一种深入河床加固桥梁竖向构件的处置方法与流程

本发明属于土木工程领域，具体涉及一种桥梁加固技术，尤其是一种深入河床加固桥梁竖向构件的处置方法。

背景技术：

由于上部荷载、水流及其它环境作用等，桥墩水下混凝土结构的病害往往较为严重且难以被发现，例如：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(化学腐蚀和电化学腐蚀)、船舶碰撞、浮冰及地震袭击、环境荷载(如生物附着)和桥梁上部结构传递的工作荷载等，均易导致桥梁水下结构形成各类损伤缺陷。

传统加固技术需要设置围堰等大型临时设施，施工费用高，社会影响大，例如中国专利cn101575252a公开水下桥墩加固用钢围堰的施工方法，在需要加固的桥墩的顶部梁体上安设吊带完成钢架安装，用吊机分别将横桥向和纵桥向钢围堰逐块吊装拼接，且在钢围堰内壁设置导向装置，在钢架及钢围堰上安装下沉用滑车组，启动钢围堰下沉用滑车组将钢围堰下沉就位。该方法施工时，需要大型吊装设备，且过程中必须中断交通，影响桥梁上部结构的车辆通行，对社会影响大，桥梁竖向构件的加固完毕后，需要拆除钢围堰等其余临时设施，工艺复杂，施工效率大打折扣。

本发明提出一种深入河床加固桥梁竖向构件的处置方法，在不损伤原桥梁竖向构件的基础上，快速方便的安装反力装置，分节下压加固管至河床以下，后期加固管无需拆除，较传统加固方式，施工效率提高，加固效果更加优异。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种深入河床加固桥梁竖向构件的处置方法，本发明的创新点在于较传统的水下桥梁竖向构件的加固更加方便快捷，无需围堰等大型临时设施，加固过程无需排水，加固深度能够深入河床以下，尤其是提高了河床以下桥梁竖向构件的承载力，加固管采取分节下压，桥梁自重提供了下压的反力，无需大型吊装和反力设备，加固管四周固定的加劲管保证了下压时加固管不会屈曲失稳，增大了加固管的侧向刚度与承载力，同时加劲管与高压水泵装置连接辅助加固管下沉，在下沉到位后，加劲管的内腔灌注加固材料，额外提高了结构的承载力，反力装置安装拆卸方便，对原桥梁竖向构件零损伤，大大提升了加固效果。

本发明的技术方案为：一种深入河床加固桥梁竖向构件的处置方法，一种深入河床加固桥梁竖向构件的处置方法，其特征在于通过清理待加固桥梁竖向构件，在待加固桥梁竖向构件表面包裹防滑垫圈，并在防滑垫圈上安装反力箍与待加固桥梁竖向构件一同形成反力体系，反力箍底面安装千斤顶，千斤顶下侧设置环形的顶圈，通过千斤顶对称分节下压加固管，加固管的四周分布设置加劲管，采用高压水泵装置对加劲管及加固管与待加固桥梁竖向构件之间的间隙高压冲洗辅助下沉，将多节加固管依次压入河床，多节加固管之间采取构造连接，直到满足加固深度为止，高压喷射冲洗干净加固管与待加固桥梁竖向构件的间隙及加劲管的内腔后灌注加固材料，完成深入河床加固桥梁竖向构件的处置，其步骤如下：

a.清理待加固桥梁竖向构件：对待加固桥梁竖向构件的局部区域表面进行打磨清理，去除松散物质，并用酒精或丙酮溶液擦拭干净；

b.包裹防滑垫圈：在待加固桥梁竖向构件的上部立柱局部区域处包裹一层以上防滑垫圈，防滑垫圈的高度不小于反力箍的高度；

c.安装反力箍：在防滑垫圈的外表面拼装反力箍，反力箍通过螺栓紧固，夹紧防滑垫圈，与待加固桥梁竖向构件形成反力体系；

d.安装千斤顶和顶圈：在反力箍下部对称安装两个以上千斤顶，千斤顶下部设置环形的顶圈，顶圈位于千斤顶和加固管之间并连接加固管的顶端，其中心与待加固桥梁竖向构件的中心相同；

e.下放第一节加固管：将第一节加固管吊装到预定位置，并确保第一加固管的中心位于待加固桥梁竖向构件的轴线，加固管的直径大于待加固桥梁竖向构件的直径，加固管的四周分布设置加劲管；

