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[摘要] 旧桥基础病害的维修治理涉及到各种围堰施工技术，本文通过介绍锁口钢管围堰桩的设计方案，为围堰技术的应用提供参考。
[关键词] 基础维修 锁口钢管桩 围堰
一、 工程简介
黄屋屯大桥位于省道S311线K6+290处，旧桥为11-16米钢筋混凝土少筋微弯板组合梁桥，桥长181.3米，净宽7米加两侧各1米的人行道。于1985年建成通车。1#、2#墩为扩大基础，3#~10#墩为嵌入千枚岩的柱桩。经实地调查发现，由于受海潮倒灌的影响，该桥桥墩桩基钢护筒已严重锈蚀，桩柱混凝土也不同程度腐蚀风化，且由于桥位附近砂船多年来不断采砂，河床降低，使得原桩基础外露，有效桩长减小，危及桩基础的稳定性。需要对桥墩进行防腐处理和基础加固处理。
二、现场调查
根据现场调查发现从钦州台算起（以下同）2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#墩位处河床底高程分别是-3.5M、-5.0M、-5.8M、-6.5M、-7.5M、-7.0M、-5.5M、-3.0M（假设系梁底标高为0.00M），而最高潮位高程是+1.4M，同时以围堰顶须高出最高潮位不小于0.5M的不利工况来考虑，同时各墩位处还有0.5~3M厚的砂砾强渗水层等不利因素，考虑到汛期将至，筑岛围堰、沉井等施工安全难以保证，且施工时间长，对河道的影响大等诸多不利因素，最后采用锁口钢管桩围堰施工。
三、技术标准
本项目按三级公路标准设计，主要技术指标如下：
1、环境作用等级：基础部分采用D级，桩柱部分采用E级
依据《公路工程混凝土结构防腐技术规范》 JTG/T B07-01—2006
2、设计基准期：50年
3、加固部分设计荷载：加固部分设计荷载仍维持原标准汽—15。
四、桥位区地形、地质及水文概况
桥位区位于广西钦州市黄屋屯乡，距钦州市13公里，根据业主提供的旧桥设计说明书可知，该桥位于茅岭江上，其下游约20公里处汇入钦州湾，黄屋屯以上的主要支流有小董河、大寺江等，发源于十万大山，主流长约100公里。由于该桥位于近海处，桥位处的水位受到海潮的影响，一般每天的水位在海潮作用下起落差约2~3米。
桥位原设计提供地层可分为两大层，即第四系全新统覆盖层及志留系连滩群第三组地层。
五、病害分析
我院在设计时聘请潜水员对水下墩柱做过实地检查，各墩柱均有不同程度的腐蚀情况，再结合南宁航务工程处第一施工处提交的《钦州市黄屋屯大桥桥墩基础水下检查及水下摄影工程检查报告》，我院组织专家观看水下摄影录象，共同研究分析黄屋屯大桥桥墩病害成因，一致认为该桥病害严重，需要紧急处理，随后展开对黄屋屯大桥维修方案的探讨。
病害分析如下：
1、桥墩施工时，水下部分施工控制难度大，留下隐患。
2、该河段采挖砂石现象严重，河床标高降低明显，平均降低5m。
3、桥墩受海水侵蚀，贝壳类寄生生物对墩柱侵蚀部位的蚕食。
4、河流夹杂物（特别是山洪爆发时夹杂物）对墩柱的冲刷和撞击。
六、设计及施工要点
设计要点
1、本桥设计采用高程为假设高程，假设各桥墩系梁底标高为H=0.000m。本桥针对施工期间做了临时支撑设计。
2、本桥采用钢管锁口桩围堰以确保水下施工安全。
