特大橋橋墩基礎(chǔ)沖刷綜合處治施工技術(shù)

陳何兆, 侯 梅, 栗文姬

(四川交投建設(shè)工程股份有限公司， 四川成都 610000)

由于受降雨量和降雨強(qiáng)度較大、河流坡陡流急等因素的影響，部分河床受到水流的破壞，橋梁基礎(chǔ)沖刷破壞隨處可見。為避免突發(fā)事件的發(fā)生，加強(qiáng)橋梁的養(yǎng)護(hù)己經(jīng)十分關(guān)鍵。對(duì)公路橋梁基礎(chǔ)水毀機(jī)理的深入研究及正確選取合理的防治對(duì)策和加固方法，提高橋梁基礎(chǔ)的抗沖刷水毀的破壞能力起至關(guān)重要的作用。郭超[1]、康家濤[2]、俞艷[3]、李成才[4]等介紹了沖刷對(duì)橋墩安全性的影響。張良山[5]、曾自愚[6]、高正榮[7]等人介紹防止橋墩沖刷及橋墩加固相關(guān)施工技術(shù)。

然而常規(guī)的橋梁基礎(chǔ)加固施工結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)以下問題:基礎(chǔ)加固施工工序復(fù)雜、施工效率低、長(zhǎng)時(shí)間施工影響橋面正常通行。廣陜高速公路嘉陵江特大橋橋墩基礎(chǔ)沖刷處治工程，工程位于廣元市工農(nóng)鎮(zhèn)，橫跨嘉陵江，本工程主要是對(duì)嘉陵江特大橋部分存在沖刷病害的橋墩基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理。

1 技術(shù)原理

開始用砂礫土填筑便道至墩邊，然后采用搭設(shè)鋼便橋方式到達(dá)各墩。在各墩處采用筑島圍堰施工，并在各墩跨間加設(shè)2～3排φ2 m的涵管以減少上游水位抬升。采取直接安裝鋼圍堰，然后吸泥下沉的方式施工。鋼圍堰由兩個(gè)半圓形在土石圍堰上支設(shè)拼裝平臺(tái)進(jìn)行拼裝。鋼圍堰上部可通過接高鋼圍堰進(jìn)行接高處理。鋼圍堰連接處安裝橡膠墊進(jìn)行密封處理。在樁基上鉆出植筋孔，外側(cè)設(shè)置耐候鋼鋼護(hù)筒，耐候鋼鋼護(hù)筒內(nèi)部澆筑自密實(shí)混凝土對(duì)樁基進(jìn)行加固(圖1、圖2)。

圖1 橋墩基礎(chǔ)沖刷綜合處治體系結(jié)構(gòu)示意

圖2 橋墩基礎(chǔ)加固體系結(jié)構(gòu)

2 工藝流程與操作要點(diǎn)

2.1 工藝流程

臨時(shí)便道、便橋→鋼圍堰搭設(shè)→封底混凝土澆筑→混凝土表面清理、鑿毛→鉆孔植筋→綁扎鋼筋→鋼護(hù)筒支護(hù)→自密實(shí)混凝土澆筑。

2.2 操作要點(diǎn)

