橋梁水中樁基礎(chǔ)維修加固技術(shù)講解138頁P(yáng)PT_ppt

1、公路橋梁水中樁基礎(chǔ)加固技術(shù)根據(jù)有關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)，截止到2007年，我國各類橋梁約有五十二萬座，每年開工建筑的橋梁約為一萬余座。這其中相當(dāng)數(shù)量的橋梁基礎(chǔ)、墩柱位于水中。技術(shù)背景橋梁水下結(jié)構(gòu)的使用條件和使用環(huán)境較之水上結(jié)構(gòu)更為惡劣靜態(tài)應(yīng)力和疲勞應(yīng)力河水沖刷、淘刷、磨損、氣蝕嚴(yán)寒地區(qū)的凍融和侵蝕（化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕）船舶碰撞浮冰及地震襲擊環(huán)境載荷（如生物附著）基礎(chǔ)沖刷混凝土剝落基礎(chǔ)沖刷某橋梁樁基礎(chǔ)混凝土侵蝕及露筋病害蓋梁斷面縮小，開裂病害橋梁樁基礎(chǔ)等水下結(jié)構(gòu)在全國橋梁領(lǐng)域存在普遍類似問題：河南某混凝土T型簡支梁橋隨著時(shí)間的推移，河床的沖於、水質(zhì)的變化，水中樁基礎(chǔ)出現(xiàn)的問題會越來越多，需要維修處治的也

2、會越來越多 廣東某預(yù)應(yīng)力混凝土T型簡支梁橋全長358m，深水下樁柱水下檢查發(fā)現(xiàn)：全橋54根墩樁柱中有20根受到不同程度的損壞樁柱受損的位置大部分在離河床面12m的范圍內(nèi)損壞最嚴(yán)重的樁出現(xiàn)混凝土破碎脫落箍筋、主筋外露及嚴(yán)重銹蝕最嚴(yán)重的一根斷面僅剩1/3，有一半的主筋銹斷 5號墩1號樁現(xiàn)狀照片5號墩2號樁現(xiàn)狀照片廣東某橋樁基礎(chǔ)損壞情況混凝土沖刷剝落、截面減小、鋼筋外露 某水中樁基礎(chǔ)斷面減小近半18-1號樁身黃泥及露筋18-1號樁柱露筋18-2號樁柱鋼筋籠外露情況18-2號樁身的露筋示例某大橋樁基礎(chǔ)病害檢查結(jié)果照片New Yorks Schoharie CreekBridge CollapseApr

3、il 1987橋墩樁基外露混凝土保護(hù)層剝落鋼筋銹蝕河床下切 水下橋墩樁基礎(chǔ)典型病害這些損傷、缺陷導(dǎo)致橋梁承載能力和耐久性降低，嚴(yán)重危及行車安全和橋梁的壽命！因此，橋梁橋墩、樁基礎(chǔ)等水下結(jié)構(gòu)的加固是一個(gè)急需面對的問題，必須給予十分重視。我國當(dāng)前常用的橋梁水下結(jié)構(gòu)的病害整治、加固基本上都需要圍堰棄水、防水處理，技術(shù)狀態(tài)落后。橋梁水下結(jié)構(gòu)的特殊應(yīng)用環(huán)境，水下加固技術(shù)體系與普通的水上加固體系無論從材料配方、施工工藝、計(jì)算方法、指標(biāo)要求與質(zhì)量評定等各個(gè)方面均有極大的差異。常規(guī)的方法圍堰棄水外包鋼筋混凝土加固法設(shè)置圍堰（如鋼圍堰）外包鋼筋混凝土某橋的常規(guī)方法水下加固廣東某橋采用加大截面加固設(shè)計(jì)方案加大截面

4、加固情況 水下結(jié)構(gòu)的病害整治、加固的傳統(tǒng)方法基本上都需要棄水、防水處理圍堰的材料費(fèi)用及施工費(fèi)用十分巨大，工期長；其施工方法的輔助設(shè)施的間接費(fèi)用可高達(dá)加固本身直接費(fèi)用的數(shù)十倍、甚至百倍，使得水下結(jié)構(gòu)加固投入資源較多，經(jīng)濟(jì)性差并且施工過程中占用航道空間，社會影響大，尤其對交通運(yùn)輸繁忙的河道，加固過程中的間接影響更是不可估量。目前，國外在水下加固方面作了較多的研究工作，開發(fā)了一些適用技術(shù)。其利用拼裝的鋼箱，下沉環(huán)抱于橋墩四周，在鋼箱與橋墩之間設(shè)置反力支撐抵抗深水壓力，鋼箱底部設(shè)置止水帶，形成密閉箱體，為加固工程創(chuàng)建一個(gè)干的工作環(huán)境下沉鋼箱法加固橋墩技術(shù)（NDR工法）(a) 著底型上部開口式 (b)