3、桩柱钢筋砼的净保护层为6cm和8cm，混凝土强度等级，桩柱采用C45（最大水胶比0.40，最小胶凝材料用量不应小于340kg/m3）。
4、本桥1号、2号桥墩基础已经是扩大基础，受腐蚀和破坏不算严重，因此只对其进行外包30cm厚C45耐海水混凝土进行防腐处理，加固结构钢筋植入扩大基础50cm。3~10号桥墩基础为桩基础，除受腐蚀风化较严重外，由于采沙使得河床降低，危及桩基础稳定性，所以除需进行防腐处理外，在原桥墩桩柱外包一层厚50cm的耐海水混凝土，加固结构钢筋与原桥墩钢筋主筋焊接，通过对原墩桩植入锚杆钢筋来增强新旧混凝土之间的连接。
（二）施工要点
施工工艺及质量标准应严格按照《公路桥涵施工技术规范》、《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG/T J23—2008）、《公路工程质量检查评定标准》及有关技术要求进行，同时还应注意以下几点：
1、在加固桥墩桩柱时，应拆除原有钢护筒，充分清除已风化及腐蚀的旧砼，清洁原桥墩桩柱表面，以便新浇筑混凝土和旧混凝土的良好结合。施工时，开挖基坑至裸露出原桥桩柱后应由设计代表和监理检查同意后方可进行外包砼施工。
2、桩柱和基础砼的钢筋必须经过准确定位，C45砼最大水胶比0.40，最小胶凝材料用量不应小于340kg/m3 ，砼拌和时不能用含海水的河水作为配制耐海水混凝土的拌和用水，而应采用不含海水的河水、地下水或城市供水系统的水。并应注意水中的氯离子含量不大于200mg/L，硫酸盐含量不大于0.22%，水的PH值应大于4。
3、为了保证施工期间的安全，桩基修补加固施工时，在新浇注混凝土强度达到设计强度80%之前桥上严禁通车。施工应逐墩进行，并及时回填夯实。不允许同时进行 2个以上的桥墩开挖。
4、应逐墩进行有效风缆支护，保证桥墩横向稳定性，为了保证施工的安全，不允许在大风季节施工。同时应按支撑图，进行临时支撑，确保施工的安全。
5、本设计中的3#~10#开挖底面标高为假定标高，施工时应安排业主、监理、设计等有关人员现场确定地基情况，经一致同意后可根据实际情况做相应改动，但需要保证基础是以中风化泥质砂岩作为持力层，施工中发现地质情况与设计不符，应及时组织有关人员前往处理。
6、在临时支撑做好后方可进行基坑开挖，基坑回填土回填完毕压实后方可拆除临时支撑。
7、基坑开挖采用人工配合机械开挖的方法，禁止使用爆破。
8、雨季施工注意天气变化，防止汛期发生安全事故，确保人员、物资的安全。
9、其他未尽事宜请参照有关施工规范的要求进行。
（三）钢管桩围堰施工方法
1、施工准备将钢管桩运到工地后，钢管桩在拼组前必须对其进行检查、丈量、分类、编号，然后在距钢管顶端10cm处焊接一圈50 cm宽10mm厚的补强钢板A, 在距钢管底端30cm处焊接一圈50 cm宽10mm厚的补强钢板B。再用80x50mm的角钢在钢管两侧焊接锁扣A和锁扣B，同时对两侧锁口用一块同型号长2～3m的短桩作通过试验，以 2～3人拉动通过为宜，或采用卷扬机拖拉。插打钢管桩之前须检查振动锤。振动锤是打拔钢管桩的关键设备，在打拔前一定要进行专门的检查，确保线路畅通，功能正常。且功率达到40KW以上，而夹板牙齿磨损不宜太多。