2.2.1 臨時(shí)便道、便橋的施工

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際水位情況，49#、50#墩采用順橋向在橋下河道內(nèi)順橋向下游側(cè),采用挖填方式形成施工填筑便道以滿足各相關(guān)墩位現(xiàn)場(chǎng)施工，50～55#墩搭設(shè)臨時(shí)鋼便橋的方式。鋼便橋主橋沿50#墩至55#墩方向搭設(shè)，同時(shí)在各墩向上游搭設(shè)支橋。進(jìn)場(chǎng)便道根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，只能從千佛村108國(guó)道處至48#墩附近的原有機(jī)耕道加以修整后作為進(jìn)場(chǎng)便道利用，再在48#墩附近向55#墩方向修筑便道，采用砂礫石填筑。為滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需求，便道寬度應(yīng)大于6 m，考慮到下游水電站日常工作導(dǎo)致水位起伏不定，便道填筑高度應(yīng)大于最高水位0.5 m，按填筑高度4 m設(shè)計(jì)。填料均采用砂礫石材料，在各施工墩位處填筑平臺(tái)及開挖基坑。跨河段便道填料計(jì)劃就地河段內(nèi)收攏壘填，當(dāng)就地取料不能滿足填筑高度時(shí)，為了避免外借填土污染河道，采取就地所取砂礫石用于便道填筑水面以下部分，超出水面部分從場(chǎng)外借土填筑，當(dāng)完工后先清除外借土運(yùn)回原借土處棄置，下層砂礫石就地回填在原取處以恢復(fù)河床原貌。便道施工時(shí)，為了減少上游水位抬升，須在各墩跨間加設(shè)2～3排φ2 m的涵管以增大過水面。

2.2.2 筑島圍堰

本施工方案采取筑島圍堰方式，填筑高度為超出最高水位0.5 m。通過修筑的臨時(shí)便道、便橋到達(dá)擬處理的橋墩附近，然后進(jìn)行圍堰筑島施工。現(xiàn)場(chǎng)混合料不足時(shí)，從場(chǎng)外調(diào)運(yùn)合格的料石填筑材料。

2.2.3 鋼圍堰搭設(shè)

筑島圍堰施工完成后，使用挖掘機(jī)清理河床，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)河床實(shí)際地質(zhì)情況，下挖至指定深度。從廠家定制鋼圍堰，運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)拼裝使用。現(xiàn)場(chǎng)完成半圓形鋼圍堰拼裝，通過兩臺(tái)起重設(shè)備起吊，在搭設(shè)的臨時(shí)拼裝平臺(tái)上完成最終拼裝，拆除臨時(shí)拼裝平臺(tái)，下放鋼圍堰。鋼圍堰清底完成后，澆筑1 m厚C30封底混凝土。

2.2.4 混凝土表面清理、鑿毛處理

待鋼圍堰內(nèi)封底混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，使用抽水機(jī)抽干鋼圍堰內(nèi)的積水，施工人員進(jìn)入鋼圍堰內(nèi)施工。

首先對(duì)混凝土構(gòu)件表面進(jìn)行清理，清理完成后再進(jìn)行鑿毛。混凝土構(gòu)件表面鑿毛的主要作用是增加混凝土表面與自流平砂漿間的黏結(jié)能力。鑿毛完成后清除面層浮灰、油漬。

若鑿除缺陷混凝土后露出一半鋼筋，需對(duì)鋼筋進(jìn)除銹和防銹處理，除去浮碴、塵土，并用高壓水沖洗干凈，再采用界面劑涂刷結(jié)合面。

2.2.5 鋼護(hù)筒焊接

鋼護(hù)筒在對(duì)口拼裝焊接時(shí)要采用夾具進(jìn)行輔助定位，檢查鋼護(hù)筒位置定位合格后才能進(jìn)行定位點(diǎn)焊。為減少鋼護(hù)筒的變形和內(nèi)應(yīng)力，在焊接時(shí)宜采用對(duì)稱焊接的方法。

2.2.6 植筋

在植筋前先用鋼筋探測(cè)儀檢查植筋處混凝土內(nèi)的鋼筋的位置，標(biāo)明植筋部位，確保鉆孔過程中不會(huì)損傷原有橋梁樁基的主筋。將要植入的鋼筋表面進(jìn)行除銹處理并用丙酮擦拭干凈。

當(dāng)鉆孔完成后，及時(shí)檢查鉆孔的深度和直徑情況，并采用需要植入的鋼筋進(jìn)行試插檢查。對(duì)于孔中雜物要及時(shí)清理，禁止用水清洗孔洞，必時(shí)可采用丙酮擦洗孔洞，確保孔道內(nèi)干燥且無粉塵即可。