5、環(huán)抱型上部開口式 (c)環(huán)抱型密閉式 (d)附著型上部開口式新型沉箱干作業(yè)法加固的幾種典型形式著底開口式 基礎(chǔ)尺寸遠(yuǎn)大于橋墩截面尺寸，加固區(qū)域頂部超出水面。加固時(shí)，鋼箱底部可落底于基礎(chǔ)頂面，鋼箱頂部開口露出水面。環(huán)抱型開口式 基礎(chǔ)尺寸較小不足以支撐鋼箱體，加固區(qū)域頂部超出水面。加固時(shí)，鋼箱底部環(huán)抱于基礎(chǔ)并設(shè)置止水構(gòu)造，鋼箱頂部開口露出水面。環(huán)抱型密閉式 加固區(qū)域?yàn)闃蚨罩胁坎糠謪^(qū)域。加固時(shí)，鋼沉箱頂?shù)撞慷辑h(huán)抱于橋墩并設(shè)置止水構(gòu)造，形成密閉箱體，創(chuàng)建一個(gè)干的工作環(huán)境。附著型開口式 港口、碼頭等壁狀部位使用該技術(shù)，鋼沉箱與墻壁結(jié)合處設(shè)置止水裝置。主要工藝為了運(yùn)輸方便，鋼沉箱可根據(jù)需要分割成較小單元在

6、工廠制作，然后運(yùn)輸至現(xiàn)場在陸上拼裝成兩個(gè)半體；同時(shí)，安設(shè)內(nèi)部側(cè)向支撐。為了使鋼沉箱象船舶一樣地浮游，鋼沉箱底部設(shè)置永久底板，其內(nèi)部可根據(jù)需要注水、抽水實(shí)現(xiàn)下沉與上浮。在待加固結(jié)構(gòu)周圍清理、底面整平之后，鋼沉箱下水，采用船舶進(jìn)行拖航，至預(yù)定位置進(jìn)行閉合組合，使用千斤頂進(jìn)行位置微調(diào)，注水沉設(shè)，進(jìn)行安裝，清掃底面，同時(shí)，在鋼沉箱底板尖端部和既有構(gòu)造物的間隙處設(shè)置止水構(gòu)造。鋼沉箱陸上拼裝鋼沉箱安裝新型沉箱干作業(yè)法加固關(guān)鍵工藝為了填埋鋼沉箱底板和既有構(gòu)造物的間隙，防止涌水，進(jìn)行水中不分離性混凝土澆筑。安裝內(nèi)部支撐，對鋼沉箱內(nèi)部進(jìn)行固定，隨后，抽去鋼沉箱內(nèi)部水。水中混凝土打設(shè)鋼沉箱內(nèi)部排水上述工作確保了加

7、固結(jié)構(gòu)干燥的作業(yè)空間，繼而對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行需要的加固，可采用普通的外包鋼筋混凝土加固技術(shù)，通過鑿毛、植筋等技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)后加固結(jié)構(gòu)與原有結(jié)構(gòu)的可靠粘結(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對水下結(jié)構(gòu)的可靠加固。加固工程完成之后，向鋼沉箱內(nèi)部注水，撤去內(nèi)部支撐，將鋼沉箱拆為兩部分，排去鋼沉箱夾層內(nèi)的水，使之浮起并由鉛垂?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)向水平狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對鋼沉箱回收與重復(fù)利用。結(jié)構(gòu)加固鋼沉箱回收單元制作單元運(yùn)輸單元試裝配單元構(gòu)造施工實(shí)例(a)鋼沉箱拖運(yùn)過程全景(b) 鋼沉箱兩個(gè)半體在墩位合并組裝情況新型鋼沉箱干作業(yè)法使得位于河流和海洋中的水下橋墩實(shí)現(xiàn)低成本、干燥環(huán)境下的加固成為可能，由于其采用下沉鋼沉箱加固技術(shù)，具有以下顯著工藝特點(diǎn)：由于調(diào)查

8、，修復(fù)和加固工作可以進(jìn)行干燥的條件下，工作環(huán)境和安全性改善，施工的質(zhì)量提高。運(yùn)輸和安裝可以借助于浮力進(jìn)行，從而消除如梁下空間的最低要求和選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)器。 由于沉箱預(yù)先在工廠生產(chǎn)，在現(xiàn)場操作的時(shí)間大大減少。 水上工作的領(lǐng)域面積較小，從而最大限度地減少中斷交通和其他經(jīng)濟(jì)的影響。適用于不同形狀的結(jié)構(gòu)，包括圓形、橢圓形及矩形的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)墩柱，以及墻式結(jié)構(gòu)（使用鋼板樁）。由于沉箱可轉(zhuǎn)換為或用于加固或修復(fù)結(jié)構(gòu)的組成構(gòu)件，這種新方法也被證明是經(jīng)濟(jì)的。 其利用靜力壓入技術(shù)，將節(jié)段焊接拼裝的加固鋼管沿橋墩、樁基礎(chǔ)四周壓入土中，將鋼管與橋墩、樁基礎(chǔ)間隙間的水抽去之后，灌注無收縮高性能砂漿對橋墩、樁基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)加固