2、第一层支承设置在插打钢管桩前需设定位桩及定位横梁。定位桩采用φ180x10mm钢管桩，定位桩根据设计图纸坐标打入千枚岩中。定位横梁延旧桥桥墩外侧四周，距旧桥墩边沿 1m处布置，也是钢管桩围堰的第一层围菱支护，采用20#工字钢。定位横梁的位置须严格遵照设定的标高布置。定位横梁安放在定位钢管四周侧，与钢管相连接，四角设两道20#工字钢的斜撑，斜撑与横梁呈45度夹角，采用焊接固结连接，然后安装纵向φ273x8mm内支承钢管，钢管支承两端头处加焊钢板作为支承面，直接 支撑在定位横梁上，钢管与横梁连接设一定的加劲块。
3、钢管围堰施工不设水上平台，采用2艘200吨级以内带吊车的驳船做移动平台，施工时注意相关规定。
4、插打钢管桩在第一层定位支承安装完成后即可进行插打钢管桩施工。
在插打过程中，加强测量工作，发现倾斜，及时调整，为保证插桩顺利合拢，要求桩身垂直，并且围堰周边的钢管数要均分，在整个钢管桩围堰施打过程中，开始时可插一根打一根，即将每一根钢管桩打到设计位置，到剩下最后一部分时，要先插后打，若合拢有误，用倒链或滑车组对拉，使之合拢。合拢后，再逐根打到设计深度，在整个钢管桩插打过程中必须保证合拢密实，以防漏水。
在施工过程中，钢管桩如需拼接时，两端钢管桩要对正，可先在一端上面焊接一块限位板然后将另一端缓缓放下并进行对焊，再焊接加强板。焊接时必须保证焊接面平整且焊缝有足够厚度。插打钢管桩要充分采取止水措施，以防钢管桩围堰大量漏水。
5、钢管桩围堰抽水及安装内支承，安装内撑与抽水交替进行。
第一次抽水后水面达到第一层支承底4m以下即可安装第二层内支承。安装第二层内支承前先按确定的标高位置在钢管桩内壁焊上三角托架，托架采用钢板。安装托架一定要采取措施保证顶面位于同一水平面上。然后安装20#工字钢内支承横梁及斜撑，最后安装纵向钢管支撑，安装方式同第一层内支承。第二层内支承安装完成后，然后进行第二次抽水，接着进行第三层支护，最后进行第三次抽水，第三次抽水要全部将钢管桩围堰内的水抽干。以上边抽水，边用止水胶堵塞围堰钢管间的接缝，防止漏水。钢管桩围堰抽水过程中要加强钢管桩的止水堵漏措施。
6、围堰完毕一个桥墩后，可以开始第二个桥墩的围堰钢管插打工作，桥墩外包加固施工只能逐一施工，在新浇注混凝土强度达到设计强度80%之前，禁止开展第二条墩的加固施工。
7、钢管桩围堰插打结束后将围堰内水抽完后，进行基底处理。
按设计标高开挖基坑，同时在外包部分超挖10cm，并将基底松散和软弱的土体或风化层清除。基底处理满足设计后，用C20素混凝土回填。达到其强度的50%后，即可进行桥墩外包施工。
8、内支承拆除与拔桩，待围堰中的桥墩施工完毕后，在新浇注混凝土强度达到设计强度80%之后，先拔出定位钢管，再将内支承从下往上依次分次拆除。拆除最下层支承时在桥墩与钢管桩间回填沙，然后拆除各层内支承，拆除支承的同时，往围堰内注水，减小外围水对围堰钢管的压力。最后拔除钢管桩。拔桩时，先略锤击振动各拔高1～2m，然后依次将所有钢管桩均拔高1～2m，使其松动后，再挨次拔除，对桩尖打卷及锁口变形的桩，可加大拔桩设备的能力，将相邻的桩一齐拔出。
七、结语
经实践检验，本围堰设计方案的特点有：施工方便，适用于各种地质、地层；围堰形状可以根据需要任意调整，适合各类基础施工；施工速度快，对河道影响小。本项目的实施将为我区类似旧桥维修项目的设计提供借鉴。
参考文献：
[1]《省道S311线钦州至洞利公路黄屋屯大桥旧桥维修工程一阶段施工图变更设计》，广西区林业勘测设计院。
