预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究课件

研究进展预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究目录Content

预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究1概述2试验研究3试点工程1概述

1.1研究背景

桥梁水下结构常见病害及原因预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究环向裂缝保护层脱落钢筋锈蚀钢护筒锈蚀`基础掏空原因：河水冲刷船舶撞击地震……1概述1.1研究背景

水下病害的特点及危害特点：不易被发现、修复困难危害：导致桥梁承载力和耐久性能降低，严重时危及行车安全常规处理方法围堰弃水外包钢筋混凝土加固法面临弃水、防水的难题工期长人力、物力投入大影响航道通航……预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究1概述1.2预制混凝土管片快速拼装加固桥梁水下结构技术简介

将工业化生产的高耐久性预制混凝土管片围绕待加固水下结构进行拼装，对管片中预留的预应力筋进行张拉、锚固及防腐处理，以取得预紧管片和环向约束的效果，最后用水下凝结材料对待加固结构与管片之间的缝隙进行灌缝。预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究1概述1.2预制混凝土管片快速拼装加固桥梁水下结构技术技术优势

工艺简单，可以直接在水下进行施工，实现快速不排水加固的目的；不会对河道通航造成太大的影响；预制混凝土管片在工厂制作、实行工业化生产，加固质量有保证；横向预应力既可以提前预紧管片，又可以改善结构受力性能；管片既是灌浆操作时的模板，又是附加增强层，加固后不用拆除。预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究1概述1.3研究内容

预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究绪论预制混凝土管片设计与模具开发预制混凝土管片加固水下桥墩试验研究预制混凝土管片加固水下桥墩工程试点结论与展望研究背景；国内外研究现状；研究目的及内容。开发适用于桥墩水下加固的预制砼管片；管片设计；开发相应的模具。水下加固与水上加固；不加固与加固；加固效果评定；施工工艺流程；有限元模拟。试点工程应用；施工工艺；质量控制标准。总结该方法是否达到预计加固效果；得出的结论；对今后的发展展望。2

试验研究2.1试件设计

预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究管片设计管片分块：3+1竖向：定位杆连接环向：L型接头试件尺寸未加固：300×600加固后：420×600整浇：420×600管片设计加固试件尺寸2

试验研究2.2模具设计

预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究待加固试件内径300的PVC管整浇试件定制内径420的钢模整浇试件定制钢模2

试验研究2.3试件制作

预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究待加固试件及整浇试件预制混凝土管片2

试验研究2.4参数分析

预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究外加环向筋间距分析70mm47mm35mm28mm可见：在35mm间距的情况下，应力分布较为均匀。考虑到施工的可操作性及筋材规格，选用3mm直径的钢丝绳作为环向加强筋，其增强效果预计可达30%。3

试点工程

3.1工程概况预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究简介江西省九江市某高速公路桥大桥总长1205.32m，上部构造为20m简支T梁，下部构造为单排双柱式墩钻孔桩基础，桥面连续，该桥建成于1999年10月。3

试点工程

前期检测（报告）23-4#：该桩从板梁底面到水面有4.3m，检测时水深3.5m，其中水下桩柱有0.8m，周长为384cm（相当于实际桩径1.22m，满足设计桩径1.20m），桩身结构完整；水下桩基有2.7m，周长为480cm（相当于实际桩径1.52m，满足设计桩径1.50m），河床往上桩身有200cm环向混凝土破损脱落，其中12：00至3：00位置桩身成网状形沟槽外露钢筋笼，其它部位未发现病害现象，周围河床面为泥沙。预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究3.1工程概况23-4#桩3

试点工程

前期检测（报告）24-1#：板梁底面到水面有4.3m，检测时水深3.5m，其中水下桩柱0.8m，周长为384cm（即实际桩径1.22m，满足设计桩径1.20m），桩身结构完整；水下桩基2.7m，周长为480cm（即实际桩径1.52m，满足设计桩径1.50m），10：00至5：00位置河床往上高200cm的桩身混凝土成网状形沟槽破损脱落，其中12：00至3：00位置掏空最深处有32cm，外露钢筋笼，主筋8根、箍筋2根，其它部位未发现病害现象，周围河床面为泥沙。预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究3.1工程概况24-1#桩3

