（2）根据计算得到的最大弯矩、剪力和挠度值分别进行钢箍和面板的刚度、强度验算，若不满足则可调整钢箍间距或重新选定面板和钢箍规格，直至符合施工及规范要求。

（3）钢模分为两块制作和设计，并按受力最不利原则选取的模块进行受力计算分析。

（4）模板在使用前要按照设计图纸进行预拼装，着重检查模板平整度、拼缝。

（5）模板在使用前要抛光处理，抛光时要用细钢刷，操作时不能急躁，以免损伤面板。

（6）模板抛光后，涂刷柴机油，机油涂刷好后用干净的干毛巾把模板表面擦干净，要求模板表面有因擦油而泛光，手摸上去不能有油迹。

（7）模板刷油后两端口必须用彩条布密封，防止灰尘进入，影响混凝土的外观质量。

（8）模板安装前为防止底部倒角部分漏浆，同时为模板好找平，在立模前在桩身钢模与垫层接触面部位铺设高标号砂浆进行调平。

（9）每节模板拼装过程中，要有专人指挥起吊系统，同时对钢筋要有专人保护，防止在吊装时模板碰弯钢筋等。

（10）模板连接采用高强定位销，模板拼缝用双面胶，粘贴好后将多余部分修切整齐，要求用手摸平整、平顺，没有明显凸凹感觉。

（11）模板安装好后用垫块来控制保护层厚度，垫块用扎丝绑在钢筋上防止脱落。

2.2.8浇筑混凝土

（1）混凝土采用流动性能较好的细石混凝土，混凝土的配合比设计、拌和、运输等方面均须满足设计及相关规范的要求；

（2）采用混凝土输送管从各个灌注口同时灌入，直至混凝土经出浆口流出；

（3）混凝土振捣采用附着式振捣器；

（4）附着式振捣器作业前，应对附着式振动器进行检查和试振；

（5）安装时，振动器底板安装螺孔的位置应正确，应防止底脚螺栓安装扭斜而使机壳受损。底脚螺栓应紧固，各螺栓的紧固程度应一致；

（6）在一个模板上同时使用多台附着式振动器时，各振动器的频率应保持一致，相对面的振动器应错开安装；

（7）附着式振动器安装在混凝土模板上时，每次振动时间不应超过1 min，当混凝土在模内泛浆流动或成水平状即可停振，不得在混凝土初凝状态时再振。

2.2.9拆模及养护

（1）拆模

a.拆模时应先将模板逐节放松，然后逐节拆除；

b.拆除模板时应专人指挥，以防模板碰撞，影响桩基增大截面部分的质量；

c.模板在拆除后要平放在地面，并按要求在支点位置搁置方木，避免模板变形，并且分片拆模，拆模时设专人指挥起吊系统，以免损伤桩基表面。

（2）养护

a.混凝土强度必须达到2.5MPa后才可以拆除模板；

b.拆模后可进行湿润法养护，必要时也可以用塑料薄膜覆盖住；

c.包覆塑料薄膜期间，塑料薄膜应完好无损，彼此搭接完整，内表面应具有凝结水珠。

2.2.10拆钢套箱

钢护筒拆除时应先将护筒内注水（与外水位齐平），由潜水员水下拆除螺栓后分片按安装逆序拔出。

3　结语

对于因桥梁桩基承载力不够或者桥梁桩基受损而不能适应现代交通运输的需求，全部拆除重建的思想既不现实，也不科学，且新建的一座跨江、跨河的桥梁的造价成本很高，据国外资料介绍，旧桥的加固改造费用仅为新建桥梁的10%～20%左右，国内己有经验表明，一般情况下桥梁的加固费用约为重建新桥的20%～30%，与重建新桥比可以为国家节省大量的资金，社会、经济效益十分显著。

通过对桥梁水下桩基的增大截面加固，这样可提高桥梁桩基承载力，从而满足现有桥梁通行的需求，也将提高桥梁的运营能力和耐久性，同时也避免了因桥梁桩基承载力不够或者受损而需要拆除桥梁进行新建，也势必延长原有桥梁的使用寿命。

U445

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1009-7716（2016）07-0199-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.057

2016-05-13

陈军（1979-），男，浙江东阳人，高级工程师，从事道桥工程施工管理工作。