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1工程概况
中堂大桥旧桥位于东莞市中堂镇内国道107线上,全长552米,桥面宽11.5米,跨径组合为10×16.0米+4×45.0米+32.0米+7×16.0米,上部结构引桥为16米钢筋砼简支T梁,主桥为6跨连续箱梁,下部结构为双柱式桥墩,灌注桩基础。11~16#墩桩基均有受不同程度水流冲刷的露石现象,并伴有不同程度的露筋。箍筋、主筋均有外露,其中11#墩东莞方向上游侧桩基,15#墩上游侧两桩基,16#墩广州方向下游侧桩基主筋外露较严重。本工程特点是水下浇筑钢筋混凝土,不拆模钢护筒,形成组合式钢套筒加固,对混凝土起保护作用,提高水下桩基础的防腐性能和耐久性,约束混凝土,使新旧混凝土协同工作。
2工程内容
挖掘机清理桥墩下抛石及淤泥——桩身表面处理——钻孔植筋__涂刷粘结剂——安装底层面钢护筒——灌注封底混凝土——逐节安装钢护筒至承台底——水下灌注高性能混凝土——抛石护桩。
3施工技术
3.1施工材料
采用水下不分散混凝土与双组份水下粘结剂进行浇筑。水下不分散混凝土,在水下施工时具有如下独特的技术特性:
(1)抗分散性:可以无须排水进行水下施工,能够保证在水中进行混凝土浇筑时,混凝土拌和物不分散、不离析。由于保水性好,即使在水中自由落下也很少出现水洗作用而导致的材料分离现象。
(2)高流动性及自密实性:混凝土拌和物在水下到达指定位置后,能够自行流平,能够自行充填到水下结构物中的细小缝隙中。在水下结构物中能够自行密实,无须振捣,就能达到设计强度的要求。
(3)多功能性:可以根据不同水环境和水下结构物的要求,配制不同性能的水下混凝土,可以用于抢险的具有较短凝结时间的快速硬化型、适用于大体积水下混凝土的低发热型、适用于水下细小缝隙结构的高流动性型等不同的水下不分散混凝土。
(4)饱水性和整体性:由于掺入保水剂,提高了水下不分散混凝的保水性,很少出现渗水和浮浆现象,不但可提高混凝土的和易性可泵性,而且还提高与钢筋的握裹强度以层间粘结强度。
混凝土配合比按设计要求由实验室配制,考虑到所浇筑加固抢险桩柱混凝土的间隙只有20cm,因此采用瓜米石作粗骨料。
3.2施工设备
本工程为水下维修施工作业,施工环境复杂、作业难度大、水流急(水下作业时间短),本次加固作业和一般(3米左右)水下施工作业相比,水深增加1米难度加大一倍。因此,作业现场配备60T工作船两艘,作业前期探摸检查,投入二组潜水员作业。配备潜水设备四套,以备水下清淤、凿毛、钢筋安装、装模、水下混凝土灌注四组交替作业。配置一备一用空压机(8m3)二台、水下清淤设备二套、水下浇筑设备二套以及其它配合施工设备等。以保证潜水作业施工的连续性。
3.3施工工艺
(1)清理抛石及清除淤泥
原桥墩台下约有1m高的抛石围护带,采用挖掘机清理墩下石层及清除淤泥至河床下2米。由潜水员对桩周附近进行清理,再清洗、打毛开挖部分桩身;采用挖泥船进行清理,清理应注意控制船驳与承台、桩基间的距离,确保承台、桩基不受损伤。(见桩外包混凝土施工示意圖)
(2)清除受腐蚀混凝土
为加强新旧桩基砼之间的粘结力,需对原桩基表面及承台底部进行人工凿毛、清洗和涂刷表层粘接剂。由潜水员采用钢刷、钢钎等有效工具对桩基表面松散砼进行清理,采用人工水下凿毛,凿毛后的砼表面应外露新鲜骨料。然后对钢筋表面锈蚀部分进行除锈,再用高压水枪进行桩基表面清理,除去残留表层浮渣。最后在原桩基表面均匀涂刷一层水下粘结剂,涂刷厚度为1~2mm。