9、。壓入鋼管法加固橋墩技術(shù)（SSP工法） 普通加固方法一般僅能對結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)以上部分進(jìn)行加固，但經(jīng)常也存在橋墩與樁基礎(chǔ)直接相連，不能像一般結(jié)構(gòu)那樣地明確區(qū)分橋墩和基礎(chǔ) 對于橋梁下部結(jié)構(gòu)，尤其是樁基礎(chǔ)等水下結(jié)構(gòu)，其最大彎矩點(diǎn)理論上并不位于基礎(chǔ)頂部，通常位于基礎(chǔ)以下數(shù)米 因此，對基礎(chǔ)下部入土一定范圍進(jìn)行加固是十分必要的，而通常限于現(xiàn)有技術(shù)的局限，一般無法實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。主要工藝為了實(shí)現(xiàn)靜力壓入鋼管的目的，在橋墩或樁基礎(chǔ)靠近頂部設(shè)置反力鋼板，反力鋼板固定于待加固結(jié)構(gòu)四周側(cè)面，在靜力壓入時(shí)，其反力通過自身實(shí)現(xiàn)平衡。沿加固結(jié)構(gòu)四周布置千斤頂壓入裝置，千斤頂頂部反力于上部反力鋼板，加固鋼管按施工方便需要?jiǎng)澐止?jié)段，

10、沿環(huán)向由多片現(xiàn)場焊接。反力鋼板的設(shè)置壓入裝置和加固鋼管的設(shè)置壓入鋼管法加固關(guān)鍵工藝通過壓入裝置施壓，將加固鋼管靜力壓入基礎(chǔ)。沿加固結(jié)構(gòu)四周布置千斤頂壓入裝置，千斤頂頂部反力于上部反力鋼板，加固鋼管按施工方便需要?jiǎng)澐止?jié)段，沿環(huán)向由多片現(xiàn)場焊接。第一節(jié)鋼管壓入之后，拼裝焊接下一節(jié)鋼管，依次循環(huán)壓入，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。加固鋼管的壓入千斤頂?shù)囊苿?dòng) 次加固鋼管的連接壓入鋼管法加固關(guān)鍵工藝高壓噴射清洗加固鋼管與待加固結(jié)構(gòu)之間的泥土。待泥漿清洗完畢，灌注無收縮高性能砂漿，加固完成。高壓噴射清洗填充砂漿的填充反力鋼板的設(shè)置鋼板壓入狀況完成后狀況施工過程中施工實(shí)例(a) 壓入裝置設(shè)置(b) 加固鋼管拼裝壓入鋼管

11、加固技術(shù)適用于碎石土（碎石最大直徑小于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)與加固鋼管之間的間隙）、淤泥質(zhì)土、粘性土、有機(jī)質(zhì)土等土質(zhì)條件下的直徑3001500mm各種橋墩、樁基礎(chǔ)構(gòu)件的加固，梁下空間不小于2.5m（如果空間過小，可從基礎(chǔ)頂面向下挖掘），其具有以下顯著工藝特點(diǎn)：適用于水中結(jié)構(gòu)的部分修復(fù)與加固。焊接工作位于陸上，質(zhì)量可靠。 對基礎(chǔ)加固時(shí)無需重新構(gòu)筑基礎(chǔ)，加固的同時(shí)實(shí)現(xiàn)原結(jié)構(gòu)的防腐施工。上部開放的工作面，工人工作條件較好。作業(yè)過程低噪聲、無污染。作業(yè)條件受惡劣氣候條件影響小。無需大規(guī)模的臨時(shí)隔水措施，不需要大型設(shè)備，經(jīng)濟(jì)性較好。加固過程對路面交通無影響。對結(jié)構(gòu)尺寸及外觀基本無改變，不影響通航凈空。美國加州的Fyf

12、e公司開發(fā)了水下固化FRP體系南佛羅里達(dá)州大學(xué)成功將FRP應(yīng)用于橋梁預(yù)應(yīng)力樁基的水下修復(fù)加固，結(jié)構(gòu)的抗腐蝕能力有著顯著的提高 水下固化FRP加固體系FRP:纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，碳纖維、玻璃纖維或玄武巖纖維等高性能連續(xù)纖維浸漬于樹脂中，目前在橋梁上部結(jié)構(gòu)加固中應(yīng)用廣泛，包括梁板抗彎、抗剪加固，橋墩的抗震加固等。Pressure bagging process being applied to underwater pile預(yù)制FRP加固體系安裝FRP殼體灰漿攪拌注入灰漿完成效果FRP加固水中鋼結(jié)構(gòu)完成效果鋼沉箱加固技術(shù)：適用于大型橋梁的橋墩、樁基礎(chǔ)的加固，由于涉及鋼箱托運(yùn)、下沉、水下拼裝，工藝復(fù)雜

