大桥桥墩沉井基础维修加固施工技术

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湖南省湘潭市湘江一大桥,有8孔9墩,单孔跨度70m,其中有7个桥墩长期处于江水中,该桥于1961年通车。建成40年来,由于江水冲刷,桥墩及沉井基础混凝土表面出现了不同程度的蜂窝、麻面、疏松、露石和孔洞,以主航道旁的4、5、6号桥墩尤为突出。经论证评估,项目业主 湘潭湘桥发展股份有限公司决定对桥墩及沉井基础进行维修加固。1维修加固设计方案

维修加固设计由长沙交通学院育才 布朗交通咨询监理有限公司承担。针对各桥墩侵蚀程度的不同,分别采取以下3种方案。

(1)

对主航道旁的4、5、6号桥墩

沉井基础,采用由直径8、16mm 钢筋织成钢筋笼围堰、水下灌注C20混凝

土护基的方案。加固范围为:竖直方向河床底以上1500mm,水平方向沿沉井基础周围长边宽度1500mm 、短边宽度2000mm,见图1。

(2)对5号桥墩沉井基础顶面以

上的墩身根部高度3000mm 范围内进行修补,采用

16膨胀螺栓固定

12

钢筋网,支模浇筑C30混凝土。

(3)

对其余1~3号和7~9号桥

墩沉井基础,采用机动船运石块、人工抛石护基的方案。2主要施工方法

2.1主航道旁4、5、6号桥墩沉井基础护基施工

施工时间为1999年元月,当地正

值寒冷的枯水季节,气温在2 以下,主航道水深仅6m 。为在加固施工时确保主航道畅通,经多种方案比较,采取租用航运部门大型平板驳船,其上安装混凝土搅拌机和输送泵泵送水下灌注混凝土的方法。

(1)

施工程序:施工准备 水下

清基 围堰施工 混凝土输送平台架设 混凝土泵送 检查 拔出钢管围栅 竣工验收。

(2)

大型平板驳船停靠码头后,

将混凝土搅拌机(2台)、输送泵组(1套)和计量器具装运上船并安装就位,驶向指定区域停靠并固定。所用水泥通过中型机船运至平板驳船上,另通过采砂和采石船直接将砂、石用皮带输送至平板驳船上。

(3)

因桥墩周围原有片石护基,

施工前应先对加固范围内的片石采用潜水员配合抓铲驳船的方法进行清理,将片石运至施工区域外且不影响航道的部位。共配备潜水员16名,分两班作业,每工作班用时12h 。清理完后用钢管插钎,以确保清理干净。

(4)

原设计采用1000mm 宽钢筋

笼作围栅,内填袋装干拌混凝土。后采

纳施工单位提出的将钢筋笼改为钢管作围栅的建议,即在围堰宽度外边界线上,用重3.6kg 铁锤打入 48!3.5mm 的钢管2排,定位间距2500mm,然后加密到300mm,上端与操作平台相连,以确保袋装干拌混凝土形成围堰。完

工后拔出钢管回收。

(5)

干拌混凝土按C20配制,人

工三遍拌合,装入麻袋(平面尺寸500mm !800mm,装入容量约65%)后,分层

抛入江中。每层抛完后,由潜水员下水码平,再进行第二次水下抛掷,直至达到设计要求的2000mm 高度。为减小江水冲刷阻力,保护桥基,将迎水面围堰的平面形状做成八字形,每边均为45?角。围堰平面布置及施工顺序见图1。

(6)

混凝土原材料采用强度等级

32.5普通水泥;最大粒径35mm 的河卵石;湘江河砂,细度模数2.8,砂率39.2%;湘潭电厂#级粉煤灰和JS-5泵送剂(粉剂)。

C20泵送混凝土配合比为水泥?