(3)植筋
根据设计在低潮水位以上桩身表面及承台底面用风钻钻孔,按植筋工艺规范,植入¢16mm剪切钢筋,植筋按梅花形分布,间距250mm,植筋与桩周垂直。承台底面以桩中心为圆心的¢1400mm圆周上(离桩侧面100mm处)植一圈¢20mm连结钢筋,植筋与承台底面垂直,周向间距200mm。
(4)钢护筒安装
钢套筒按设计及现场实际探查的数据,预先在工厂加工成形,钢护筒运至施工现场外层应涂刷高性能防腐涂料做防腐处理。钢套筒采用水下拼装,首节钢模拼装前应将钢模放置部位的河床面清理平整,然后将两块钢模用手动葫芦放至桩基边,潜水员用高强防锈螺栓将钢模分段连接成型。由潜水员用高压水枪冲刷清理钢套筒内泥浆及桩身,经潜水员检查泥浆和桩身清结后,及时灌注封底混凝土,达到一定强度后,再拼装上一节钢套筒,将拼装好的上下钢套筒用高强螺栓纵向连接。按顺序安装适量节数钢套筒至承台底面。此外,施工中还应严格控制钢模的垂直度,确保钢模与原桩基间距为20cm。
(5)混凝土的泵送和灌注
使用由实验室确定的高性能混凝土配比,水下混凝土标号C20,混凝土采用商品混凝土掺微膨胀剂、早强剂利用泵车泵、导管输送至预设的灌注管,水下混凝土应具备高流动性及抗氯离子腐蚀性,砼施工应连续进行。导管底部至底模应有0.1~0.15m的空间,施工过程中应注意观察模板是否发生偏位或漏浆,如有发生应及时纠偏或封堵。套筒内可在其上预埋钢筋,以加强与砼之间的连接。(见桩外包混凝土施工示意图)
(6)回填块石1~2米护桩
施工完成后,清理现场,保持河床原状。桩基施工加固期,为确保行车、桥梁及施工安全,应车辆通过桥梁应减速慢行,有必要时采取封车的措施。
中堂大桥旧桥位于东莞市中堂镇内国道107线上,全长552米,桥面宽11.5米,跨径组合为10×16.0米+4×45.0米+32.0米+7×16.0米,上部结构引桥为16米钢筋砼简支T梁,主桥为6跨连续箱梁,下部结构为双柱式桥墩,灌注桩基础。11~16#墩桩基均有受不同程度水流冲刷的露石现象,并伴有不同程度的露筋。箍筋、主筋均有外露,其中11#墩东莞方向上游侧桩基,15#墩上游侧两桩基,16#墩广州方向下游侧桩基主筋外露较严重。本工程特点是水下浇筑钢筋混凝土,不拆模钢护筒,形成组合式钢套筒加固,对混凝土起保护作用,提高水下桩基础的防腐性能和耐久性,约束混凝土,使新旧混凝土协同工作。
2工程内容
挖掘机清理桥墩下抛石及淤泥——桩身表面处理——钻孔植筋__涂刷粘结剂——安装底层面钢护筒——灌注封底混凝土——逐节安装钢护筒至承台底——水下灌注高性能混凝土——抛石护桩。
3施工技术
3.1施工材料
采用水下不分散混凝土与双组份水下粘结剂进行浇筑。水下不分散混凝土,在水下施工时具有如下独特的技术特性:
(1)抗分散性:可以无须排水进行水下施工,能够保证在水中进行混凝土浇筑时,混凝土拌和物不分散、不离析。由于保水性好,即使在水中自由落下也很少出现水洗作用而导致的材料分离现象。
(2)高流动性及自密实性:混凝土拌和物在水下到达指定位置后,能够自行流平,能够自行充填到水下结构物中的细小缝隙中。在水下结构物中能够自行密实,无须振捣,就能达到设计强度的要求。
(3)多功能性:可以根据不同水环境和水下结构物的要求,配制不同性能的水下混凝土,可以用于抢险的具有较短凝结时间的快速硬化型、适用于大体积水下混凝土的低发热型、适用于水下细小缝隙结构的高流动性型等不同的水下不分散混凝土。