13、，對中、小型橋梁適用性差。壓入鋼管加固法：由于涉及反力點(diǎn)的設(shè)置，反力點(diǎn)設(shè)置復(fù)雜，需要專門的壓入設(shè)備，土質(zhì)條件受限，對于有系梁的橋梁無法操作。水下粘結(jié)FRP：很難在水下均勻的粘貼在混凝土表面，F(xiàn)RP內(nèi)部的水無法在粘貼時(shí)順利排除，粘貼效果差。目前，國外相關(guān)水下加固技術(shù)存在各自的技術(shù)特點(diǎn)和適用范圍： 針對目前橋梁水下基礎(chǔ)、墩柱等水下結(jié)構(gòu)加固難度大、費(fèi)用高、周期長的現(xiàn)狀，普通FRP在水下加固的無法適用，我們提出了新型公路橋梁水下樁基礎(chǔ)玄武巖纖維網(wǎng)格加固技術(shù)（浙江省2010年交通運(yùn)輸廳科技項(xiàng)目（2010H06） 。新型纖維網(wǎng)格（FRP）加固水中樁基礎(chǔ)技術(shù) 該技術(shù)采用FRP網(wǎng)格，按預(yù)定層數(shù)沿結(jié)構(gòu)四周環(huán)向安

14、裝，利用拼裝下沉的鋼套管作為臨時(shí)圍堰與模板，通過水下不分散環(huán)氧樹脂（或高流動(dòng)性砂漿）實(shí)現(xiàn)FRP網(wǎng)格和內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)之間的粘結(jié)，鋼套管的可回收實(shí)現(xiàn)了鋼套管的重復(fù)利用。技術(shù)簡介抗拉強(qiáng)度、彈性模量高輕而薄耐久性好施工性能好 FRP網(wǎng)格材料特性 FRP網(wǎng)格是將碳纖維、玻璃纖維或玄武巖纖維等高性能連續(xù)纖維浸漬于耐腐蝕性良好的樹脂中，形成整體的網(wǎng)格狀材料，具有以下特點(diǎn)： 該技術(shù)以水下無排水施工為指導(dǎo)思想，結(jié)合了FRP網(wǎng)格施工成型方便等優(yōu)良的物理特性和鋼套管水下結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的優(yōu)勢，以較簡單的工藝實(shí)現(xiàn)對水下結(jié)構(gòu)的成功加固。網(wǎng)格中單片橫截面面積(mm2)網(wǎng)格尺寸 縱向橫向(mm)6.6100100，505011

15、.0100100，505017.5100100，505026.1100100，505039.210010065.0100100100.0100100常用CFRP網(wǎng)格橫截面面積及尺寸 纖維網(wǎng)格（FRP）應(yīng)用優(yōu)勢FRP網(wǎng)格加固水下結(jié)構(gòu)，克服了FRP片材在潮濕環(huán)境下界面性難辯證，無法有效加固水下的橋墩結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)其用于潮濕環(huán)境和水下結(jié)構(gòu)加固有獨(dú)特的優(yōu)勢。采用真空工藝制作的網(wǎng)格制品 FRP加固橋面板施工工藝 纖維網(wǎng)格（FRP）在土木工程中的應(yīng)用 FRP加固橋梁梁板施工工藝 FRP網(wǎng)格加固隧道施工準(zhǔn)備混凝土基層處理受損傷構(gòu)件的補(bǔ)修FRP網(wǎng)格安裝纖維網(wǎng)格的搭接安裝節(jié)段鋼套管封閉鋼套管底端灌壓砂漿、樹脂回收鋼

16、套管FRP網(wǎng)格加固水下結(jié)構(gòu)施工工藝施工準(zhǔn)備混凝土基層處理受損失構(gòu)件的修補(bǔ)FRP網(wǎng)格安裝與搭接安裝節(jié)段鋼套管封閉鋼套管底端灌壓漿體回收鋼套管結(jié)束待加固水下結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)表面處理安裝節(jié)段鋼套管FRP網(wǎng)格安裝封閉鋼套管底端灌壓漿體回收鋼套管提高水下結(jié)構(gòu)耐腐蝕、避免鋼筋銹蝕對結(jié)構(gòu)影響提高結(jié)構(gòu)抗凍融性能提高結(jié)構(gòu)承載力（彎、剪、壓）增強(qiáng)結(jié)構(gòu)延性、耗能等抗震能力阻止縱筋搭接滑移破壞技術(shù)效果施工工藝簡單適用于水下施工，無需圍堰工期短、成本低不受空間狹窄的限制施工期間基本不影響通航和交 通質(zhì)量可靠，可充分發(fā)揮FRP網(wǎng)格的材料性能工藝特點(diǎn)纖維網(wǎng)格（FRP）安裝鋼套管工藝驗(yàn)證安裝鋼套管檢查密封性灌壓不分散砂漿灌壓樹脂水下

