单壁钢围堰在大潮差桥梁桩基加固中的应用

胡余勇，高文波，马 超

（1.温州市市政管理处，浙江 温州 325000；2.武汉二航路桥特种工程有限责任公司，湖北 武汉 430071）

单壁钢围堰在大潮差桥梁桩基加固中的应用

胡余勇1，高文波2，马 超1

（1.温州市市政管理处，浙江 温州 325000；2.武汉二航路桥特种工程有限责任公司，湖北 武汉 430071）

桥梁水中桩基在江、河、海水的日益冲刷下出现混凝土剥落、钢筋外露锈蚀，导致桩基缩径，极大地威胁着桥梁结构的安全性，这就需要对桩基进行维修加固。结合《大潮差桥梁桩基钢围堰施工技术研究》（S20130013）和温州市东瓯大桥桩基加固工程实例，介绍单壁钢围堰技术在处理水下桩基础破损露筋等质量问题中的应用，阐述了钢围堰加固桩基施工方案的实施和施工中应注意的几个关键技术。

桥梁；桩基加固；单壁钢围堰；大潮差

0 引言

我国在役桥梁数量庞大，桥梁在运营过程中常因人为因素和环境变迁而遭受破坏，其中桩基破坏严重削弱桥梁的承载能力、稳定性和耐久性，必须采取适当的措施对病害桩基进行加固。常用的桥梁桩基加固方法有增补桩基法、注浆法、锚杆静压桩法、外包钢法、钢围堰增大截面法、夹克法、扩大基础法、混凝土缺陷修复法、抛石护坦法等。

钢围堰增大截面无水施工技术成熟，对施工期水位要求较低，而且钢围堰的加工、拼装及下沉施工工艺成熟，无水施工受自然因素（特别是在大潮差区域）影响小，钢围堰可以进行多次周转。钢围堰增大截面无水施工对原桩基增大截面加固，提高了桥梁桩基的安全性和耐久性，施工安全可靠性较高，将钢围堰的高度控制在5～8 m还能有效降低施工成本。

以温州市东瓯大桥桩基加固为例：大桥全长5.173 km，其中跨江桥梁2.048 km，桥宽21.4 m，主桥为三跨中承式系杆拱，引桥为30 m和25 m预应力混凝土空心板及30 m后张法预应力混凝土T梁，下部结构主桥为门式墩，引桥为柱式墩，全桥均采用钻孔灌注桩基础。

1 加固方案

《东瓯大桥水中墩桩基础检测报告》显示，东瓯大桥桩基础的技术状况及分类为4度(差)。桩基主要病害为：个别立柱与系梁连接位有冲刷掏空和蜂窝现象，桩基础受水冲刷和风化的影响，桩身混凝土有不同程度的破损剥落、破损漏筋，部分桩基混凝土破损面积相对较大，外漏钢筋锈蚀严重（见图1），对桩基的承载力和耐久性有着极大的影响。

图1 大桥桩基病害照片

东瓯大桥所处瓯江为一条短流急的山溪性潮汐河流，受上游径流和下游潮流的共同作用，桥址处潮差很大，历年平均潮差为4.52 m，最大潮差高达7.17 m，水流流速约2.0 m/s。考虑到桥位处涨潮退潮水流较急，施工安全风险较大，同时水下作业施工质量难以保证，为此，本次对18根处置高度在5～8 m的桩基加固采用了“单壁钢围堰围水增大截面无水加固”的方案。

2 施工工艺

工艺流程为：施工准备→围堰（安装钢围堰→封底→抽水）→桩基混凝土表面处理→钻孔植筋→绑扎钢筋网→桩基表面涂抹界面剂→立模→浇筑混凝土→混凝土养护及拆模→钢围堰拆除。

根据施工需要,在现场搭设施工平台。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。同时结合施工现场实际及现有施工设备进行施工组织安排，以保证结构安全为前提，在待加固桥墩位置利用原桥墩及系梁搭设合适的施工平台。

考虑到施工现场的场地安排，本次钢围堰采用工厂加工完成后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接。钢围堰典型尺寸为12.0 m（长）×3.0 m（宽）×7.5 m（高），内侧钢板厚10 mm,钢板外侧设横断面尺寸1 cm×10 cm的水平加强肋，上下间距50 cm，水平肋之间设12号槽钢竖肋，每30 cm设置一根，共设90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6块,上下方向节高分为1.5 m和2 m两种，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。