f.高压冲洗：采用高压水泵装置对加劲管及加固管与待加固桥梁竖向构件之间的间隙高压冲洗辅助下沉；

g.对称下压：以反力箍、防滑垫圈和待加固桥梁竖向构件组成的结构作为反力装置，通过千斤顶，缓慢对称下压，使得该节加固管压入河床内；

h.千斤顶卸载复位：千斤顶卸载回油，恢复原位；

i.对接下一节加固管：吊装下一节加固管于待加固桥梁竖向构件的位置中心，并与上一节加固管紧密对接，对接时保证设置于加固管四周的加劲管一一对应相接，并确保内部上、下贯通，连接缝密实；

j.重复上述步骤f至步骤i，分节下压，直到加固深度满足规定要求为止；

k.拆除反力装置：加固深度满足要求后，拆除千斤顶、顶圈、反力箍和防滑垫圈；

l.清洗：采用高压水泵装置继续冲洗加固管与待加固桥梁竖向构件之间的空隙及加劲管的内腔，清除淤泥等杂质；

m.灌注加固材料：在加固管与待加固桥梁竖向构件之间的空隙及加劲管的内腔灌注加固材料；

n.完成加固：待加固材料达到规定强度后，完成深入河床的桥梁竖向构件的加固。

所述的反力箍由两个半圆弧形法兰盘通过螺栓紧固组成，半圆弧形法兰盘垂直焊接设置若干加劲肋，反力箍的截面形式与待加固桥梁竖向构件的截面形式一致。

所述的防滑垫圈的材料是橡胶、硅胶、金刚砂条、橡塑纤维、土工布中的一种。

所述的顶圈为圆环状，由两块圆环拼接而成，其与加固管的顶面通过卡扣搭接。

所述的第一节加固管底端呈刃脚形，各节加固管之间通过焊接连接。

所述的加劲管分布焊接于加固管的四周外表面，加劲管的直径不大于加固管的1/10。

所述的加固材料为水下环氧树脂、水下不分散砂浆、水下环氧树脂砂浆、水下不分散混凝土和水下环氧树脂混凝土中的一种。

本发明优点显著，具有以下显著优点：

(1)桥梁自重提供了加固管下压的反力，无需大型吊装和反力设备。

(2)无需大型复杂的钢围堰等临时设施，加固管不仅起到模板的作用，还能够作为永久的加固材料，对桥梁竖向构件的核心混凝土产生约束效果，大大提高了加固后桥梁竖向构件的承载能力和变形能力，且反力箍安装和拆卸方便，通过防滑垫圈和螺栓与待加固桥梁竖向构件紧固形成反力装置，操作简单，对空间要求小，同时对待加固桥梁竖向构件没有损害。

(3)加固管采取分节下压，加固管外侧固定的加劲管增强了稳定性，避免了下压时加固管屈曲失稳破坏，加固管之间构造连接，省去大型吊装设备，便于运输及不同环境、空间下操作，加固管按照设计要求提前预制，可加固任意深度的桥梁竖向构件。

(4)加劲管与高压水泵装置相连，千斤顶下压时，加劲管内的高压水流冲刷土层，起到辅助加固管下沉的作用，增大了加固管的侧向刚度与承载力，同时加劲管与高压水泵装置连接辅助加固管下沉，在下沉到位后，加劲管的内腔灌注加固材料，额外提高了结构的承载力。

(5)加固管与加劲管深入河床以下，实现了普通加固技术无法实现的河床以下的桥梁竖向构件加固。

(6)整个加固过程无需排水，极大地节省了工程造价。

附图说明：

图1是一种深入河床加固桥梁竖向构件的处置方法流程图；

图2是一种深入河床加固桥梁竖向构件的处置方法的装置示意图；

图3是包裹防滑垫圈的过程示意图；

图4是安装反力箍的过程示意图；

图5是安装千斤顶和顶圈的过程示意图；

图6是下压第一节加固管的过程示意图；

图7是对接加固管下压的过程示意图；

图8是待加固桥梁竖向构件加固完成的结构示意图；

图9是反力箍的结构分解示意图；

图10是加固管的结构示意图；

图11是第一节加固管的纵向断面示意图；

在所有附图中，1为待加固桥梁竖向构件；2为防滑垫圈；3为反力箍；31为半圆弧形法兰盘；32为加劲肋；33为螺栓；4为千斤顶；5为顶圈；6为加固管；61为第一节加固管；62为加劲管；7为加固材料；8为河床；9为高压水泵装置。