周小平,1961年6月生,湖南湘潭人,湖南省第三工程公司湘潭分公司,总工程师,411100,湖南湘潭

收稿日期:2000-12-15

大桥桥墩沉井基础维修加固施工技术

周小平陈安德刘非平

要:湘江某大桥桥墩及沉井基础维修加固施工中,采用了钢管

打入江中作围栅,麻袋内装干拌混凝土作围堰,大型平板驳船作混凝土搅拌操作平台,水下混凝土护基通过导管灌注。在寒冷的冬期施工,工

期仅为15d,加固效果显著。

关键词:桥墩;沉井基础;加固中图分类号:TU 573.67文献标识码:B

文章编号:

1000-4726(2001)06-0390-02MAINTENANCE

AND

STRENGTHENING

TECHNI Q UE

FOR

BRIDGE PIER AND S INKING WEL L FOOT ING ZHOU Xiao p in g CHEN Ande LIU Fei p in g

Abstrac t :In p ier footin g maintenance and stren g thenin g works of a

brid g e in Xian gj ian g river sinkin g well techni q ue was ado p ted.In the construction steel p i p es were driven into the bottom as fence;g unn y -ba g contained dr y -mixed concrete as coffer;hu g e bar g e wa s used as p latform for concrete mixing.U nderwater protective concrete footing was poured through pipes.Remarkable effect was achieved while duration of the works only lasted 15days.

Key words :bridge pier;sinking well footing;strengthening

第32卷第6期Vol .32N o .6

建筑技术Architecture Technology 图1围堰平面布置及施工顺序

2001年第6期 391

大桥桥墩沉井基础维修加固施工技术

图2用导管浇筑混凝土示意图(a)正面;(b)

侧面

图35号桥墩身加固作法

粉煤灰?中砂?卵石?水?JS-5(粉

剂)=324?36?735?1140?165?

1.8,坍落度160~180m m。

(7)混凝土用德国进口施维因牌

输送泵组输送,泵送管道与船体采用柔

性连接,以减少船体对泵送管道水平推

力的影响。管道伸出船体以外的区段,

沿桥墩周围搭设钢管脚手架操作平

台。

(8)水下混凝土护基通过导管灌

注。导管直径 250!4m m,用4m m

厚钢板由卷板机卷成(考虑到一次摊

销,比购买无缝钢管价格低)。每个桥墩

布置10个点,制作4根导管循环更换

使用。导管上端为容量不小于1m3的

混凝土料斗(图2)。进料口距江底高度

(即导管总长度)需考虑水深、江水产生

的浮力、混凝土与管壁摩擦力、新浇混

凝土自重、浇筑速度和拔管速度等因

素,经计算和试验确定,最小长度为11

m,以确保混凝土能顺利注入至设计标

高。因沉井基础护基高度为1500m m,

料斗高1000mm,故导管上端设两节

1000m m长的短管,以便混凝土浇筑

时向上抽拔导管。其余8000m m长虽

可设计成一节,但因管过重不便于人工

操作,故改为两节4000mm的长管,这

样导管除料斗外,由4节组成,长度共

10m。料斗与导管及导管之间的接头采

用法兰盘中间垫橡皮圈、螺栓连接。

(9)在混凝土开始浇筑阶段,首

批混凝土推动活塞(采用橡皮球)冲出

导管后,橡皮球浮出水面,即将导管插

入混凝土中,混凝土在导管根部处堆高

不小于600mm,以满足导管出料口埋

入混凝土深度不小于350m m,首批混

凝土浇筑量不少于1m3的要求。混凝

土浇筑过程中,随出料口混凝土上升,

在操作平台上部用手动葫芦缓慢向上

抽拔,上升高度达1m时,拆除第一节

1m长的短管,直至每个布点的混凝土

浇至设计要求的1500m m高度,此时

可拆除第2节1m长的短管。如此循

环工作,完成每个桥墩基础的混凝土护

基。

(10)导管作用半径根据水下混

凝土扩散的平均坡度和浇筑速度经计

算确定,实际工作中可取R=3500

mm。

(11)导管插入已浇筑的混凝土

内深度与其扩散半径、混凝土密实度及

表面平整度有关。导管埋入混凝土中

过深,会导致堵管和混凝土流动不畅;