[2]《钦州市黄屋屯大桥桥墩基础水下检查及水下摄影工程检查报告》，南宁航务工程处第一施工处。
[关键词] 基础维修 锁口钢管桩 围堰
一、 工程简介
黄屋屯大桥位于省道S311线K6+290处，旧桥为11-16米钢筋混凝土少筋微弯板组合梁桥，桥长181.3米，净宽7米加两侧各1米的人行道。于1985年建成通车。1#、2#墩为扩大基础，3#~10#墩为嵌入千枚岩的柱桩。经实地调查发现，由于受海潮倒灌的影响，该桥桥墩桩基钢护筒已严重锈蚀，桩柱混凝土也不同程度腐蚀风化，且由于桥位附近砂船多年来不断采砂，河床降低，使得原桩基础外露，有效桩长减小，危及桩基础的稳定性。需要对桥墩进行防腐处理和基础加固处理。
二、现场调查
根据现场调查发现从钦州台算起（以下同）2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#墩位处河床底高程分别是-3.5M、-5.0M、-5.8M、-6.5M、-7.5M、-7.0M、-5.5M、-3.0M（假设系梁底标高为0.00M），而最高潮位高程是+1.4M，同时以围堰顶须高出最高潮位不小于0.5M的不利工况来考虑，同时各墩位处还有0.5~3M厚的砂砾强渗水层等不利因素，考虑到汛期将至，筑岛围堰、沉井等施工安全难以保证，且施工时间长，对河道的影响大等诸多不利因素，最后采用锁口钢管桩围堰施工。
三、技术标准
本项目按三级公路标准设计，主要技术指标如下：
1、环境作用等级：基础部分采用D级，桩柱部分采用E级
依据《公路工程混凝土结构防腐技术规范》 JTG/T B07-01—2006
2、设计基准期：50年
3、加固部分设计荷载：加固部分设计荷载仍维持原标准汽—15。
四、桥位区地形、地质及水文概况
桥位区位于广西钦州市黄屋屯乡，距钦州市13公里，根据业主提供的旧桥设计说明书可知，该桥位于茅岭江上，其下游约20公里处汇入钦州湾，黄屋屯以上的主要支流有小董河、大寺江等，发源于十万大山，主流长约100公里。由于该桥位于近海处，桥位处的水位受到海潮的影响，一般每天的水位在海潮作用下起落差约2~3米。
桥位原设计提供地层可分为两大层，即第四系全新统覆盖层及志留系连滩群第三组地层。
五、病害分析
我院在设计时聘请潜水员对水下墩柱做过实地检查，各墩柱均有不同程度的腐蚀情况，再结合南宁航务工程处第一施工处提交的《钦州市黄屋屯大桥桥墩基础水下检查及水下摄影工程检查报告》，我院组织专家观看水下摄影录象，共同研究分析黄屋屯大桥桥墩病害成因，一致认为该桥病害严重，需要紧急处理，随后展开对黄屋屯大桥维修方案的探讨。
病害分析如下：
1、桥墩施工时，水下部分施工控制难度大，留下隐患。
2、该河段采挖砂石现象严重，河床标高降低明显，平均降低5m。
3、桥墩受海水侵蚀，贝壳类寄生生物对墩柱侵蚀部位的蚕食。
4、河流夹杂物（特别是山洪爆发时夹杂物）对墩柱的冲刷和撞击。
六、设计及施工要点
设计要点
1、本桥设计采用高程为假设高程，假设各桥墩系梁底标高为H=0.000m。本桥针对施工期间做了临时支撑设计。
2、本桥采用钢管锁口桩围堰以确保水下施工安全。
3、桩柱钢筋砼的净保护层为6cm和8cm，混凝土强度等级，桩柱采用C45（最大水胶比0.40，最小胶凝材料用量不应小于340kg/m3）。