17、不分散樹脂水下加固試件拆模后情況水下不分散砂漿水下加固試件拆模后情況回收鋼管套水下不分散砂漿材料性能水下砂漿不分散劑(a)甲組分(b)乙組分 不分散砂漿不分散性試驗(yàn) 不分散砂漿擴(kuò)展度試驗(yàn) 不分散砂漿水上對比試塊澆注圖 不分散砂漿水下立方體試塊澆注材料抗壓力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果試件編號荷載值（kN）抗壓強(qiáng)度（MPa）試件類別Z-1262.153.0無水試件Z-2300.160.7Z-3310.762.9平均值29158.9Zw-1123948.4第一批有水試件Zw-12336.168.0Zw-13252.851.2平均值276.055.8Zw-21286.357.9第二批有水試件Zw-22239.04

18、8.4Zw-23242.249.0平均值255.851.8 從試驗(yàn)結(jié)果看，水下澆筑試件強(qiáng)度大約是無水試件的88%左右。水下不分散砂漿的水下澆筑強(qiáng)度損失較低。水上/水下對比（1周）水下環(huán)氧樹脂試件成型過程 國產(chǎn)膠正拉破壞情況 國產(chǎn)膠鋼-鋼粘貼及抗壓破壞情況材料性能指標(biāo)材料種類抗壓強(qiáng)度（Mpa）鋼-鋼剪切強(qiáng)度（Mpa）鋼-混凝土正拉粘結(jié)（Mpa）強(qiáng)度（Mpa）破壞模式水下樹脂75.915.22.51 混凝土被拉壞（內(nèi)聚破壞）71.815.82.02 69.512.91.72 73.48.512.45 70.415.142.30 平均值72.213.512.20 從試驗(yàn)結(jié)果看，水下樹脂性能指標(biāo)很好。

19、基本達(dá)到我國橋梁加固規(guī)范陸上A級膠的要求。纖維網(wǎng)格（a）2束4000tex玄武巖纖維 （b）4束12k碳纖維 (a) 荷載-變形曲線 (b) 應(yīng)力-應(yīng)變曲線2束4000tex玄武巖纖維試件試驗(yàn)曲線2束4000tex玄武巖纖維試件試驗(yàn)結(jié)果分析試件編號試件1試件2試件3試件4試件5平均值標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)值荷載(N)6916.36460.96284.65577.66944.56436.8559.05517.3極限強(qiáng)度(MPa)2172.22029.21973.81751.82181.12021.6175.61732.8極限應(yīng)變0.032070.025660.029990.026490.033550.030

20、0.0030.024彈性模量（GPa）67.779.165.866.165.068.85.959.12束4000tex玄武巖纖維網(wǎng)格筋 (a) 荷載-變形曲線 (b) 應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖3.24 4束12k碳纖維試件試驗(yàn)曲線4束12k碳纖維試件試驗(yàn)結(jié)果分析試件編號試件1試件2試件3試件4試件5試件6平均值標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)值荷載(N)5161.24459.64807.75127.95332.03675.64760.7615.13748.8極限強(qiáng)度(MPa)2875.62484.72678.62857.02970.72047.92652.4342.72088.6極限應(yīng)變0.013930.012360.01

21、0130.015350.009040.0120.0030.008彈性模量（GPa）206.4201.0264.4186.1226.5216.930.2167.14束12k碳纖維網(wǎng)格筋 試件為3層纖維網(wǎng)格（FRP）加固混凝土150圓柱，由于灌壓材料的不同以及有無水情況的不同以及有無加固條件的不同，總共有15個(gè)圓柱體，分為五組試驗(yàn)：（1）未加固（2） 不分散砂漿水下加固（3）不分散砂漿陸上加固（4）不分散樹脂水下加固（5）不分散樹脂陸上加固網(wǎng)格規(guī)格為2020mm，橫向、縱向網(wǎng)格筋間距都為20mm，橫向網(wǎng)格筋的破壞荷載為1.5kN，按1束截面積0.795mm2計(jì)算，其抗拉強(qiáng)度平均為1898.5MPa

22、。試驗(yàn)驗(yàn)證試件參數(shù)試件類別試件編號加固前直徑d/ mm加固層厚度c/ mm試件高度H/ mmFRP網(wǎng)格層數(shù)未加固Z-01150300Z-02150300Z-03150300水下不分散砂漿陸上澆筑Z-MU1150253003Z- MU2150253003Z- MU3150253003水下不分散砂漿水下澆筑Z- MW1150253003Z- MW2150253003Z- MW3150253003水下環(huán)氧樹脂陸上澆筑Z-RU115053003Z-RU215053003水下環(huán)氧樹脂水下澆筑Z-RW115053003Z-RW215053003Z-RW315053003Z-RW415053003灌壓材料為

