CN115075236A - 一种异型水下断面桥梁桩基加固结构及测量施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种异型水下断面桥梁桩基加固结构及测量施工方法，主要针对被河流冲击的桥梁桩基进行修复加固保护，在桥梁桩基的周围罩套钢护筒，钢护筒下端的形状与桥梁桩基底端河床硬质基底的坡度和形状相吻合，以钢护筒为永久性模板，在钢护筒和桥梁桩基之间浇筑自密实砼进行加固保护。本技术方案中的加固结构能够与河床硬质基底的坡度和形状契合，实现对桥梁桩基的完全保护，而针对河流冲刷强度较大，施工较为困难的问题，本发明中的施工方法突破以往施工方法的局限性，在保证施工安全以及稳定的前提下，大大提高了施工过程中的精准度，施工效率得到有效提升。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁、道路修复技术领域，具体而言，涉及一种异型水下断面桥梁桩基加固结构及测量施工方法。
背景技术
近年来，我国交通行业建设飞速发展，已建成路网四通八达，在如此巨大的路网***中存在着较大比例跨江跨河的桥梁，而在这部分桥梁中，多处桥梁桩基础位于河流中，因部分地区桥梁桩基受河床地形限制，在河流不断的浸蚀冲刷作用下，桥梁桩基受损严重，导致桩头部位露出、钢筋保护层偏薄而出现破损、露筋、锈蚀等问题。据相关部门资料，自上世纪70年代至今，全国仅由河流冲刷造成的桥梁桩基水毁破坏损失每年就高达数亿元以上，而由其造成的的间接损失更是难以估计，对运营道路的桥梁进行及时、有效的的管养维护加固工作有着至关重要的作用。
对受到河流冲刷影响的桥梁桩基进行处治加固施工时，受限于桩基与河床交界处坡度陡以及断面形状不规则差异较大，水急水深破坏力强，因此传统在陆地上的一些加固保护结构的施工方法难以借用移植到此类型桩基中使用，普通的施工方式较难全面保护桥梁桩基，加固结构与河床基底间仍有较大空隙未实现吻合，无法针对相应的桥梁桩基做适应性设计，加固保护效果较差，当前尚没有较好的方法解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种异型水下断面桥梁桩基加固结构及测量施工方法，解决了传统方案对桥梁桩基进行加固保护时，加固结构与河床基底间仍有较大空隙未实现吻合，保护不够周全，加固效果较差，以及施工难度较高，效率较低的问题。
本发明的实施例通过以下技术方案实现：
一种异型水下断面桥梁桩基加固结构，主要针对被河流冲击的桥梁桩基进行修复加固保护，在桥梁桩基的周围罩套钢护筒，钢护筒下端的形状与桥梁桩基底端河床硬质基底的坡度和形状相吻合，以钢护筒为永久性模板，在钢护筒和桥梁桩基之间浇筑自密实砼进行加固保护。
进一步在于，钢护筒至少由两个部件拼接组成，拼接处采用焊接的方式实现密闭连接。
进一步在于，钢护筒的横截面呈中空的圆形结构，其由两个半圆形部件拼接组成。
一种异型水下断面桥梁桩基加固结构的测量施工方法，适用于权利要求1-3任一项所述的加固结构，其主要目的用于测量加固结构的尺寸并加工安装加固结构，具体包括以下步骤：
S1、首先对桥梁桩基周围的河床进行挖掘，直至挖到硬质基底为止，为后续的施工打下基础；
S2、测量桥梁桩基的尺寸并制作定位架，单个定位架为半圆形结构，左右镜像设置的两个定位架通过连接件组合在一起形成环状闭合的整体，桥梁桩基被包围在二者的内腔中部，定位架自上而下可分为上层套环和下层套环两层，且二者的内部均设置有限位环，上层套环与下层套环之间通过连接竖杆相连成一体式结构；
S3、沿顺时针方向在定位架的上层套环和下层套环的圆周处等间隔设置多个测量定位环，上层套环和下层套环在同一位置处的两个测量定位环轴线应竖直重合；