以某墩为例,单壁钢围堰参数见表1。某桥墩处最大设计水深为7.7 m，设计流速为2.0 m/s。单壁钢围堰的整体布置见图2～图4。

为减少在水下作业的工作量和时间，钢围堰经加工后先在岸上完成部分组装，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围堰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。最后，由潜水员完成钢围堰的拼装螺栓紧固，螺栓依次紧固不遗漏，确保沉入后不漏水。

钢围堰安装完成后，对底部沉淤进行清除处理，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对钢围堰内进行抽水。

表1 某桥墩单壁钢围堰参数表

围堰内抽水完成后对桩基进行加固。根据设计图纸的要求，并结合现场测量定位，对混凝土表面进行处理，并对钢筋做补强处理，后续开展钻孔植筋、立模、浇注混凝土，并养护到期后拆模，加固完成。加固完成后拆除钢围堰，同时对桩基础周围河床下切严重处进行抛填片石及铅丝笼防护。

3 施工关键技术

钢围堰施工期间，在下沉和着床过程中会发生倾斜现象。具体应对措施如下：（1）钢围堰在注水下沉的过程中，分级进行下沉，控制所有点的下沉速度，每级同步后再进行下一级下沉；（2）在钢围堰单侧先着床时，围堰会发生倾斜，应对方法是在围堰下沉过程中，全程测量围堰处的河床高度，单侧着床后即进行吸泥下沉，保证围堰整体平稳。

图2 某桥墩单壁钢围堰总体布置平面图（单位：mm）

图3 某桥墩单壁钢围堰总体布置立面图（单位：除高程以m外均为mm）

图4 某桥墩单壁钢围堰总体布置侧面图（单位：除高程以m外均为mm）

钢围堰下沉到位后，由潜水工下水人工将河床大致整平。河床上不能有大的凸起或者凹坑，以免影响封底混凝土施工。在围堰刃脚处填塞砂袋或水泥与砂混合的袋装干灰，以保证封底混凝土施工期间底部不漏浆。封底前还需要对河床进行护底，用袋装砂进行防护（见图5）。

图5 钢围堰外侧抛填袋装沙示意图（单位：mm）

由于原桥桥墩和上部结构的存在，使得钢围堰安装和拆卸不能利用大型吊装设备进行整体吊装，只能利用吊装导向装置分块分层安装和拆卸。根据单壁钢围堰特点，利用原桥墩系梁为支点，形成框架结构作为吊装导向装置。该装置由系梁上立4根钢管立柱，在钢管立柱顶设置纵桥向的分配梁，在分配梁顶部沿着钢围堰轮廓线设置圈梁作为钢围堰吊装梁。利用系梁作为导梁的导梁支撑形成12根导向装置（见图6）。

图6 单壁钢围堰吊装导向装置吊装立面布置图（单位：cm）

封底混凝土遵循“由低往高、由边往中”的原则，在工艺上要求保证不间断供料，埋管足够，逐管压注，专人检测堰内水泥面标高，并及时报告。封底混凝土为水下商品混凝土，混凝土水灰比控制在0.6以内，坍落度为18～22 cm。为保证封底混凝土的质量，必须连续供应并在尽可能短的时间内完成灌注。

4 结语

桩基是桥梁的根基，桩基加固是桥梁维修加固中比较难也很重要的一部分。很多桥梁常常位于大流速、高潮差的环境中，桩基加固施工难度非常大。钢围堰作业法可以在无水条件下对桩基采用植筋、挂钢筋网、立模浇筑混凝土等措施，增大桩基混凝土截面，且新浇筑的混凝土和原桩基结合较为良好。在水深5～8 m范围内采用单壁钢围堰有效降低了工程成本，同时也可以提高桩基的承载能力和耐久性。

福建省干线横六线三明大焦至上坊段公路正式通车

近日，国省干线横六线福建省三明明溪县大焦至上坊路段正式通车。该路段属于国道534线中的一段，起于明溪县瀚仙镇大焦村，途经城关乡大坪头、东园山庄、东坑，终点连接省道306线。路线长度4.359 km，采用二级公路标准建设，时速60 km/h，整体式路基宽度31.5 m，双向4车道。

该项目将作为明溪县东大门的重要门户通道，将有效提高区域公路网的通行能力，形成真正意义的“高速-城关”连接线，推动经济园区发展。

U445.55+1

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1009-7716（2017）10-0090-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.10.026

2017-07-24

温州市科技计划项目(S20130013)

胡余勇（1977-），浙江温州人，高级工程师，主要从事城市道路、桥梁的管养工作。