23、水下不分砂漿時(shí)，灌壓厚度25mm灌壓材料為水下環(huán)氧樹脂時(shí)，灌壓厚度5mm。具體試件如下表： 未加固混凝土圓柱破壞情況未加固混凝土圓柱Z-01、Z-02、Z-03的荷載峰值分別為591.4kN、651.5 kN、645.4 kN，平均峰值荷載629.4kN，對應(yīng)平均峰值應(yīng)力35.6MPa，峰值應(yīng)變0.0022。 灌壓材料為水下不分散砂漿（無水）試件的破壞情況水下不分散砂漿（無水）平均峰值荷載1020.3kN，對應(yīng)平均峰值應(yīng)力57.8MPa，峰值應(yīng)變0.0042，承載力提高1.62倍，峰值應(yīng)變提高1.92倍。 灌壓材料為水下不分散砂漿（有水）試件的破壞情況水下不分散砂漿（有水）平均峰值荷載1017

24、.0kN，對應(yīng)平均峰值應(yīng)力57.6MPa，峰值應(yīng)變0.0044，承載力提高1.62倍，峰值應(yīng)變提高1.98倍。 灌壓材料為水下環(huán)氧樹脂（無水）試件的破壞情況水下環(huán)氧樹脂（無水）平均峰值荷載1094kN，對應(yīng)平均峰值應(yīng)力61.9MPa，峰值應(yīng)變0.0045，承載力提高1.74倍，峰值應(yīng)變提高2.03倍。灌壓材料為水下環(huán)氧樹脂（有水）試件破壞情況水下環(huán)氧樹脂（有水）平均峰值荷載1061.8 kN，對應(yīng)平均峰值應(yīng)力60.1MPa，峰值應(yīng)變0.0056，承載力提高1.69倍，峰值應(yīng)變提高2.56倍。試驗(yàn)結(jié)果對比未加固不分散砂漿（水下）未加固環(huán)氧樹脂（水下）各類試件的力學(xué)性能對比（平均值）試件類別峰值荷

25、載峰值位移峰值應(yīng)力峰值應(yīng)變fcc/f0cc/0（kN）（mm）（MPa）未加固值629.4 0.667 35.6 0.0022 砂漿陸上加固試件1020.3 1.269 57.8 0.0042 1.62 1.92 砂漿水下加固試件1017.0 1.305 57.6 0.0044 1.62 1.98 樹脂陸上加固試件1094.0 1.340 61.9 0.0045 1.74 2.03 樹脂水下加固試件1061.8 1.690 60.1 0.0056 1.69 2.56 灌壓材料為水下不分散砂漿（水下加固），比陸上加固，差別不顯著。灌壓材料為水下環(huán)氧樹脂（水下加固），比陸上加固，差別也不顯著。采用

26、不分散砂漿作為灌壓粘結(jié)材料和采用水下環(huán)氧樹脂作為灌壓粘結(jié)材料的對比可以看出，采用后者的承載力提高效果略好，相差5%。試點(diǎn)工程某簡支梁橋的樁基礎(chǔ)加固試點(diǎn)階段1階段 2階段 3階段 4一、維修加固設(shè)計(jì)1病害情況及成因分析2加固設(shè)計(jì)原則與總體思路3加固設(shè)計(jì)方案4工程概況1、工程概況該橋?yàn)橐蛔A(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋，跨越衢江。橋梁全長551.0m，共22跨，跨徑組合為（1520m540m+220m）。上部結(jié)構(gòu)主橋?yàn)榭鐝?0m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，引橋?yàn)榭鐝?0m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁；下部結(jié)構(gòu)采用為雙柱墩、U型臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)和擴(kuò)大基礎(chǔ)。本橋有水中墩3個(gè)，均為鋼筋砼鉆孔灌注樁，共6根（2根/墩），本次檢測全

27、部進(jìn)行了檢查。水中墩樁基礎(chǔ)編號見圖所示。水中墩側(cè)面照水中墩樁基礎(chǔ)編號示意樁基編號縮徑外包黃泥（夾黃泥）鋼筋外露、空筋161號樁162號樁171號樁172號樁181號樁182號樁水下檢測結(jié)果2、病害情況及成因分析16號墩樁基礎(chǔ)檢查結(jié)果病害(或外觀狀況)照片16-1號樁身黃泥及露筋示例16-1號樁柱露筋示例16-2號樁身夾泥及露筋示例16-2號樁身的露筋示例原因分析：病害情況及結(jié)論 從檢測報(bào)告來看，由于河床沖刷程度較大，局部河床面沖刷下切嚴(yán)重，以至使樁基礎(chǔ)縮頸、表面混凝土掏空，鋼筋籠外露等病害，對結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性帶來危害，需立即進(jìn)行加固及補(bǔ)強(qiáng)處理。病害情況： 樁基縮徑； 樁基外包黃泥或夾有黃泥