S4、在桥梁桩基的周围设置安装支架，便于施工人员移动施工，并在定位架的下层套环***设置延展环，使延展环架设在安装支架上，从而便于将定位架安装在桥梁桩基上；
S5、以桥梁桩基的处置顶面为始端，周向标注控制线以及定位控制点，使定位架上层套环与控制线位置一致；
S6、使用测量杆由上至下***测量定位环内，单个测量杆竖直贯穿上下两个测量定位环，直至测量杆的底部与桥墩桩基底部的河床硬质基底接触，测量后对每个测量杆和测量定位环的数据进行记录，并将数据整理绘制成断面图；
S7、按照测量的数据和绘制的断面图进行钢护筒放样，钢护筒放样完成后对钢护筒的底部进行差异化切割，确定钢护筒下端形状，使之与河床硬质基底的形状相吻合，完成钢护筒的制作；
S8、拆卸定位架，并采用吊车的方式对钢护筒进行试放，按照定位控制点的位置放置钢护筒，使钢护筒罩套在桥梁桩基环壁外部的同时，钢护筒的底部吻合桥梁桩基底部河床硬质基底的形状，并在钢护筒和桥梁桩基之间浇筑自密实砼，完成整个桩基加固结构的施工流程，对桥梁桩基暴露在河流中受冲刷的部分进行加固和保护。
进一步在于，S3步骤中，测量定位环呈中部开设有通孔的环状结构。
进一步在于，S2步骤中，限位环和上层套环以及限位环和下层套环之间通过连接杆一相连，且限位环的直径大小与桥梁桩基的直径大小相等。
进一步在于，上层套环和下层套环的直径与设计埋设钢护筒位置的直径一致，限位环与上层套环之间的距离为混凝土浇筑层的厚度。
进一步在于，S3步骤中，多个测量定位环的位置均进行编号记录。
进一步在于，S8步骤中，先对桥梁桩基锈蚀、露筋等病害进行处治及植筋后，在其环壁架设钢筋网笼，钢护筒与钢筋网笼的***连接固定后，进行水下封底砼的浇筑，待封底砼终凝且达到一定强度后，再使用抽水泵抽出钢护筒底部与桥梁桩基之间的存水，然后使用自密实砼浇筑填充钢筋网笼。
进一步在于，S8步骤中，在试放过程中出现误差时，将钢护筒上提后进行局部的切割或焊接后，再次下吊安装。
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
本发明针对河流湍急的施工环境，针对性提出对桥梁桩基的加固结构以及施工方法，加固结构能够与河床硬质基底的坡度和形状契合，实现对桥梁桩基的完全保护，而针对河流冲刷强度较大，施工较为困难的问题，本发明中的施工方法突破以往施工方法的局限性，在保证施工安全以及稳定的前提下，大大提高了施工过程中的精准度以及便捷性，施工效率得到有效提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明中加固结构安装在桥梁桩基上的整体结构示意图；
图2为本发明中延展环架设在安装支架上的立体结构示意图；
图3为本发明中延展环与定位架连接后的立体结构示意图；
图4为本发明中延展环与定位架连接后的俯视图；
图5为本发明中定位架的立体结构示意图；
图6为本发明中加固结构的施工流程图。
图标：1、桥梁桩基；2、定位架；21、上层套环；22、下层套环；23、连接竖杆；24、测量定位环；25、限位环；26、连接杆一；27、连接件；28、延展环；29、连接杆二；3、测量杆；4、安装支架；5、钢护筒；6、钢筋网笼。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本技术方案中的加固结构以及测量施工方法主要运用于河道处支撑桥梁的桥梁桩基1被河流冲刷后存在局部露筋、锈蚀等破损的情况下，目前我国交通建设高速发展，在巨大的路网***中存在着相当多的桥梁水下桩基，随着时间的流逝，在水流的不断冲刷作用下，桥梁桩基1受损较为严重，甚至影响到桥梁的正常使用，威胁到广大驾乘人员与民众的出行安全，但由于施工环境的特殊情况，难以有效实现对桥梁桩基1暴露在水流中的部位进行修复加固处治，针对上述问题，我司经过长时间的摸索以及实验，创造出针对异型水下断面桥梁桩基进行加固保护的结构及测量施工方法，通过使用本技术方案中的施工方法，针对不同桥梁桩基1底端的河床形状和坡度，加工出与之契合的保护结构，从而起到较好的保护效果，且施工效率较高，结构可靠，成本相较于传统方式有所降低，本技术方案已经在嘉陵江特大桥桩基加固修复项目中得到检验，值得推广使用。