埋入深度过浅,则会导致混凝土的灌注

压力太大而顶穿混凝土表面,在已浇筑

的混凝土表面流动,破坏混凝土的整体

性和均匀性。

2.25号桥墩墩身加固施工

(1)5号桥墩墩身北侧,用直径16

mm膨胀螺栓与直径12mm钢筋网焊

接,膨胀螺栓用电锤钻孔,间距为800

m m!800m m,呈梅花状布置,根部加

固宽度300m m,高度3000mm,见图

3。

(2)利用沉井基础护基时搭设的

钢管脚手架作操作平台,将表层疏松的

混凝土凿除,小直径孔洞扩凿,用清水

冲洗干净。

(3)在原混凝土表面涂刷108胶

两遍,支模浇筑C30混凝土。

2.31~3号和7~9号桥墩沉井基础

抛石护基方法

用中型机动驳船,停靠码头,将片

石运至船上,然后将船驶向桥墩相应位

置,人工抛掷石块,潜水员下水检查,直

至设计标高。

3加固效果

本工程于1999年1月23日中标,

1月28日开工,2月14日竣工,工期仅

15d,在气候寒冷、劳动力缺少(因临近

春节)的情况下,完成水下浇筑混凝土

800m3,确保在春节(2月16日)前完

成,比合同工期提前1d。经有关单位联

合检查验收,工程质量优良,未发生工

伤事故。上述因地制宜采用的施工方

案,

经实践证明是切实可行的。

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390

建 筑 技 术 Architecture Technology

第 32 卷第 6 期 Vol . 32 No . 6 值寒冷的枯水季节, 气温在 2 以下, 主航道水深仅 6 m。

为在加固施工时确 保主航道畅通, 经多种方案比较, 采取 租用航运部门大型平板驳船, 其上安装 混凝土搅拌机和输送泵泵送水下灌注 混凝土的方法。

( 1) 清基 设 栅 施工程序: 施工准备 检查 水下 围堰施工 混凝土泵送 竣工验收。

( 2) 大型平板驳船停靠码头后, 混凝土输送平台架 拔出钢管围

大桥桥 墩沉井基 础维修加 固施工技 术

周小平 陈安德 刘非平

摘 要: 湘江某大桥桥墩及沉井基础维修加固施工中, 采用了钢管 打入江中作围栅, 麻袋内装干拌混凝土作围堰, 大型平板驳船作混凝土 搅拌操作平台, 水下混凝土护基通过导管灌注。

在寒冷的冬期施工, 工 期仅为 15 d, 加固效果显著。

关键词: 桥墩; 沉井基础; 加固 中图分类号: TU 573. 67 1000- 4726( 2001) 06- 0390- 02 MAINTENANCE AND STRENGTHENING TECHNI QUE FOR 文献标识码: B 文章编号:

将混凝土搅拌机 ( 2 台) 、输送泵组 ( 1 套) 和计量器具装运上船并安装就位, 驶向指定区域停靠并固定。

所用水泥 通过中型机船运至平板驳船上, 另通过 采砂和采石船直接将砂、 石用皮带输送 至平板驳船上。

( 3) 因桥墩周围原有片石护基,

BRIDGE PIER AND SINKING WELL FOOTING ZHOU Xiaoping CHEN Ande LIU Feiping Abstract: In pier footing maintenance and strengthening works of a bridge in Xiangj iang river sinking well techni que was adopted. In the construction steel pipes were driven into the bottom as fence; gunny- bag contained dry- mixed concrete as coffer; huge barge was used as platform for concrete mixing. Underwater protective concrete footing was poured through pipes. Remarkable effect was achieved while duration of the works only lasted 15 days. Key words: bridge pier; sinking well footing; strengthening

