特大橋水下樁頭缺陷修復(fù)加固技術(shù)

李 志 達(dá)

(山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司陽泉分公司，山西 陽泉 045000)

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特大橋水下樁頭缺陷修復(fù)加固技術(shù)

李 志 達(dá)

(山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司陽泉分公司，山西 陽泉 045000)

針對(duì)汾河特大橋水下樁頭缺陷的表現(xiàn)形式，探討了水下樁頭樁基缺陷修復(fù)的常用技術(shù)，并從FRP網(wǎng)格安裝、鋼套管安裝、澆筑砂漿等方面，闡述了該大橋水下樁頭的加固技術(shù)要點(diǎn)，為同類工程施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

橋梁，樁頭，鉆孔灌注樁，加固技術(shù)

汾河特大橋的水下樁頭采用的是鉆孔灌注技術(shù)。鉆孔灌注樁采用泥漿護(hù)壁，借用機(jī)械力量形成樁孔，然后用導(dǎo)管將混凝土灌注到水下的樁體內(nèi)。此種方法多是在水下進(jìn)行，在施工的過程中很難觀察到灌注情況，樁體建成后也沒法進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收[1]。因此，對(duì)工程質(zhì)量的控制只能對(duì)施工過程進(jìn)行科學(xué)控制和完工后通過儀器檢測來認(rèn)定。那么，如何能避免樁頭缺陷的發(fā)生和缺陷發(fā)生后如何修復(fù)加固將對(duì)工程產(chǎn)生重大的影響。

1 汾河特大橋水下樁頭缺陷的表現(xiàn)

汾河特大橋由于工程巨大，加上所采用的鉆孔灌注施工方案本身具有無法觀察，只能在成樁后通過技術(shù)檢測才能發(fā)現(xiàn)質(zhì)量中的問題的特點(diǎn)，汾河特大橋的水下樁頭也存在一定缺陷。在鉆孔樁質(zhì)量檢測中檢測到的缺陷有軟弱夾層、夾泥、縮徑和蜂窩等[2]。

2 汾河特大橋水下樁頭缺陷的修復(fù)技術(shù)

對(duì)于水下樁頭樁基缺陷修復(fù)技術(shù)常用的有旋噴壓漿法與人工鑿孔法。

2.1 旋噴壓漿法

在對(duì)樁頭缺陷進(jìn)行修復(fù)加固時(shí)常常采用旋噴壓漿法。其具體修復(fù)加固技術(shù)如下：

1)在檢測出的缺陷處進(jìn)行鉆孔，然后抽芯，一直到樁體的缺陷位置。鉆孔完成后，再在該鉆孔口安裝上閥門和套管，正常情況下是在樁基的中心位置鉆三個(gè)以上的鉆孔，以徹底清除樁體內(nèi)的泥渣。2)運(yùn)用高壓噴射的方法進(jìn)行切割，循環(huán)利用氣舉法來清理泥渣，用30 MPa左右的泵壓進(jìn)行高壓清水射流，并逐孔進(jìn)行，采用自上而下的方式進(jìn)行噴射和切割，以切割的方式來破壞缺陷中的軟弱部分，并將其破壞成泥漿。再用氣舉法進(jìn)行清渣，直到出渣孔內(nèi)噴出的水漸漸變清后，再換做其他的鉆孔，以此方法輪流清理。3)壓降和噴漿所用的水灰比為1∶1，在水泥漿中加入緩凝劑，然后以自上而下的方式從灌注孔中進(jìn)行噴射，噴射的長度應(yīng)同高壓切割段相等。如果出口處流出的漿和所注入的漿的比重基本一致時(shí)，說明鉆孔內(nèi)的清水被置換成了水泥漿。最后再把每個(gè)鉆孔內(nèi)的水泥漿壓濃，以0.5∶1的水灰比進(jìn)行壓漿。如果出漿口中的漿液比重和注漿孔內(nèi)的漿液比重一致，就可以把出漿口關(guān)閉，等到泵壓上升到2 MPa時(shí)，再停止壓漿。

