特大桥水下桩头缺陷修复加固技术

李 志 达

(山西路桥建设集团有限公司阳泉分公司，山西 阳泉 045000)



特大桥水下桩头缺陷修复加固技术

李 志 达

(山西路桥建设集团有限公司阳泉分公司，山西 阳泉 045000)

针对汾河特大桥水下桩头缺陷的表现形式，探讨了水下桩头桩基缺陷修复的常用技术，并从FRP网格安装、钢套管安装、浇筑砂浆等方面，阐述了该大桥水下桩头的加固技术要点，为同类工程施工积累了经验。

桥梁，桩头，钻孔灌注桩，加固技术

汾河特大桥的水下桩头采用的是钻孔灌注技术。钻孔灌注桩采用泥浆护壁，借用机械力量形成桩孔，然后用导管将混凝土灌注到水下的桩体内。此种方法多是在水下进行，在施工的过程中很难观察到灌注情况，桩体建成后也没法进行质量验收[1]。因此，对工程质量的控制只能对施工过程进行科学控制和完工后通过仪器检测来认定。那么，如何能避免桩头缺陷的发生和缺陷发生后如何修复加固将对工程产生重大的影响。

1 汾河特大桥水下桩头缺陷的表现

汾河特大桥由于工程巨大，加上所采用的钻孔灌注施工方案本身具有无法观察，只能在成桩后通过技术检测才能发现质量中的问题的特点，汾河特大桥的水下桩头也存在一定缺陷。在钻孔桩质量检测中检测到的缺陷有软弱夹层、夹泥、缩径和蜂窝等[2]。

2 汾河特大桥水下桩头缺陷的修复技术

对于水下桩头桩基缺陷修复技术常用的有旋喷压浆法与人工凿孔法。

2.1 旋喷压浆法

在对桩头缺陷进行修复加固时常常采用旋喷压浆法。其具体修复加固技术如下：

1)在检测出的缺陷处进行钻孔，然后抽芯，一直到桩体的缺陷位置。钻孔完成后，再在该钻孔口安装上阀门和套管，正常情况下是在桩基的中心位置钻三个以上的钻孔，以彻底清除桩体内的泥渣。2)运用高压喷射的方法进行切割，循环利用气举法来清理泥渣，用30 MPa左右的泵压进行高压清水射流，并逐孔进行，采用自上而下的方式进行喷射和切割，以切割的方式来破坏缺陷中的软弱部分，并将其破坏成泥浆。再用气举法进行清渣，直到出渣孔内喷出的水渐渐变清后，再换做其他的钻孔，以此方法轮流清理。3)压降和喷浆所用的水灰比为1∶1，在水泥浆中加入缓凝剂，然后以自上而下的方式从灌注孔中进行喷射，喷射的长度应同高压切割段相等。如果出口处流出的浆和所注入的浆的比重基本一致时，说明钻孔内的清水被置换成了水泥浆。最后再把每个钻孔内的水泥浆压浓，以0.5∶1的水灰比进行压浆。如果出浆口中的浆液比重和注浆孔内的浆液比重一致，就可以把出浆口关闭，等到泵压上升到2 MPa时，再停止压浆。

2.2 人工凿孔法

如果桩头的桩径大于2 m，或者桩头缺陷是在护筒内且缺陷范围较大，这时就要采用人工凿孔的方法进行处理。

处理护筒内的缺陷时，可以把缺陷位置以上的桩身混凝土完全凿除掉。桩径大的桩头的缺陷如果在护筒以下，那么用风镐在桩的中心部位凿孔，一直凿到桩的缺陷位置。所凿的孔的直径一般在1.2 m以上，以适合施工人员操作为宜。最后再把桩的软弱部分凿除掉，软弱部分凿除后，再喷水以清洗孔壁，随后把孔内的水抽干且清除掉内部的所有杂物，再用串筒来浇筑混凝土。