28、； 鋼筋外露、空筋，病害分布范圍廣，病害程度嚴(yán)重，承載能力下降，技術(shù)狀況評定評定為四類，處于較差狀態(tài)，存在嚴(yán)重的安全隱患，應(yīng)進(jìn)行大修加固處理。3、加固設(shè)計(jì)原則及總體思路結(jié)合該橋樁基礎(chǔ)的工程特點(diǎn)，水位深、水流大等因素的影響，按照以下原則擬定加固設(shè)計(jì)方案： （1）應(yīng)進(jìn)行水下樁基礎(chǔ)的補(bǔ)強(qiáng)加固，主要以恢復(fù)樁基礎(chǔ)至病害前狀態(tài)為指導(dǎo)思想。 （2）補(bǔ)充受損的鋼筋面積，并采取有效措施進(jìn)行保護(hù)，避免病害的進(jìn)一步惡化。 （3）對橋墩樁基礎(chǔ)采取相應(yīng)防沖刷措施。 （4）維修加固后橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性應(yīng)得到提高。 （5）加固設(shè)計(jì)應(yīng)與施工方法緊密結(jié)合，設(shè)計(jì)方案需要充分考慮水下特點(diǎn)，施工方案有效可行。總體思路 根據(jù)本工

29、程基本資料分析，該橋樁基礎(chǔ)縮頸，鋼筋籠外露及掏空現(xiàn)象嚴(yán)重，河床沖刷下切現(xiàn)象嚴(yán)重。 針對以上主要結(jié)構(gòu)病害，結(jié)合該橋水文情況，將16號墩的兩根樁基礎(chǔ)作為試點(diǎn)工程 采用玄武巖纖維網(wǎng)格筋+水下不分散砂漿加固技術(shù)進(jìn)行維修加固處治。4、16號墩水下樁基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)方案（1）設(shè)計(jì)要點(diǎn) 利用玄武巖纖維網(wǎng)格筋的高強(qiáng)度和柔韌性，通過水下不分散砂漿的粘合力，圍箍在受損樁身表面，提高該部分樁身的承載力和砼耐久性，同時(shí)也將對受損的部位予以修復(fù)。 由潛水員在水中將玄武巖纖維網(wǎng)片包裹在樁基礎(chǔ)表面，通過灌注水下不分散砂漿將玄武巖纖維網(wǎng)片包裹于樁基礎(chǔ)表面，并在施工完成后拆除樁基礎(chǔ)表面鋼套管。此加固方法實(shí)現(xiàn)了對樁基礎(chǔ)病害修復(fù)的同時(shí)

30、有效抑制樁基礎(chǔ)病害的繼續(xù)發(fā)展。為確保加固質(zhì)量、加強(qiáng)監(jiān)督，在加固過程中及加固完成驗(yàn)收時(shí)采用水下監(jiān)測成像設(shè)備，由潛水員將探頭伸入水中，通過成像設(shè)備在陸地進(jìn)行監(jiān)控，以確保施工質(zhì)量。（2）網(wǎng)格加固量計(jì)算及其編制構(gòu)造根據(jù)本橋的原有圖紙及水下檢測結(jié)果，原樁基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度C25。通過BFRP網(wǎng)格約束加固，假設(shè)加固后部分混凝土強(qiáng)度提高至C30采用4000tex玄武巖纖維束編制BFRP網(wǎng)格，單束纖維截面積為1.59mm2最終，長度方向玄武巖纖維束數(shù)取16束，幅寬方向玄武巖纖維束數(shù)取8束。玄武巖纖維網(wǎng)格設(shè)計(jì)圖（3）維修加固圖紙立面?zhèn)让娑⒓庸淌┕げ牧吓c設(shè)備準(zhǔn)備 （1）纖維網(wǎng)格制備 （2）水下不分散砂漿制備 （3）

31、鋼套管制備 （4）灌漿設(shè)備施工現(xiàn)場準(zhǔn)備依據(jù)待加固構(gòu)件施工圖紙及現(xiàn)場勘查的實(shí)際狀況，擬定施工方案和施工計(jì)劃，準(zhǔn)備相應(yīng)材料和機(jī)具，并根據(jù)現(xiàn)場情況，搭設(shè)水上通道及作業(yè)平臺。樁基礎(chǔ)混凝土表面預(yù)處理清除被加固構(gòu)件表面的劣化混凝土及附生在混凝土表面的水生物；對較大孔洞處進(jìn)行修復(fù)處理。對柱腳沉淤進(jìn)行清除處理，露出底部結(jié)構(gòu)平臺。樁基礎(chǔ)加固施工（1）樁基礎(chǔ)四周初步整平（2）FRP網(wǎng)格安裝 （3）安裝鋼套管 （4）封閉砂漿澆筑 （5）灌壓不分散砂漿 網(wǎng)格成品 網(wǎng)格預(yù)纏繞纖維網(wǎng)格 (a)甲組分 (b)乙組分水下砂漿不分散劑水下不分散砂漿鋼套管制備灌漿設(shè)備（a）水上通道 （b）作業(yè)平臺潛水員在水下作業(yè)，使用高壓風(fēng)動(dòng)鎬