如图1所示，一种异型水下断面桥梁桩基加固结构，主要针对被河流冲击的桥梁桩基1进行修复保护，修复时尽量选择非汛期，或者采用围堰等其他方式，保证施工区不会有深水或者急流，以保证施工安全；在嘉陵江特大桥桩基加固修复项目中，使用了本技术方案对桥梁桩基1进行修复加固，加固结构在实施时，在桥梁桩基1的周围会设置钢护筒5，钢护筒5下端的形状与桥梁桩基1底端河床硬质基底的坡度和形状相吻合，同时，以钢护筒5为永久性模板，钢护筒5和桥梁桩基1之间还浇筑有自密实砼，进而延长桥梁桩基1的使用寿命。
如图1所示，钢护筒5的横截面呈中空的圆形结构，其由两个半圆形部件拼接组成，拼接处采用焊接的方法实现密闭固定，从而将桥梁桩基1绕包在内腔，密闭性较好，在施工时，先要在桥梁桩基1的环壁处绕包一层钢筋网笼6，然后按照测量的位置将钢护筒5依次安装在钢筋网笼6的***，并在桥梁桩基1及钢护筒5之间内腔浇筑自密实砼后实现对桥梁桩基1的加固保护。
在施工时，钢护筒5的内外壁以及焊接连接处均喷刷防锈漆，以增加使用年限。
如图6所示，一种异型水下断面桥梁桩基加固结构的测量施工方法，其主要目的用于测量加固结构的尺寸并加工安装加固结构，其施工方法具体包括以下步骤：
S1、首先对桥梁桩基1周围的河床进行挖掘，直至挖到硬质基底为止，为后续的施工打下基础；
S2、如图2、图4和图5所示，测量桥梁桩基1的尺寸并制作定位架2，单个定位架2为半圆形结构，左右镜像设置的两个定位架2通过连接件27组合在一起形成环状闭合的整体，连接方式采用螺栓连接固定，桥梁桩基1被包围在二者的内腔中部；
根据上段技术方案，除采用螺栓连接，还可以使用焊接固定。
定位架2自上而下可分为上层套环21和下层套环22两层，且二者的内部均设置有限位环25，限位环25、上层套环21和下层套环22均为半圆形结构，限位环25和上层套环21以及限位环25和下层套环22之间均通过连接杆一26相连，且限位环25的直径大小与桥梁桩基1的直径大小相等，此外，上层套环21与下层套环22之间通过连接竖杆23相连成一体式结构，结构较为稳固；
根据上段技术方案，在实际施工时，上层套环21和下层套环22的直径与设计埋设钢护筒5位置的直径一致，限位环25与上层套环21之间的距离为混凝土浇筑层的厚度。
S3、如图5所示，沿顺时针方向在定位架2的上层套环21和下层套环22的圆周处等间隔设置多个测量定位环24，上层套环21和下层套环22在同一位置处的两个测量定位环24轴线应竖直重合，且测量定位环24呈中部开设有通孔的环状结构，多个测量定位环24的位置均进行编号记录，以便后续根据编号来找到对应的测量位置；
如图5所示，定位架2的上、下双层均设置有测量定位环24，双层结构更加可靠，能够提高测量精度，在嘉陵江特大桥桩基加固修复项目中，沿定位架2顺时针方向在圆周处每隔15cm处设置一个测量定位环24，按桥墩周长共需64个测量定位环24。
S4、如图2和图3所示，在桥梁桩基1的周围设置安装支架4，安装支架4呈中空的矩形结构，桥梁桩基1位于安装支架4的中间位置，便于施工人员移动施工，并在定位架2的下层套环22***设置延展环28，延展环28通过连接杆二29与下层套环22连接，使延展环28架设在安装支架4上方，延展环28的设置便于定位架2的安装；