2.2 人工鑿孔法

如果樁頭的樁徑大于2 m，或者樁頭缺陷是在護(hù)筒內(nèi)且缺陷范圍較大，這時(shí)就要采用人工鑿孔的方法進(jìn)行處理。

處理護(hù)筒內(nèi)的缺陷時(shí)，可以把缺陷位置以上的樁身混凝土完全鑿除掉。樁徑大的樁頭的缺陷如果在護(hù)筒以下，那么用風(fēng)鎬在樁的中心部位鑿孔，一直鑿到樁的缺陷位置。所鑿的孔的直徑一般在1.2 m以上，以適合施工人員操作為宜。最后再把樁的軟弱部分鑿除掉，軟弱部分鑿除后，再噴水以清洗孔壁，隨后把孔內(nèi)的水抽干且清除掉內(nèi)部的所有雜物，再用串筒來澆筑混凝土。

3 汾河特大橋水下樁頭的加固技術(shù)

由于汾河特大橋的樁基常年在水下，且經(jīng)過河水的不斷掏刷、磨損、凍融、汽蝕和侵蝕，再加上浮冰環(huán)境負(fù)荷過重等因素的共同作用，常常使橋梁的水下樁發(fā)生各種缺陷和損傷。因此，對(duì)該橋的水下樁基進(jìn)行修復(fù)和加固就顯得異常重要，但是，由于其是水下工程，對(duì)它的加固修復(fù)也變得困難重重。常用的水下加固修復(fù)方法是圍堰排水，這種方法的耗時(shí)較長且費(fèi)用也高[3]。因此，F(xiàn)RP網(wǎng)格加固技術(shù)將成為最佳的選擇。FRP是一種加固材料，這種技術(shù)主要是用在水下沒有排水施工的情況下，這時(shí)才采用FRP這種輕質(zhì)高強(qiáng)的網(wǎng)格材料來增強(qiáng)加固，以達(dá)到快速加固修復(fù)的目的。汾河特大橋的水下樁基正好符合FRP材料的運(yùn)用條件。根據(jù)汾河橋水下樁基缺陷的特點(diǎn)，進(jìn)行了水下樁基加固技術(shù)方案的設(shè)計(jì)。主要設(shè)計(jì)了針對(duì)普通混凝土的套箍抽水加固、增加樁頭加固法和FRP網(wǎng)格加固法。鑒于汾河橋水下樁頭缺陷的特點(diǎn)，重點(diǎn)運(yùn)用了FRP網(wǎng)格加固法，其加固施工過程如下。

3.1 FRP網(wǎng)格的安裝

在對(duì)FRP網(wǎng)格實(shí)施安裝之前，一定要對(duì)樁基四周進(jìn)行平整，以使鋼套管的下方處于水平狀態(tài)。然后再根據(jù)水下樁頭的設(shè)計(jì)尺寸對(duì)FRP進(jìn)行下料，將下好料的FRP網(wǎng)格以環(huán)向纏繞的方式來安裝，安裝完成后要用水下檢查設(shè)備進(jìn)行安裝質(zhì)量檢測，以保證安裝的質(zhì)量。

3.2 鋼套管的安裝

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，此次修復(fù)加固采用的鋼套管是用兩個(gè)半圓構(gòu)成，以4 mm厚度的鋼板卷制，鋼管套的外面設(shè)計(jì)有縱向和橫向的加勁肋，每節(jié)的長度均采用了1 m的設(shè)計(jì)，然后用法蘭螺栓將這些鋼套連接拼裝起來，底端鋼套的最下緣加勁肋的設(shè)計(jì)應(yīng)該在距離底端150 mm處，這樣更方便將其切入到泥土中，頂端鋼套的節(jié)長在0.3 m，0.5 m和0.2 m的應(yīng)分別設(shè)計(jì)一個(gè)，用來調(diào)整現(xiàn)場的標(biāo)高，同時(shí)，在每個(gè)節(jié)段是上下兩端同時(shí)設(shè)置法蘭，用于底端的鋼套除外，每個(gè)節(jié)段上的兩個(gè)半圓之間也要用法蘭連接。最后，將鋼套管下沉于水中，在水里沿著豎向拼裝，并在每個(gè)鋼套的連接處墊上橡膠墊來對(duì)鋼套進(jìn)行密封。