3 汾河特大桥水下桩头的加固技术

由于汾河特大桥的桩基常年在水下，且经过河水的不断掏刷、磨损、冻融、汽蚀和侵蚀，再加上浮冰环境负荷过重等因素的共同作用，常常使桥梁的水下桩发生各种缺陷和损伤。因此，对该桥的水下桩基进行修复和加固就显得异常重要，但是，由于其是水下工程，对它的加固修复也变得困难重重。常用的水下加固修复方法是围堰排水，这种方法的耗时较长且费用也高[3]。因此，FRP网格加固技术将成为最佳的选择。FRP是一种加固材料，这种技术主要是用在水下没有排水施工的情况下，这时才采用FRP这种轻质高强的网格材料来增强加固，以达到快速加固修复的目的。汾河特大桥的水下桩基正好符合FRP材料的运用条件。根据汾河桥水下桩基缺陷的特点，进行了水下桩基加固技术方案的设计。主要设计了针对普通混凝土的套箍抽水加固、增加桩头加固法和FRP网格加固法。鉴于汾河桥水下桩头缺陷的特点，重点运用了FRP网格加固法，其加固施工过程如下。

3.1 FRP网格的安装

在对FRP网格实施安装之前，一定要对桩基四周进行平整，以使钢套管的下方处于水平状态。然后再根据水下桩头的设计尺寸对FRP进行下料，将下好料的FRP网格以环向缠绕的方式来安装，安装完成后要用水下检查设备进行安装质量检测，以保证安装的质量。

3.2 钢套管的安装

根据设计要求，此次修复加固采用的钢套管是用两个半圆构成，以4 mm厚度的钢板卷制，钢管套的外面设计有纵向和横向的加劲肋，每节的长度均采用了1 m的设计，然后用法兰螺栓将这些钢套连接拼装起来，底端钢套的最下缘加劲肋的设计应该在距离底端150 mm处，这样更方便将其切入到泥土中，顶端钢套的节长在0.3 m，0.5 m和0.2 m的应分别设计一个，用来调整现场的标高，同时，在每个节段是上下两端同时设置法兰，用于底端的钢套除外，每个节段上的两个半圆之间也要用法兰连接。最后，将钢套管下沉于水中，在水里沿着竖向拼装，并在每个钢套的连接处垫上橡胶垫来对钢套进行密封。

3.3 浇筑砂浆来封闭

钢套管沉入水底后，要对其底部进行平整，再用砂袋和碎石等把钢套的底部填平封底，为防止灌浆时漏浆的现象发生，应先灌注30 cm高的不分散砂浆来封闭钢套底部，等不分散砂浆凝固后再正式灌压不分散砂浆[4]。

3.4 不分散砂浆的灌压

这里的不分散砂浆是在砂浆中加入以絮凝剂为主要成分的水下不分散剂重新搅拌而成，这样能在水泥颗粒的表面生成共建价或离子键，来对水泥颗粒吸附和压缩其双电层，进而达到保护水泥的效果。同时，在水泥、水泥颗粒和骨料之间，也要用絮凝剂来强化其形成稳定的空间柔性。水下不分散砂浆搅拌好后，由高压灌浆机压入导管，再把导管伸至钢套的最底部，灌压过程中，要时刻注意检查钢套是否有漏浆现象的发生，若发现漏浆，应立刻停止灌浆，处理好漏浆后再继续操作。结束灌注24 h以后，再水下触摸，以判断水下不分散砂浆是否灌注的密实。

3.5 钢套管的拆除

当钢套管体内的浆体强度达到设计要求后，要对钢套管进行拆除，拆除时要自上而下，拆除钢套后桩体的不分散砂浆的表面比较光滑，没有麻面、蜂窝、孔洞和FRP网格外露的现象。至此，水下桩头的加固工作基本完成，再把水下桩头基础部分的周围进行填平防护，以减少水流的冲刷。

针对汾河特大桥的水下桩体缺陷的修复加固，主要从其钻孔灌注特点和所用材料两方面进行修复加固。无论是钻孔灌注修复还是FRP网格加固，都能在工期和费用上占有优势，这将使水下桩体缺陷修复加固技术具有更广阔的应用前景。

[1] 杨木春.浅谈公路桥梁缺陷成因及修复加固技术[J].科技与企业,2013(5):193.

[2] 李晓波.公路桥梁缺陷成因及加固修复技术[J].科技传播,2014(4):163-164.

[3] 郭喜付,崔凤华.浅谈公路桥梁缺陷成因及修复加固技术[J].黑龙江科技信息,2007(5):152.

[4] 杨春胜.公路桥梁存在的缺陷及几种修复加固技术的探讨[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

李志达(1981- ),男，工程师

U445.72

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