4、本桥1号、2号桥墩基础已经是扩大基础，受腐蚀和破坏不算严重，因此只对其进行外包30cm厚C45耐海水混凝土进行防腐处理，加固结构钢筋植入扩大基础50cm。3~10号桥墩基础为桩基础，除受腐蚀风化较严重外，由于采沙使得河床降低，危及桩基础稳定性，所以除需进行防腐处理外，在原桥墩桩柱外包一层厚50cm的耐海水混凝土，加固结构钢筋与原桥墩钢筋主筋焊接，通过对原墩桩植入锚杆钢筋来增强新旧混凝土之间的连接。
（二）施工要点
施工工艺及质量标准应严格按照《公路桥涵施工技术规范》、《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG/T J23—2008）、《公路工程质量检查评定标准》及有关技术要求进行，同时还应注意以下几点：
1、在加固桥墩桩柱时，应拆除原有钢护筒，充分清除已风化及腐蚀的旧砼，清洁原桥墩桩柱表面，以便新浇筑混凝土和旧混凝土的良好结合。施工时，开挖基坑至裸露出原桥桩柱后应由设计代表和监理检查同意后方可进行外包砼施工。
2、桩柱和基础砼的钢筋必须经过准确定位，C45砼最大水胶比0.40，最小胶凝材料用量不应小于340kg/m3 ，砼拌和时不能用含海水的河水作为配制耐海水混凝土的拌和用水，而应采用不含海水的河水、地下水或城市供水系统的水。并应注意水中的氯离子含量不大于200mg/L，硫酸盐含量不大于0.22%，水的PH值应大于4。
3、为了保证施工期间的安全，桩基修补加固施工时，在新浇注混凝土强度达到设计强度80%之前桥上严禁通车。施工应逐墩进行，并及时回填夯实。不允许同时进行 2个以上的桥墩开挖。
4、应逐墩进行有效风缆支护，保证桥墩横向稳定性，为了保证施工的安全，不允许在大风季节施工。同时应按支撑图，进行临时支撑，确保施工的安全。
5、本设计中的3#~10#开挖底面标高为假定标高，施工时应安排业主、监理、设计等有关人员现场确定地基情况，经一致同意后可根据实际情况做相应改动，但需要保证基础是以中风化泥质砂岩作为持力层，施工中发现地质情况与设计不符，应及时组织有关人员前往处理。
6、在临时支撑做好后方可进行基坑开挖，基坑回填土回填完毕压实后方可拆除临时支撑。
7、基坑开挖采用人工配合机械开挖的方法，禁止使用爆破。
8、雨季施工注意天气变化，防止汛期发生安全事故，确保人员、物资的安全。
9、其他未尽事宜请参照有关施工规范的要求进行。
（三）钢管桩围堰施工方法
1、施工准备将钢管桩运到工地后，钢管桩在拼组前必须对其进行检查、丈量、分类、编号，然后在距钢管顶端10cm处焊接一圈50 cm宽10mm厚的补强钢板A, 在距钢管底端30cm处焊接一圈50 cm宽10mm厚的补强钢板B。再用80x50mm的角钢在钢管两侧焊接锁扣A和锁扣B，同时对两侧锁口用一块同型号长2～3m的短桩作通过试验，以 2～3人拉动通过为宜，或采用卷扬机拖拉。插打钢管桩之前须检查振动锤。振动锤是打拔钢管桩的关键设备，在打拔前一定要进行专门的检查，确保线路畅通，功能正常。且功率达到40KW以上，而夹板牙齿磨损不宜太多。
