特大桥桥墩基础冲刷综合处治施工技术

陈何兆, 侯 梅, 栗文姬

(四川交投建设工程股份有限公司， 四川成都 610000)

由于受降雨量和降雨强度较大、河流坡陡流急等因素的影响，部分河床受到水流的破坏，桥梁基础冲刷破坏随处可见。为避免突发事件的发生，加强桥梁的养护己经十分关键。对公路桥梁基础水毁机理的深入研究及正确选取合理的防治对策和加固方法，提高桥梁基础的抗冲刷水毁的破坏能力起至关重要的作用。郭超[1]、康家涛[2]、俞艳[3]、李成才[4]等介绍了冲刷对桥墩安全性的影响。张良山[5]、曾自愚[6]、高正荣[7]等人介绍防止桥墩冲刷及桥墩加固相关施工技术。

然而常规的桥梁基础加固施工结构容易出现以下问题:基础加固施工工序复杂、施工效率低、长时间施工影响桥面正常通行。广陕高速公路嘉陵江特大桥桥墩基础冲刷处治工程，工程位于广元市工农镇，横跨嘉陵江，本工程主要是对嘉陵江特大桥部分存在冲刷病害的桥墩基础进行加固处理。

1 技术原理

开始用砂砾土填筑便道至墩边，然后采用搭设钢便桥方式到达各墩。在各墩处采用筑岛围堰施工，并在各墩跨间加设2～3排φ2 m的涵管以减少上游水位抬升。采取直接安装钢围堰，然后吸泥下沉的方式施工。钢围堰由两个半圆形在土石围堰上支设拼装平台进行拼装。钢围堰上部可通过接高钢围堰进行接高处理。钢围堰连接处安装橡胶垫进行密封处理。在桩基上钻出植筋孔，外侧设置耐候钢钢护筒，耐候钢钢护筒内部浇筑自密实混凝土对桩基进行加固(图1、图2)。

图1 桥墩基础冲刷综合处治体系结构示意

图2 桥墩基础加固体系结构

2 工艺流程与操作要点

2.1 工艺流程

临时便道、便桥→钢围堰搭设→封底混凝土浇筑→混凝土表面清理、凿毛→钻孔植筋→绑扎钢筋→钢护筒支护→自密实混凝土浇筑。

2.2 操作要点

2.2.1 临时便道、便桥的施工

根据现场实际水位情况，49#、50#墩采用顺桥向在桥下河道内顺桥向下游侧,采用挖填方式形成施工填筑便道以满足各相关墩位现场施工，50～55#墩搭设临时钢便桥的方式。钢便桥主桥沿50#墩至55#墩方向搭设，同时在各墩向上游搭设支桥。进场便道根据现场情况，只能从千佛村108国道处至48#墩附近的原有机耕道加以修整后作为进场便道利用，再在48#墩附近向55#墩方向修筑便道，采用砂砾石填筑。为满足现场施工需求，便道宽度应大于6 m，考虑到下游水电站日常工作导致水位起伏不定，便道填筑高度应大于最高水位0.5 m，按填筑高度4 m设计。填料均采用砂砾石材料，在各施工墩位处填筑平台及开挖基坑。跨河段便道填料计划就地河段内收拢垒填，当就地取料不能满足填筑高度时，为了避免外借填土污染河道，采取就地所取砂砾石用于便道填筑水面以下部分，超出水面部分从场外借土填筑，当完工后先清除外借土运回原借土处弃置，下层砂砾石就地回填在原取处以恢复河床原貌。便道施工时，为了减少上游水位抬升，须在各墩跨间加设2～3排φ2 m的涵管以增大过水面。

2.2.2 筑岛围堰

本施工方案采取筑岛围堰方式，填筑高度为超出最高水位0.5 m。通过修筑的临时便道、便桥到达拟处理的桥墩附近，然后进行围堰筑岛施工。现场混合料不足时，从场外调运合格的料石填筑材料。

2.2.3 钢围堰搭设

筑岛围堰施工完成后，使用挖掘机清理河床，结合现场河床实际地质情况，下挖至指定深度。从厂家定制钢围堰，运输至现场拼装使用。现场完成半圆形钢围堰拼装，通过两台起重设备起吊，在搭设的临时拼装平台上完成最终拼装，拆除临时拼装平台，下放钢围堰。钢围堰清底完成后，浇筑1 m厚C30封底混凝土。