在注膠過程中，注膠槍在向外退出的時(shí)候要沿孔壁旋轉(zhuǎn)退出，以防孔內(nèi)有空氣影響鋼筋與混凝土的黏接強(qiáng)度。在插入鋼筋時(shí)應(yīng)旋轉(zhuǎn)植入，盡量排除注膠時(shí)堵塞在孔內(nèi)的空氣以確保鋼筋表面能與黏結(jié)膠充分結(jié)合。植筋完成后，在黏合膠固化前，不得移動(dòng)植入的鋼筋。植筋固化時(shí)間參見具體產(chǎn)品廠家提供參數(shù)為準(zhǔn)。

2.2.7 鋼筋加工和綁扎

鋼筋在采用在加工區(qū)集中加工完成后再拉進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)在鋼筋與模板間設(shè)置墊塊，墊塊應(yīng)與鋼筋扎緊，并互相錯(cuò)開。

耐候鋼材進(jìn)場(chǎng)后，在材料加工區(qū)完成制作，現(xiàn)場(chǎng)試拼接，確保拼接后尺寸無誤。切割模板前按圖紙及實(shí)際測(cè)量情況進(jìn)行放樣。把加工完成的套筒拉到施工場(chǎng)地進(jìn)行焊接，焊接工藝需滿足相關(guān)規(guī)范要求。焊接完成后對(duì)鋼套筒打磨除銹。澆筑時(shí)可采用高位漏斗法分段澆筑，在每段的相對(duì)最高點(diǎn)設(shè)置注漿口，在保證澆筑質(zhì)量的前提下，在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置觀察口和出氣口。鋼套筒支護(hù)完成后用鋼筋圈形包裹外模，充分固定，大約間隔50 cm設(shè)置一套加固鋼圈。特別需要注意是模板的邊角位置，需重點(diǎn)加強(qiáng)。內(nèi)側(cè)與鋼筋接觸面處設(shè)置墊塊保證保護(hù)層厚度。自密實(shí)混凝土澆筑前留有保護(hù)層，厚度不小于9 cm，檢查墊塊是否有破損，鋼筋是否有外伸部位。更換調(diào)整后進(jìn)行混凝土澆筑。

2.2.8 自密實(shí)混凝土澆筑

自密實(shí)混凝土澆筑無需振搗，攪拌時(shí)嚴(yán)格控制水量的加入，一次攪拌，一次用完。自密實(shí)混凝土澆筑前，新老混凝土結(jié)合面需要充分濕潤(rùn)，濕潤(rùn)完成后留在模板內(nèi)的水要清理干凈。自密實(shí)混凝土養(yǎng)護(hù)期間，減少表面自密實(shí)混凝土的暴露時(shí)間，同時(shí)要嚴(yán)格控制自密實(shí)混凝土的溫度，用篷布或塑料布等對(duì)混凝土暴露面緊密覆蓋，防止表面水分蒸發(fā)，并進(jìn)行隔布灑水養(yǎng)護(hù)。

3 結(jié)論

本技術(shù)應(yīng)用于廣陜高速公路嘉陵江特大橋橋墩基礎(chǔ)沖刷處治工程等多個(gè)工程項(xiàng)目中，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)施工表明此項(xiàng)目技術(shù)具有良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益。

(1)通過設(shè)置組拼提高圍堰施工速度，鋼圍堰和土石圍堰組合進(jìn)行圍堰施工，保證樁基加固過程中防水效果。

(2)采用拼裝平臺(tái)進(jìn)行鋼圍堰拼裝施工提高圍堰拼裝速度，確保施工質(zhì)量。

(3)采用耐候鋼鋼護(hù)筒和植筋組合進(jìn)行樁基加固，提高樁基加固質(zhì)量，減少后期使用過程中樁基處結(jié)構(gòu)損壞。

(4)采用自密實(shí)混凝土進(jìn)行橋墩基礎(chǔ)加固結(jié)構(gòu)的混凝土澆筑，提高施工效率。