3.3 澆筑砂漿來封閉

鋼套管沉入水底后，要對(duì)其底部進(jìn)行平整，再用砂袋和碎石等把鋼套的底部填平封底，為防止灌漿時(shí)漏漿的現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)先灌注30 cm高的不分散砂漿來封閉鋼套底部，等不分散砂漿凝固后再正式灌壓不分散砂漿[4]。

3.4 不分散砂漿的灌壓

這里的不分散砂漿是在砂漿中加入以絮凝劑為主要成分的水下不分散劑重新攪拌而成，這樣能在水泥顆粒的表面生成共建價(jià)或離子鍵，來對(duì)水泥顆粒吸附和壓縮其雙電層，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)水泥的效果。同時(shí)，在水泥、水泥顆粒和骨料之間，也要用絮凝劑來強(qiáng)化其形成穩(wěn)定的空間柔性。水下不分散砂漿攪拌好后，由高壓灌漿機(jī)壓入導(dǎo)管，再把導(dǎo)管伸至鋼套的最底部，灌壓過程中，要時(shí)刻注意檢查鋼套是否有漏漿現(xiàn)象的發(fā)生，若發(fā)現(xiàn)漏漿，應(yīng)立刻停止灌漿，處理好漏漿后再繼續(xù)操作。結(jié)束灌注24 h以后，再水下觸摸，以判斷水下不分散砂漿是否灌注的密實(shí)。

3.5 鋼套管的拆除

當(dāng)鋼套管體內(nèi)的漿體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，要對(duì)鋼套管進(jìn)行拆除，拆除時(shí)要自上而下，拆除鋼套后樁體的不分散砂漿的表面比較光滑，沒有麻面、蜂窩、孔洞和FRP網(wǎng)格外露的現(xiàn)象。至此，水下樁頭的加固工作基本完成，再把水下樁頭基礎(chǔ)部分的周圍進(jìn)行填平防護(hù)，以減少水流的沖刷。

針對(duì)汾河特大橋的水下樁體缺陷的修復(fù)加固，主要從其鉆孔灌注特點(diǎn)和所用材料兩方面進(jìn)行修復(fù)加固。無論是鉆孔灌注修復(fù)還是FRP網(wǎng)格加固，都能在工期和費(fèi)用上占有優(yōu)勢(shì)，這將使水下樁體缺陷修復(fù)加固技術(shù)具有更廣闊的應(yīng)用前景。

[1] 楊木春.淺談公路橋梁缺陷成因及修復(fù)加固技術(shù)[J].科技與企業(yè),2013(5):193.

[2] 李曉波.公路橋梁缺陷成因及加固修復(fù)技術(shù)[J].科技傳播,2014(4):163-164.

[3] 郭喜付,崔鳳華.淺談公路橋梁缺陷成因及修復(fù)加固技術(shù)[J].黑龍江科技信息,2007(5):152.

[4] 楊春勝.公路橋梁存在的缺陷及幾種修復(fù)加固技術(shù)的探討[J].今日科苑,2009(6):150.

On maintenance and consolidation techniques of underwater pile head defects at super-large bridges

Li Zhida

(YangquanBranch,ShanxiRoadandBridgeConstructionGroup,Yangquan045000,China)

According to the performance of the underwater pile head defects of Fenhe super-large bridge, the paper explores the common techniques for the maintenance of the defects at pile foundation and heads, and illustrates its consolidation technical points from the installation of FRP mesh, installation of steel thimble, and grout mortar, so as to accumulate experience for similar projects.

bridge, pile head, bored pile, consolidation technique

1009-6825(2016)32-0187-02

2016-09-06

李志達(dá)(1981- ),男，工程師

U445.72

A