具体实施方式：

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。本发明提供一种深入河床加固桥梁竖向构件的处置方法，其特征在于通过清理待加固桥梁竖向构件1，在待加固桥梁竖向构件1表面包裹防滑垫圈2，并在防滑垫圈2上安装反力箍3与待加固桥梁竖向构件1一同形成反力体系，反力箍3底面安装千斤顶4，千斤顶4下侧设置环形的顶圈5，通过千斤顶4对称分节下压加固管6，加固管6的四周分布设置加劲管62，采用高压水泵装置9对加劲管62及加固管6与待加固桥梁竖向构件1之间的间隙高压冲洗辅助下沉，将多节加固管6依次压入河床8，多节加固管6之间采取构造连接，直到满足加固深度为止，高压喷射冲洗干净加固管6与待加固桥梁竖向构件1的间隙及加劲管62的内腔后灌注加固材料7，完成深入河床8加固桥梁竖向构件的处置，其步骤如下：

a.清理待加固桥梁竖向构件：对待加固桥梁竖向构件1的局部区域表面进行打磨清理，去除松散物质，并用酒精或丙酮溶液擦拭干净；

b.包裹防滑垫圈：在待加固桥梁竖向构件1的上部立柱局部区域处包裹一层以上防滑垫圈2，防滑垫圈2的高度不小于反力箍3的高度；

c.安装反力箍：在防滑垫圈2的外表面拼装反力箍3，反力箍3通过螺栓33紧固，夹紧防滑垫圈2，与待加固桥梁竖向构件1形成反力体系；

d.安装千斤顶和顶圈：在反力箍3下部对称安装两个以上千斤顶4，千斤顶4下部设置环形的顶圈5，顶圈5位于千斤顶4和加固管6之间并连接加固管6的顶端，其中心与待加固桥梁竖向构件1的中心相同；

e.下放第一节加固管：将第一节加固管61吊装到预定位置，并确保第一加固管61的中心位于待加固桥梁竖向构件1的轴线，加固管6的直径大于待加固桥梁竖向构件1的直径，加固管6的四周分布设置加劲管62；

f.高压冲洗：采用高压水泵装置9对加劲管62及加固管6与待加固桥梁竖向构件1之间的间隙高压冲洗辅助下沉；

g.对称下压：以反力箍3、防滑垫圈2和待加固桥梁竖向构件1组成的结构作为反力装置，通过千斤顶4，缓慢对称下压，使得该节加固管6压入河床8内；

h.千斤顶卸载复位：千斤顶4卸载回油，恢复原位；

i.对接下一节加固管：吊装下一节加固管6于待加固桥梁竖向构件1的位置中心，并与上一节加固管6紧密对接，对接时保证设置于加固管6四周的加劲管62一一对应相接，并确保内部上、下贯通，连接缝密实；

j.重复上述步骤f至步骤i，分节下压，直到加固深度满足规定要求为止；

k.拆除反力装置：加固深度满足要求后，拆除千斤顶4、顶圈5、反力箍3和防滑垫圈2；

l.清洗：采用高压水泵装置9继续冲洗加固管6与待加固桥梁竖向构件1之间的空隙及加劲管62的内腔，清除淤泥等杂质；

m.灌注加固材料：在加固管6与待加固桥梁竖向构件1之间的空隙及加劲管62的内腔灌注加固材料7；

n.完成加固：待加固材料7达到规定强度后，完成深入河床8的桥梁竖向构件的加固。

所述的反力箍3由两个半圆弧形法兰盘31通过螺栓33紧固组成，半圆弧形法兰盘31垂直焊接设置若干加劲肋32，反力箍3的截面形式与待加固桥梁竖向构件1的截面形式一致。

所述的防滑垫圈2的材料是橡胶、硅胶、金刚砂条、橡塑纤维、土工布中的一种。

所述的顶圈5为圆环状，由两块圆环拼接而成，其与加固管6的顶面通过卡扣搭接。

所述的第一节加固管61底端呈刃脚形，各节加固管6之间通过焊接连接。

所述的加劲管62分布焊接于加固管6的四周外表面，加劲管62的直径不大于加固管6的1/10。

所述的加固材料7为水下环氧树脂、水下不分散砂浆、水下环氧树脂砂浆、水下不分散混凝土和水下环氧树脂混凝土中的一种。