2.2.4 混凝土表面清理、凿毛处理

待钢围堰内封底混凝土达到设计强度后，使用抽水机抽干钢围堰内的积水，施工人员进入钢围堰内施工。

首先对混凝土构件表面进行清理，清理完成后再进行凿毛。混凝土构件表面凿毛的主要作用是增加混凝土表面与自流平砂浆间的黏结能力。凿毛完成后清除面层浮灰、油渍。

若凿除缺陷混凝土后露出一半钢筋，需对钢筋进除锈和防锈处理，除去浮碴、尘土，并用高压水冲洗干净，再采用界面剂涂刷结合面。

2.2.5 钢护筒焊接

钢护筒在对口拼装焊接时要采用夹具进行辅助定位，检查钢护筒位置定位合格后才能进行定位点焊。为减少钢护筒的变形和内应力，在焊接时宜采用对称焊接的方法。

2.2.6 植筋

在植筋前先用钢筋探测仪检查植筋处混凝土内的钢筋的位置，标明植筋部位，确保钻孔过程中不会损伤原有桥梁桩基的主筋。将要植入的钢筋表面进行除锈处理并用丙酮擦拭干净。

当钻孔完成后，及时检查钻孔的深度和直径情况，并采用需要植入的钢筋进行试插检查。对于孔中杂物要及时清理，禁止用水清洗孔洞，必时可采用丙酮擦洗孔洞，确保孔道内干燥且无粉尘即可。

在注胶过程中，注胶枪在向外退出的时候要沿孔壁旋转退出，以防孔内有空气影响钢筋与混凝土的黏接强度。在插入钢筋时应旋转植入，尽量排除注胶时堵塞在孔内的空气以确保钢筋表面能与黏结胶充分结合。植筋完成后，在黏合胶固化前，不得移动植入的钢筋。植筋固化时间参见具体产品厂家提供参数为准。

2.2.7 钢筋加工和绑扎

钢筋在采用在加工区集中加工完成后再拉进现场，应在钢筋与模板间设置垫块，垫块应与钢筋扎紧，并互相错开。

耐候钢材进场后，在材料加工区完成制作，现场试拼接，确保拼接后尺寸无误。切割模板前按图纸及实际测量情况进行放样。把加工完成的套筒拉到施工场地进行焊接，焊接工艺需满足相关规范要求。焊接完成后对钢套筒打磨除锈。浇筑时可采用高位漏斗法分段浇筑，在每段的相对最高点设置注浆口，在保证浇筑质量的前提下，在适当的位置设置观察口和出气口。钢套筒支护完成后用钢筋圈形包裹外模，充分固定，大约间隔50 cm设置一套加固钢圈。特别需要注意是模板的边角位置，需重点加强。内侧与钢筋接触面处设置垫块保证保护层厚度。自密实混凝土浇筑前留有保护层，厚度不小于9 cm，检查垫块是否有破损，钢筋是否有外伸部位。更换调整后进行混凝土浇筑。

2.2.8 自密实混凝土浇筑

自密实混凝土浇筑无需振捣，搅拌时严格控制水量的加入，一次搅拌，一次用完。自密实混凝土浇筑前，新老混凝土结合面需要充分湿润，湿润完成后留在模板内的水要清理干净。自密实混凝土养护期间，减少表面自密实混凝土的暴露时间，同时要严格控制自密实混凝土的温度，用篷布或塑料布等对混凝土暴露面紧密覆盖，防止表面水分蒸发，并进行隔布洒水养护。

3 结论

本技术应用于广陕高速公路嘉陵江特大桥桥墩基础冲刷处治工程等多个工程项目中，经现场施工表明此项目技术具有良好的经济技术效益。

(1)通过设置组拼提高围堰施工速度，钢围堰和土石围堰组合进行围堰施工，保证桩基加固过程中防水效果。

(2)采用拼装平台进行钢围堰拼装施工提高围堰拼装速度，确保施工质量。

(3)采用耐候钢钢护筒和植筋组合进行桩基加固，提高桩基加固质量，减少后期使用过程中桩基处结构损坏。

(4)采用自密实混凝土进行桥墩基础加固结构的混凝土浇筑，提高施工效率。