试点工程

预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究3.1工程概况现场查验23-4#：施工时初始最大水深3.7m（后续下雨，水深继续变大）；桩径1.59m（较检测大7cm）。24-1#：初始最大水深3.7m（后续下雨，水深继续变大）；桩柱与桩基变截面平台处错位（最大宽度25cm，最小宽度10cm）；桩基呈杯型（上部截面大，下部小）；混凝土剥落、钢筋锈蚀严重，局部箍筋腐蚀断裂……清理时剥落的混凝土块3试点工程

3.2工艺流程预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究3试点工程

3.3工艺详解预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究（1）施工准备材料准备：管片、干粉砂浆、FRP网格、钢丝绳……工器具准备：潜水设备、手拉葫芦……

现场作业准备：牵引绳、作业平台搭设、船舶租赁……3试点工程

3.3工艺详解（2）水下桩基表面清理

使用工具对桩基表面进行清理，包括：松散混凝土面层、附着在其上的浮游生物等影响新旧混凝土黏结与强度的因素。必要时，还需对河床进行清淤与整平处理，保证预制混凝土管片或PVC模具安装的垂直度。

施工中，采用钢丝刷和铲刀进行桩基表面处理，使用耙子对基础底面进行整平。

此外，在水下清理的过程中，顺道对其进行查验，查验结果见前述。预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究3试点工程

3.3工艺详解（3）设置FRP网格

单片网格尺寸：6.4m×1.0m

围拢周长：5.4m

搭接长度：1.0m

围拢高度：2.4m

混凝土垫块厚度：3cm预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究3试点工程

3.3工艺详解（4）管片拼装预制混凝土管片参数管片外形尺寸如下表所示：每环管片6等分、18个定位孔；环向与纵向踏步高5mm；环向预应力筋槽口间距：12.5cm；同一圈预应力筋在锚具处锚头高差：2cm。

内径外径厚度高度1.8m1.92m6cm50cm预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究3试点工程

3.3工艺详解（4）管片拼装预制混凝土管片拼装使用木板制作第一环管片拼装平台；错缝拼装；竖向定位孔（杆）调整与就位，加强整体性；环向与竖向踏步增强缝隙密封性……

预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究3试点工程

3.3工艺详解（4）管片拼装注意事项

采用高强自密实混凝土或其他手段保证管片的密实性与强度；

管片模具精准设计保证管片几何尺寸无误；

在管片内部增设抗剪连接件，加强新旧混凝土之间的粘结与传力；

错缝拼装加强拼装后管片的整体性；

如管片之间缝隙过大，需采取密封措施。预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究3试点工程

3.3工艺详解（5）张拉环向预应力张拉钢丝绳首先量取每个槽道对应钢丝绳的长度a，然后减去在相应预应力度上钢丝绳的伸长量b，在a-b的基础上用铝扣制作锚头；采用起重量为3T的手拉葫芦进行两端张拉，在张拉前制作反力架用以抵抗手拉葫芦反力。预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究3试点工程

3.3工艺详解（5）张拉环向预应力封槽与下沉采用水下固化环氧树脂配合硅粉对张拉后的环向预应力槽道进行密封处理；采用四点起吊的方式，通过四个手拉葫芦同步下沉管片至河床底部。预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究3试点工程

3.3工艺详解（5）张拉环向预应力注意事项采用大直径预应力筋（建议12mm及以上）、预应力间距适当控制，可取得明显的加固效果；减小预应力筋的包角，降低预应力损失；预应力筋的作用应主要体现在预紧预制混凝土管片。

预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究3试点工程

3.3工艺详解（6）灌注水下不分散混凝土由于工作平台处条件的限制，采用人工拌合、人工浇注的方式灌注水下不分散混凝土。用木板及木方制作了两个料槽，用于现场拌合混凝土。预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究3试点工程

3.3工艺详解（6）灌注水下不分散混凝土采用直径75mm的PVC管及对应的雨水收集漏斗制作水下不分散混凝土导管，将混凝土直接输送至模具底部，降低在水中下落时对抗分散性的影响。分两次浇注，第一次浇注用于封底，防止后续浇注时在底部出现翻浆的现象；第二次浇注直至完成。两次浇注时间间隔至少一天。浇注时注意查看有无漏浆等不利情况发生，以及时采取措施。预制混凝土管片快速拼装加固水下桥墩技术研究3试点工程

3.3工艺详解（6）灌注水下不分散混凝土注意事项

不能以牺牲强度与抗分散性的方式获得流动性；

控制混凝土自由落水高度；

尽量减少甚至消除浇注过程中振动对抗分散性的影