(4)饱水性和整体性:由于掺入保水剂,提高了水下不分散混凝的保水性,很少出现渗水和浮浆现象,不但可提高混凝土的和易性可泵性,而且还提高与钢筋的握裹强度以层间粘结强度。
混凝土配合比按设计要求由实验室配制,考虑到所浇筑加固抢险桩柱混凝土的间隙只有20cm,因此采用瓜米石作粗骨料。
3.2施工设备
本工程为水下维修施工作业,施工环境复杂、作业难度大、水流急(水下作业时间短),本次加固作业和一般(3米左右)水下施工作业相比,水深增加1米难度加大一倍。因此,作业现场配备60T工作船两艘,作业前期探摸检查,投入二组潜水员作业。配备潜水设备四套,以备水下清淤、凿毛、钢筋安装、装模、水下混凝土灌注四组交替作业。配置一备一用空压机(8m3)二台、水下清淤设备二套、水下浇筑设备二套以及其它配合施工设备等。以保证潜水作业施工的连续性。
3.3施工工艺
(1)清理抛石及清除淤泥
原桥墩台下约有1m高的抛石围护带,采用挖掘机清理墩下石层及清除淤泥至河床下2米。由潜水员对桩周附近进行清理,再清洗、打毛开挖部分桩身;采用挖泥船进行清理,清理应注意控制船驳与承台、桩基间的距离,确保承台、桩基不受损伤。(见桩外包混凝土施工示意圖)
(2)清除受腐蚀混凝土
为加强新旧桩基砼之间的粘结力,需对原桩基表面及承台底部进行人工凿毛、清洗和涂刷表层粘接剂。由潜水员采用钢刷、钢钎等有效工具对桩基表面松散砼进行清理,采用人工水下凿毛,凿毛后的砼表面应外露新鲜骨料。然后对钢筋表面锈蚀部分进行除锈,再用高压水枪进行桩基表面清理,除去残留表层浮渣。最后在原桩基表面均匀涂刷一层水下粘结剂,涂刷厚度为1~2mm。
(3)植筋
根据设计在低潮水位以上桩身表面及承台底面用风钻钻孔,按植筋工艺规范,植入¢16mm剪切钢筋,植筋按梅花形分布,间距250mm,植筋与桩周垂直。承台底面以桩中心为圆心的¢1400mm圆周上(离桩侧面100mm处)植一圈¢20mm连结钢筋,植筋与承台底面垂直,周向间距200mm。
(4)钢护筒安装
钢套筒按设计及现场实际探查的数据,预先在工厂加工成形,钢护筒运至施工现场外层应涂刷高性能防腐涂料做防腐处理。钢套筒采用水下拼装,首节钢模拼装前应将钢模放置部位的河床面清理平整,然后将两块钢模用手动葫芦放至桩基边,潜水员用高强防锈螺栓将钢模分段连接成型。由潜水员用高压水枪冲刷清理钢套筒内泥浆及桩身,经潜水员检查泥浆和桩身清结后,及时灌注封底混凝土,达到一定强度后,再拼装上一节钢套筒,将拼装好的上下钢套筒用高强螺栓纵向连接。按顺序安装适量节数钢套筒至承台底面。此外,施工中还应严格控制钢模的垂直度,确保钢模与原桩基间距为20cm。
(5)混凝土的泵送和灌注
使用由实验室确定的高性能混凝土配比,水下混凝土标号C20,混凝土采用商品混凝土掺微膨胀剂、早强剂利用泵车泵、导管输送至预设的灌注管,水下混凝土应具备高流动性及抗氯离子腐蚀性,砼施工应连续进行。导管底部至底模应有0.1~0.15m的空间,施工过程中应注意观察模板是否发生偏位或漏浆,如有发生应及时纠偏或封堵。套筒内可在其上预埋钢筋,以加强与砼之间的连接。(见桩外包混凝土施工示意图)
(6)回填块石1~2米护桩
施工完成后,清理现场,保持河床原状。桩基施工加固期,为确保行车、桥梁及施工安全,应车辆通过桥梁应减速慢行,有必要时采取封车的措施。