[发明专利]振动锤入超高性能混凝土模壳加固水下桩基施工方法

说明书

本发明公开了一种振动锤入超高性能混凝土模壳加固水下桩基施工方法。针对桥梁水下桩基嵌入河床部分，通过现场围绕桩基拼装预制超高性能混凝土模壳，并利用环向与纵向预应力约束使其形成筒体结构，然后利用激振器将模壳筒体振动锤入河床，使之成为永久结构及模板，最后在模壳内部灌浆使模壳筒体与原结构形成受力整体。该方法利用预制混凝土模壳充当模板及加固结构，施工过程无需围堰排水，以水面以上干作业施工为主，浇筑前无需封底处理，现场浇筑量小，可大幅缩短施工工期与节约施工成本。

技术领域

本发明涉及土木工程公路桥梁水下加固技术领域，特别是一种利用小型激振器振动锤入超高性能预制混凝土膜壳快速加固桥梁水下桩基的方法。

背景技术

我国是一个江河湖泊众多的国家，大量的桥梁使陆上交通连成网络，已成为我国经济飞速发展的重要保障。随着运行时间的增长和交通量的与日俱增，各种各样的病害不断出现，如支座老化、梁体开裂、露筋等已引起工程技术人员的注意。相对于桥梁上部结构而言，下部水下结构由于其使用环境和使用条件更为恶劣，水下较高的静态应力和疲劳应力、河水冲刷、淘刷、磨损、气蚀、严寒地区的冻融和侵蚀、船舶碰撞、浮冰及地震袭击、环境载荷(如生物附着)和工作载荷等，均易导致桥梁水下结构形成各类损伤缺陷，且不易被发现。调查发现，在上部结构基本能满足使用要求的条件下，许多桥梁水下桥墩、桩柱会出现不同程度的混凝土表面脱落、蜂窝、裂缝、露筋、淘空等病害，这些损伤、缺陷将导致桥梁承载能力和耐久性能的降低，严重危及使用安全。因此，对水下结构的加固维修应引起高度的重视。

目前，对于水下结构的病害整治多集中对于水中主体部分的维修加固。公知方法之一是围堰弃水外包钢筋混凝土法，但是，该方法面临着弃水、防水等难题，而且往往会耗费大量的时间和费用，并且在施工过程中占用航道空间。因此又发展出了很多水下不排水加固的方法，如纤维网格加固、环向FRP管加固、FRP复合管加固、预制混凝土模壳加固等，这些方法通过加固材料将水下结构与水环境隔离开来，保护了水下主体结构免受环境侵害，同时加固材料本身又大大增加了结构的承载力性能。但值得注意的是，位于河床内部的桩基主体结构部分，在横向荷载作用下其截面内力往往远远大于水中主体结构部分，因此在受到同样恶劣的环境侵蚀的同时更应该关注对于位于河床内部水下桩基结构部分的加固。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种振动锤入超高性能混凝土模壳加固水下桩基施工方法。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的振动锤入超高性能混凝土模壳加固水下桩基施工方法，包括包括以下步骤：

S1：施工准备 视现场情况搭设临时水上作业平台，在施工区域设置污染预防膜，防止加固过程对周围水域造成污染；

S2：水下桩基表面处理 采用钢丝刷、高压水枪等工具水下清除桩基表面附着物与劣化混凝土层，以露出新鲜结构面；

S3：拼装底部楔形钢套环 在临时水下施工平台上拼装底部楔形钢套环，以形成钢套环受力整体；

S4：拼装模壳筒体并同步下沉 在已形成的底层楔形钢套环上逐层拼装模壳，张拉环向预应力筋完成环向拼装，期间采用手拉葫芦等将已拼装完成的模壳筒体同步下沉，直至拼装至设计高度；当水面上方施工空间不足，难以一次拼装至设计高度时，先将模壳筒体边拼装边下沉至河床位置；

S5：拼装顶部钢套环 在模壳筒体上方安装顶部钢套环，之后张拉贯通底部楔形钢套环、模壳筒体与顶部钢套环的纵向预应力筋，使拼装结构形成纵向受力整体；

S6：振动锤入模壳筒体 在顶部钢套环上方沿环向安装数个激振器，通过控制激振器产生的竖向作用力将模壳筒体锤入河床直至达到设计深度，后拆除激振器；当水面上方施工空间不足，难以满足一次拼装完成至设计高度后再将模壳筒体锤入至设计深度时，锤入河床后拆除顶部钢套环，继续在上方逐层拼装模壳后循环进行S5、S6施工步骤，直至锤入至设计深度；