施工前应先对加固范围内的片石采用 潜水员配合抓铲驳船的方法进行清理, 将片石运至施工区域外且不影响航道 的部位。

共配备潜水员 16 名, 分两班作 业, 每工作班用时 12 h。

清理完后用钢 管插钎, 以确保清理干净。

( 4) 原设计采用 1 000 mm 宽钢筋 笼作围栅, 内填袋装干拌混凝土。

后采

湖南省湘潭市湘江一大桥, 有 8 孔 9 墩, 单孔跨度 70 m, 其中有 7 个桥墩 长 期处于 江水中 , 该 桥于 1961 年通 车。

建成 40 年来, 由于江水冲刷, 桥墩 及沉井基础混凝土表面出现了不同程 度的蜂窝、 麻面、 疏松、 露石和孔洞, 以 主航道旁的 4、 6 号桥墩尤为突出。

5、 经 论证评估, 项目业主 进行维修加固。

1 维修加固设计方案 维修加固设计由长沙交通学院育 才 布 朗交 通 咨询 监理 有限 公 司承 担。

针对各桥墩侵蚀程度的不同, 分别 采取以下 3 种方案。

( 1) 对主航道旁的 4、 6 号桥墩 5、 沉井基础, 采用由直径 8、16 mm 钢筋 织成钢筋笼围堰、水下灌注 C20 混凝

周小平, 1961 年 6 月生, 湖南湘潭人, 湖南省第 三工程公司湘潭分公司, 总工程师, 411100, 湖南湘潭 收稿日期: 2000- 12- 15

土护基的方案。

加固范围为: 竖直方向 河床底以上 1 500 mm, 水平方向沿沉井 基础周围长边宽度 1 500 mm、短边宽 度2 000 mm, 见图 1。

纳施工单位提出的将钢筋笼改为钢管 作围栅的建议, 即在围堰宽度外边界线 上, 用重 3. 6 kg 铁锤打入 48 ! 3. 5 mm 的钢管 2 排, 定位间距 2 500 mm, 然后 加密到 300 mm, 上端与操作平台相连, 以确保袋装干拌混凝土形成围堰。

完 工后拔出钢管回收。

( 5) 干拌混凝土按 C20 配制, 人 工三遍拌合, 装入麻袋 ( 平面尺寸 500 mm ! 800 mm, 装入容量约 65% ) 后, 分层

湘潭湘桥发展

股份有限公司决定对桥墩及沉井基础

图 1 围堰平面布置及施工顺序

抛入江中。

每层抛完后, 由潜水员下水 码平, 再进行第二次水下抛掷, 直至达到 设计要求的 2 000 mm 高度。

为减小江水 冲刷阻力, 保护桥基, 将迎水面围堰的平 面形状做成八字形, 每边均为 45?角。

围 堰平面布置及施工顺序见图 1。

( 6) 混凝土原材料采用强度等级 32. 5 普通水泥; 最大粒径 35 mm 的河 卵石; 湘江河砂, 细度模数 2. 8, 砂率 39. 2% ; 湘潭电厂 #级粉煤灰和 JS- 5 泵送剂( 粉剂) 。

C20 泵送混凝土配合比为水泥 ?

( 2)

对 5 号桥墩沉井基础顶面以 16 膨胀螺栓固定 12

上的墩身根部高度 3 000 mm 范围内进 行修补, 采用 ( 3) 钢筋网, 支模浇筑 C30 混凝土。

对其余 1~ 3 号和 7~ 9 号桥 墩沉井基础, 采用机动船运石块、 人工 抛石护基的方案。

2 主要施工方法 2. 1 主航道旁 4、 6 号桥墩沉井基础 5、 护基施工 施工时间为 1999 年元月, 当地正

2001 年第 6 期 粉煤灰 ?中砂 ? 卵石 ? 水 ? JS - 5( 粉 剂) = 324 ? 36 ? 735 ? 1140 ? 165 ? 1. 8, 坍落度 160~ 180 m m 。

( 7) 混凝土用德国进口施维因牌 输送泵组输送, 泵送管道与船体采用柔 性连接, 以减少船体对泵送管道水平推 力的影响。

管道伸出船体以外的区段, 沿 桥墩 周围 搭设 钢管 脚 手架 操作 平 台。

( 8) 水下混凝土护基通过导管灌 250 ! 4 m m , 用 4 m m

大桥桥墩沉井基础维修加固施工技术

391

图3

3

5 号桥墩身加固作法 ( a) 正面; ( b) 侧面

凝土浇筑量不少于 1 m 的要求。

混凝 土浇筑过程中, 随出料口混凝土上升, 在操作平台上部用手动葫芦缓慢向上 抽拔, 上升高度达 1 m 时, 拆除第一节 1 m 长的短管, 直至每个布点的混凝土 浇至设计要求的 1 500 m m 高度, 此时 可拆除第 2 节 1 m 长的短管。