S5、以桥梁桩基1的处置顶面为始端，周向标注控制线以及定位控制点，控制线以及定位控制点标注在桥梁桩基1位于水面上方的处，定位架2的上层套环21与控制线位置一致；在处置顶面围绕桩基侧壁标注控制线以及定位控制点，要尽量在水面以上以及桥梁桩基完好的部位，以保证定位架2整体的稳定性，同时上层套环21与下层套环22之间连接竖杆23的长度也需要根据实际标注的控制线位置来确定，不宜太长或太短，但总体要保证定位架2在套装在桥梁桩基1上后不会晃动和滑落。
S6、如图2和图3所示，使用测量杆3由上至下***测量定位环24内，由于同一个方向的测量定位环24上、下共设有两个，单个测量杆3竖直贯穿上下两个测量定位环24，从而确保测量杆3能够沿竖直方向抵达桥梁桩基1底部河床硬质基底，对测量杆3的***深度和对应编号的测量定位环24的数据进行记录，并依据测量数据及测量定位环24的间距整理绘制成断面图；
S7、按照测量的数据和绘制的断面图进行钢护筒5放样，钢护筒5呈中空的圆形结构，其由两个半圆形部件拼接组成，根据多个测量杆3的深度从而确定桥梁桩基1周围河床硬质基底的形状和坡度，进而确定钢护筒5的下端形状，钢护筒5放样完成后对钢护筒5的底部进行差异化切割，使之与河床硬质基底的形状相吻合，完成钢护筒5的制作。
S8、拆卸定位架2，对桥梁桩基1锈蚀、露筋等病害进行处治及植筋后，在其环壁架设环状的钢筋网笼6，当钢筋网笼6固定可靠后，吊装钢护筒5，在嘉陵江特大桥桩基加固修复项目中，采用双吊车吊装左、右两个半圆形部件并在空中组装成钢护筒5，连接处竖向焊接固定，然后对钢护筒5进行试放，按照定位控制点的位置放置钢护筒5，使钢护筒5的底部契合桥梁桩基1底部河床硬质基底的形状，如果在试放过程中出现误差时，将钢护筒5上提后进行局部的切割或焊接后，再次下吊安装，当钢护筒5放置完成后，进行水下封底砼的浇筑，待封底砼终凝且达到一定强度后，再使用抽水泵抽出钢护筒5底部与桥梁桩基1之间的存水，然后使用自密实砼浇筑填充钢筋网笼6，待混凝土凝固，完成整个桩基加固结构的测量以及施工流程，对桥梁桩基1暴露在河流中的部分进行保护和加固。
在不同实施例中，由于不同桥梁桩基1的病害处距离河床硬质基底的深度不同，因此不同桥梁桩基1所需加固结构的高度也不同，在面对深度较大的情况时，需要先将地面或者水面下的多个钢护筒5，按照左右两侧先分别竖向连接起来，然后左右两侧构成的长的半圆形部件合抱在桥梁桩基1上焊接后再下放，最下方的钢护筒5的底端形状与河床硬质基底的坡度和形状相吻合；地面或者水面上方的多个钢护筒5也由镜像对称的两个半圆形部件抱合组成，连接处采用竖向焊接的方式，在码垛时要保证，上下堆叠的两个钢护筒5之间，二者竖向的焊缝应该相互错位，从而保证连接后的整体强度。
本技术方案针对河流湍急的施工环境，针对性设置出加固桥梁桩基1的加固修复结构以及测量和施工方法，已有的桥梁水下桩基在水流不断的冲刷作用下，造成的水损破坏将会越来越多，而由此进行的桥梁桩基1加固的项目将会大幅增加，此种加固结构能够与河床的硬质基底坡度和形状相契合，实现对桥梁桩基1的完全保护，而针对河流冲刷强度较大，施工较为困难的问题，本发明中的测量和施工方法突破传统做法的局限性，在保证施工安全、质量及稳定的前提下，大幅提高了施工过程中的精准度以及便捷性，施工效率得到有效提升，有利于推广使用。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种异型水下断面桥梁桩基加固结构，主要针对被河流冲击的桥梁桩基进行修复加固保护，其特征在于：在桥梁桩基的周围罩套钢护筒，钢护筒下端的形状与桥梁桩基底端河床硬质基底的坡度和形状相吻合，以钢护筒为永久性模板，在钢护筒和桥梁桩基之间浇筑自密实砼进行加固保护。