32、、高壓水槍清除被加固構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土及附生在混凝土表面的水生物；對于較大孔洞處采用修復(fù)材料修復(fù)平整。對柱腳沉淤進(jìn)行清除處理，應(yīng)保證柱腳直徑外1m范圍內(nèi)淤泥清除干凈，露出底部結(jié)構(gòu)平臺，以保證后繼工序的質(zhì)量。樁基礎(chǔ)混凝土表面預(yù)處理步驟一：樁基礎(chǔ)四周初步整平 對樁基礎(chǔ)四周存在較大高差處進(jìn)行拋填碎石與砂進(jìn)行初步整平，以滿足鋼套管下方的水平需要；對底部一些突出大塊石，采用鋼釬結(jié)合鋼絲繩進(jìn)行清除處理。步驟二： FRP網(wǎng)格安裝 按設(shè)計(jì)要求的尺寸進(jìn)行FRP網(wǎng)格下料。FRP網(wǎng)格采用環(huán)向纏繞的形式進(jìn)行安裝，完成后采用水下檢測設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)格安裝情況檢測。樁基礎(chǔ)加固施工所加固的2個(gè)樁基礎(chǔ)的網(wǎng)

33、格纏繞及搭接情況 （a）16-1水下樁基礎(chǔ)網(wǎng)格 （b）16-1水下樁基礎(chǔ)網(wǎng)格搭接 （c）16-2水下樁基礎(chǔ)網(wǎng)格 （d）16-2水下樁基礎(chǔ)網(wǎng)格搭接檢測結(jié)果：所加固的2個(gè)樁基礎(chǔ)的網(wǎng)格纏繞及搭接情況良好。 鋼套管由兩個(gè)半圓組成，每節(jié)長度應(yīng)滿足安裝方便需要，主要的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段為1m，多節(jié)套管通過法蘭螺栓拼裝連接，為減少水下工作，每套樁基礎(chǔ)的鋼套管在水上預(yù)先拼裝成兩個(gè)豎向半圓整體后沉入水下，再由潛水員進(jìn)行就位，沿著豎向在水下拼裝鋼套管的連接處應(yīng)墊上橡膠或泡沫墊層，本工程采用保溫管作為墊層，以提高鋼套管的密封性，為保證加固工程完成后鋼套管拆除方便，在鋼套管安裝前應(yīng)對其內(nèi)部均勻涂抹隔離劑。 步驟三：安裝鋼套管鋼

34、套管水上拼裝及下沉過程步驟四：封閉砂漿澆筑 所有鋼套管沉入設(shè)計(jì)標(biāo)高就位后，對鋼套管底部進(jìn)行整平，利用碎石及砂袋對鋼套管底部進(jìn)行初步封底，隨后，在正式灌壓不分散砂漿之前預(yù)先灌注30cm左右不分散砂漿對鋼套管底部進(jìn)行封閉。步驟五：灌壓不分散砂漿 通過位于施工平臺上的高壓灌漿機(jī)，將預(yù)先配制好的高流動(dòng)性不分散砂漿灌入鋼套管內(nèi)，壓漿導(dǎo)管伸入鋼套管底部，自下而上連續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行，整個(gè)過程不中斷。在灌壓過程中，隨時(shí)下水檢查底部有誤漏漿現(xiàn)象，出現(xiàn)漏漿時(shí)，立刻減慢灌漿速度或停止灌漿，進(jìn)行漏漿處理，待灌壓體積快達(dá)到預(yù)估數(shù)量時(shí)，利用垂球等方法檢查漿體所達(dá)位置，至設(shè)計(jì)標(biāo)高繼續(xù)灌注35罐停止灌注，在灌注24小時(shí)之后，通過水下觸摸的方式探明水下不分散砂漿灌注密實(shí)。 砂漿泵攪拌及壓漿過程 三、現(xiàn)場試驗(yàn)不分散砂漿的力學(xué)性能試驗(yàn)不分散砂漿圓柱體的力學(xué)性能試驗(yàn) FRP網(wǎng)格加固圓柱的力學(xué)性能試驗(yàn)?zāi)康模簽榱藱z測現(xiàn)場FRP網(wǎng)格水下加固樁基礎(chǔ)的加固效果，評定相關(guān)材料性能及施工工藝。 力學(xué)性能試驗(yàn)現(xiàn)場試驗(yàn)試件（a）試件加載過程 （b）試件Z1破壞模式試件加載與破壞 不分散砂漿的力學(xué)性能70.770.770.7mm水下不分散砂漿試塊試驗(yàn)結(jié)果分析試件編號試件1試件2試件3試件4平均值標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)值荷載(kN)189.4186.2174.1153.1175.716.4148.6抗壓強(qiáng)度(MPa)37.937.334.