如此循 环工作, 完成每个桥墩基础的混凝土护 基。

( 10) 导管作用半径根据水下混 凝土扩散的平均坡度和浇筑速度经计 算确定, 实 际工作中 可取 R = 3 500 mm 。

( 11) 导管插入已浇筑的混凝土 内深度与其扩散半径、 混凝土密实度及 表面平整度有关。

导管埋入混凝土中 过深, 会导致堵管和混凝土流动不畅; 埋入深度过浅, 则会导致混凝土的灌注 压力太大而顶穿混凝土表面, 在已浇筑 的混凝土表面流动, 破坏混凝土的整体 性和均匀性。

2. 2 5 号桥墩墩身加固施工 ( 1) 5号桥墩墩身北侧, 用直径 16

m m ! 800 m m , 呈梅花状布置, 根部加 固宽度 300 m m , 高度 3 000 mm , 见图 3。

( 2) 利用沉井基础护基时搭设的 钢管脚手架作操作平台, 将表层疏松的 混凝土凿除, 小直径孔洞扩凿, 用清水 冲洗干净。

( 3) 在原混凝土表面涂刷 108 胶 两遍, 支模浇筑 C 30 混凝土。

2. 3 1~ 3 号和 7~ 9 号桥墩沉井基础 抛石护基方法 用中型机动驳船, 停靠码头, 将片 石运至船上, 然后将船驶向桥墩相应位 置, 人工抛掷石块, 潜水员下水检查, 直 至设计标高。

3 加固效果 本工程于 1999 年 1 月 23 日中标, 1 月 28 日开工, 2 月 14 日竣工, 工期仅 15 d, 在气候寒冷、 劳动力缺少( 因临近 春节) 的情况下, 完成水下浇筑混凝土 800 m , 确保在春节 ( 2 月 16 日) 前完 成, 比合同工期提前 1 d。

经有关单位联 合检查验收, 工程质量优良, 未发生工 伤事故。

上述因地制宜采用的施工方 案, 经实践证明是切实可行的。

3

注。

导管直径

厚钢板由卷板机卷成 ( 考虑到一次摊 销, 比购买无缝钢管价格低) 。

每个桥墩 布置 10 个点, 制作 4 根导管循环更换 使用。

导管上端为容量不小于 1 m3 的 混凝土料斗( 图 2) 。

进料口距江底高度 ( 即导管总长度) 需考虑水深、 江水产生 的浮力、 混凝土与管壁摩擦力、 新浇混 凝土自重、浇筑速度和拔管速度等因 素, 经计算和试验确定, 最小长度为 11 m , 以确保混凝土能顺利注入至设计标 高。

因沉井基础护基高度为 1 500 m m , 料斗高 1 000 mm , 故导管上端设两节 1 000 m m 长的短管, 以便混凝土浇筑 时向上抽拔导管。

其余 8 000 m m 长虽 可设计成一节, 但因管过重不便于人工 操作, 故改为两节 4 000 mm 的长管, 这 样导管除料斗外, 由 4 节组成, 长度共 10 m 。

料斗与导管及导管之间的接头采 用法兰盘中间垫橡皮圈、 螺栓连接。

mm 膨胀螺栓与直径 12 mm 钢筋网焊 接, 膨胀螺栓用电锤钻孔, 间距为 800

图 2 用导管浇筑混凝土示意图

( 9)

在混凝土开始浇筑阶段, 首

批混凝土推动活塞 ( 采用橡皮球) 冲出 导管后, 橡皮球浮出水面, 即将导管插 入混凝土中, 混凝土在导管根部处堆高 不小于 600 mm , 以满足导管出料口埋 入混凝土深度不小于 350 m m, 首批混


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