2.根据权利要求1所述的一种异型水下断面桥梁桩基加固结构，其特征在于，钢护筒至少由两个部件拼接组成，拼接处采用焊接的方式实现密闭连接。
3.根据权利要求2所述的一种异型水下断面桥梁桩基加固结构，其特征在于，钢护筒的横截面呈中空的圆形结构，其由两个半圆形部件拼接组成。
4.一种异型水下断面桥梁桩基加固结构的测量施工方法，适用于权利要求1-3任一项所述的加固结构，其主要目的用于测量加固结构的尺寸并加工安装加固结构，其测量和施工方法具体包括以下步骤：
S1、首先对桥梁桩基周围的河床进行挖掘，直至挖到硬质基底为止，为后续的施工打下基础；
S2、测量桥梁桩基的尺寸并制作定位架，单个定位架为半圆形结构，左右镜像设置的两个定位架通过连接件组合在一起形成环状闭合的整体，桥梁桩基被包围在二者的内腔中部，定位架自上而下可分为上层套环和下层套环两层，且二者的内部均设置有限位环，上层套环与下层套环之间通过连接竖杆相连成一体式结构；
S3、沿顺时针方向在定位架的上层套环和下层套环的圆周处等间隔设置多个测量定位环，上层套环和下层套环在同一位置处的两个测量定位环轴线应竖直重合；
S4、在桥梁桩基的周围设置安装支架，便于施工人员移动施工，并在定位架的下层套环***设置延展环，使延展环架设在安装支架上，从而便于将定位架安装在桥梁桩基上；
S5、以桥梁桩基的处置顶面为始端，周向标注控制线以及定位控制点，使定位架上层套环与控制线位置一致；
S6、使用测量杆由上至下***测量定位环内，单个测量杆竖直贯穿上下两个测量定位环，直至测量杆的底部与桥墩桩基底部的河床硬质基底接触，测量后对每个测量杆和测量定位环的数据进行记录，并将数据整理绘制成断面图；
S7、按照测量的数据和绘制的断面图进行钢护筒放样，钢护筒放样完成后对钢护筒的底部进行差异化切割，确定钢护筒下端形状，使之与河床硬质基底的形状相吻合，完成钢护筒的制作；
S8、拆卸定位架，并采用吊车的方式对钢护筒进行试放，按照定位控制点的位置放置钢护筒，使钢护筒罩套在桥梁桩基环壁外部的同时，钢护筒的底部吻合桥梁桩基底部河床硬质基底的形状，并在钢护筒和桥梁桩基之间浇筑自密实砼，完成整个桩基加固结构的施工流程，对桥梁桩基暴露在河流中受冲刷的部分进行加固和保护。
5.根据权利要求4所述的一种异型水下断面桥梁桩基加固结构的测量施工方法，其特征在于，S3步骤中，测量定位环呈中部开设有通孔的环状结构。
6.根据权利要求4所述的一种异型水下断面桥梁桩基加固结构的测量施工方法，其特征在于，S2步骤中，限位环和上层套环以及限位环和下层套环之间通过连接杆一相连，且限位环的直径大小与桥梁桩基的直径大小相等。
7.根据权利要求4所述的一种异型水下断面桥梁桩基加固结构的测量施工方法，其特征在于，上层套环和下层套环的直径与设计埋设钢护筒位置的直径一致，限位环与上层套环之间的距离为混凝土浇筑层的厚度。
8.根据权利要求7所述的一种异型水下断面桥梁桩基加固结构的测量施工方法，其特征在于，S3步骤中，多个测量定位环的位置均进行编号记录。
9.根据权利要求4所述的一种异型水下断面桥梁桩基加固结构的测量施工方法，其特征在于，S8步骤中，先对桥梁桩基锈蚀、露筋等病害进行处治及植筋后，在其环壁架设钢筋网笼，钢护筒与钢筋网笼的***连接固定后，进行水下封底砼的浇筑，待封底砼终凝且达到一定强度后，再使用抽水泵抽出钢护筒底部与桥梁桩基之间的存水，然后使用自密实砼浇筑填充钢筋网笼。
10.根据权利要求4所述的一种异型水下断面桥梁桩基加固结构的测量施工方法，其特征在于，S8步骤中，在试放过程中出现误差时，将钢护筒上提后进行局部的切割或焊接后，再次下吊安装。
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