2、第一层支承设置在插打钢管桩前需设定位桩及定位横梁。定位桩采用φ180x10mm钢管桩，定位桩根据设计图纸坐标打入千枚岩中。定位横梁延旧桥桥墩外侧四周，距旧桥墩边沿 1m处布置，也是钢管桩围堰的第一层围菱支护，采用20#工字钢。定位横梁的位置须严格遵照设定的标高布置。定位横梁安放在定位钢管四周侧，与钢管相连接，四角设两道20#工字钢的斜撑，斜撑与横梁呈45度夹角，采用焊接固结连接，然后安装纵向φ273x8mm内支承钢管，钢管支承两端头处加焊钢板作为支承面，直接 支撑在定位横梁上，钢管与横梁连接设一定的加劲块。
3、钢管围堰施工不设水上平台，采用2艘200吨级以内带吊车的驳船做移动平台，施工时注意相关规定。
4、插打钢管桩在第一层定位支承安装完成后即可进行插打钢管桩施工。
在插打过程中，加强测量工作，发现倾斜，及时调整，为保证插桩顺利合拢，要求桩身垂直，并且围堰周边的钢管数要均分，在整个钢管桩围堰施打过程中，开始时可插一根打一根，即将每一根钢管桩打到设计位置，到剩下最后一部分时，要先插后打，若合拢有误，用倒链或滑车组对拉，使之合拢。合拢后，再逐根打到设计深度，在整个钢管桩插打过程中必须保证合拢密实，以防漏水。
在施工过程中，钢管桩如需拼接时，两端钢管桩要对正，可先在一端上面焊接一块限位板然后将另一端缓缓放下并进行对焊，再焊接加强板。焊接时必须保证焊接面平整且焊缝有足够厚度。插打钢管桩要充分采取止水措施，以防钢管桩围堰大量漏水。
5、钢管桩围堰抽水及安装内支承，安装内撑与抽水交替进行。
第一次抽水后水面达到第一层支承底4m以下即可安装第二层内支承。安装第二层内支承前先按确定的标高位置在钢管桩内壁焊上三角托架，托架采用钢板。安装托架一定要采取措施保证顶面位于同一水平面上。然后安装20#工字钢内支承横梁及斜撑，最后安装纵向钢管支撑，安装方式同第一层内支承。第二层内支承安装完成后，然后进行第二次抽水，接着进行第三层支护，最后进行第三次抽水，第三次抽水要全部将钢管桩围堰内的水抽干。以上边抽水，边用止水胶堵塞围堰钢管间的接缝，防止漏水。钢管桩围堰抽水过程中要加强钢管桩的止水堵漏措施。
6、围堰完毕一个桥墩后，可以开始第二个桥墩的围堰钢管插打工作，桥墩外包加固施工只能逐一施工，在新浇注混凝土强度达到设计强度80%之前，禁止开展第二条墩的加固施工。
7、钢管桩围堰插打结束后将围堰内水抽完后，进行基底处理。
按设计标高开挖基坑，同时在外包部分超挖10cm，并将基底松散和软弱的土体或风化层清除。基底处理满足设计后，用C20素混凝土回填。达到其强度的50%后，即可进行桥墩外包施工。
8、内支承拆除与拔桩，待围堰中的桥墩施工完毕后，在新浇注混凝土强度达到设计强度80%之后，先拔出定位钢管，再将内支承从下往上依次分次拆除。拆除最下层支承时在桥墩与钢管桩间回填沙，然后拆除各层内支承，拆除支承的同时，往围堰内注水，减小外围水对围堰钢管的压力。最后拔除钢管桩。拔桩时，先略锤击振动各拔高1～2m，然后依次将所有钢管桩均拔高1～2m，使其松动后，再挨次拔除，对桩尖打卷及锁口变形的桩，可加大拔桩设备的能力，将相邻的桩一齐拔出。
七、结语
经实践检验，本围堰设计方案的特点有：施工方便，适用于各种地质、地层；围堰形状可以根据需要任意调整，适合各类基础施工；施工速度快，对河道影响小。本项目的实施将为我区类似旧桥维修项目的设计提供借鉴。
参考文献：
[1]《省道S311线钦州至洞利公路黄屋屯大桥旧桥维修工程一阶段施工图变更设计》，广西区林业勘测设计院。
[2]《钦州市黄屋屯大桥桥墩基础水下检查及水下摄影工程检查报告》，南宁航务工程处第一施工处。