單壁鋼圍堰在大潮差橋梁樁基加固中的應用

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混凝土剝落、鋼筋外露銹蝕，導致樁基縮徑，極大地威脅著橋梁結構的安全性，這就需要對樁基進行維修加固。結合《大潮差橋梁樁基鋼圍堰施工技術研究》（S20130013）和溫州市東甌大橋樁基加固工程實例，介紹單壁鋼圍堰技術在處理水下樁基礎破損露筋等質量問題中的應用，闡述了鋼圍堰加固樁基施工方案的實施和施工中應注意的幾個關鍵技術。

橋梁；樁基加固；單壁鋼圍堰；大潮差

0 引言

我國在役橋梁數量龐大，橋梁在運營過程中常因人為因素和環境變遷而遭受破壞，其中樁基破壞嚴重削弱橋梁的承載能力、穩定性和耐久性，必須采取適當的措施對病害樁基進行加固。常用的橋梁樁基加固方法有增補樁基法、注漿法、錨桿靜壓樁法、外包鋼法、鋼圍堰增大截面法、夾克法、擴大基礎法、混凝土缺陷修復法、拋石護坦法等。

鋼圍堰增大截面無水施工技術成熟，對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（特別是在大潮差區域）影響小，鋼圍堰可以進行多次周轉。鋼圍堰增大截面無水施工對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，橋寬21.4 m，主橋為三跨中承式系桿拱，引橋為30 m和25 m預應力混凝土空心板及30 m后張法預應力混凝土T梁，下部結構主橋為門式墩，引橋為柱式墩，全橋均采用鉆孔灌注樁基礎。

1 加固方案

《東甌大橋水中墩樁基礎檢測報告》顯示，東甌大橋樁基礎的技術狀況及分類為4度(差)。樁基主要病害為：個別立柱與系梁連接位有沖刷掏空和蜂窩現象，樁基礎受水沖刷和風化的影響，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較大，外漏鋼筋銹蝕嚴重（見圖1），對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，施工安全風險較大，同時水下作業施工質量難以保證，為此，本次對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→樁基表面涂抹界面劑→立模→澆筑混凝土→混凝土養護及拆模→鋼圍堰拆除。

根據施工需要,在現場搭設施工平臺。平臺的主要作用是：搭設套箱拼裝平臺、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。同時結合施工現場實際及現有施工設備進行施工組織安排，以保證結構安全為前提，在待加固橋墩位置利用原橋墩及系梁搭設合適的施工平臺。

考慮到施工現場的場地安排，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接。鋼圍堰典型尺寸為12.0 m（長）×3.0 m（寬）×7.5 m（高），內側鋼板厚10 mm,鋼板外側設橫斷面尺寸1 cm×10 cm的水平加強肋，上下間距50 cm，水平肋之間設12號槽鋼豎肋，每30 cm設置一根，共設90根；內側鋼板與豎肋和水平肋焊接連成整體。根據施工起重能力,鋼套箱沿周長方向分割為6塊,上下方向節高分為1.5 m和2 m兩種，各板塊邊緣設置翼緣，在翼緣上鉆孔后用螺栓連接拼裝成整體。

以某墩為例,單壁鋼圍堰參數見表1。某橋墩處最大設計水深為7.7 m，設計流速為2.0 m/s。單壁鋼圍堰的整體布置見圖2～圖4。

為減少在水下作業的工作量和時間，鋼圍堰經加工后先在岸上完成部分組裝，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圍堰的拼裝順序依次吊至平臺，再進行下沉，在拼縫處設置橡膠墊圈。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，對底部沉淤進行清除處理，并進行封底混凝土澆筑施工。待封底混凝土強度達到設計要求后對鋼圍堰內進行抽水。

表1 某橋墩單壁鋼圍堰參數表

圍堰內抽水完成后對樁基進行加固。根據設計圖紙的要求，并結合現場測量定位，對混凝土表面進行處理，并對鋼筋做補強處理，后續開展鉆孔植筋、立模、澆注混凝土，并養護到期后拆模，加固完成。加固完成后拆除鋼圍堰，同時對樁基礎周圍河床下切嚴重處進行拋填片石及鉛絲籠防護。

3 施工關鍵技術

鋼圍堰施工期間，在下沉和著床過程中會發生傾斜現象。具體應對措施如下：（1）鋼圍堰在注水下沉的過程中，分級進行下沉，控制所有點的下沉速度，每級同步后再進行下一級下沉；（2）在鋼圍堰單側先著床時，圍堰會發生傾斜，應對方法是在圍堰下沉過程中，全程測量圍堰處的河床高度，單側著床后即進行吸泥下沉，保證圍堰整體平穩。

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。封底前還需要對河床進行護底，用袋裝砂進行防護（見圖5）。

圖5 鋼圍堰外側拋填袋裝沙示意圖（單位：mm）

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

圖6 單壁鋼圍堰吊裝導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，專人檢測堰內水泥面標高，并及時報告。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，坍落度為18～22 cm。為保證封底混凝土的質量，必須連續供應并在盡可能短的時間內完成灌注。

4 結語

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、高潮差的環境中，樁基加固施工難度非常大。鋼圍堰作業法可以在無水條件下對樁基采用植筋、掛鋼筋網、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合較為良好。在水深5～8 m范圍內采用單壁鋼圍堰有效降低了工程成本，同時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，起于明溪縣瀚仙鎮大焦村，途經城關鄉大坪頭、東園山莊、東坑，終點連接省道306線。路線長度4.359 km，采用二級公路標準建設，時速60 km/h，整體式路基寬度31.5 m，雙向4車道。

該項目將作為明溪縣東大門的重要門戶通道，將有效提高區域公路網的通行能力，形成真正意義的“高速-城關”連接線，推動經濟園區發展。

U445.55+1

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1009-7716（2017）10-0090-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.10.026

2017-07-24

溫州市科技計劃項目(S20130013)

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