公路桥梁施工柔性止防水技术

2022-03-13王旭平

黑龙江交通科技 2022年12期

王旭平

(山西路桥第一工程有限公司,山西太原 030006)

0 引言

在大型桥梁建设的过程中下部结构一般会选择预制墩体预制承台和钢管混合桩等各项方案。为了降低基础止水率带来的影响，保证场地，水域纳潮排洪和日常的航道灌输，需要结合承台结构保证有效的工程方案，使其符合有效的标准。该桥段位于水文气象条件相对复杂的地区，经常面临着波流力对墩台装配位置的整体影响；水平面和承台顶面要处于平齐的状态，可以有效防止外部因素带来的影响；由于工程设计的转换程序相对较多，加上较长的施工期限，使得止防水结构出现较大的安全隐患；止防水结构需要承受15 m高的水头压力，还要适应施工过程中的精准度控制；在波浪的作用下，承台和桩体之间会出现较大的运动幅度。为了打造良好的施工环境，确保整体的施工安全，在桥梁设计过程中选择填芯钢箱柔性止防水结构和技术。

1 柔性止防水技术简介

作为一种全新的止防水方法，柔性止防水是非常关键的，可以通过弹性材料实现形变，更好地适应承台和专间的运动状态，保证专业橡胶囊充气膨胀过程中完成各项操作，实现桩基和承台空隙的全面释放。柔性止防水可以进一步对当前的整体和分离型止防水结构进行处理。从整体型的柔性止防水结构来看，一般是由速凝砂浆、充气结构、预制配支槽等各项单元共同构成的。建筑施工过程中，承台是其中的关键部分，可以方便后期的承台和胶囊的整体置放和处理。这种操作具有较高的便捷性，但是在装配过程中很容易与钢筒桩之间形成碰撞而造成胶囊的损坏。尤其是在钢筒桩沉桩的精度上面，有了更加明确的要求。分离型的柔性止防水结构是由充气结构、胶囊连接机构、千斤顶提升机构等不同的配件构成的。整体的精确度相对较低，能够更好地适应承台和桩间之间的极限误差，通常情况下可以采用胶囊弹塑性形变来适应承台和桩底之间的相对运动，但是整体的操作过程相对复杂，增加了内部的渗水通道概率。结合止防水作业的操作难度与基本特征，本次工程大桥所设置的承台选择的是柔性的分离型止防水方案。

2 填芯钢箱柔性止防水技术验证试验

2.1 填芯钢箱分离型柔性止防水方案

(1)填芯钢箱：胶囊装配置放的载体是填芯钢箱，是由钢筋混凝土以及钢梁共同组成的，一般整体的浮力超出重力的一半以上。(2)胶囊：分离型止防水结构胶囊和整体的止防水结构胶囊，具有相同的工作原理，只是规格大小存在差异，需要在20 m水头下的小胶囊坑内部进行处理，才能够符合相应的施工要求。(3)P型止防水带：钢浮体顶面外圆的P型止防水带上，需要通过外部的压力施加使其出现形变，进而达到良好的构造效果。(4)充气结构：充气结构和整体型止防水结构之间存在紧密的联系。(5)连接机构：4根20 mm的螺纹钢筋和钢筋连接器共同组成了连接机构，其主要核心是为了能够将领取机构和填芯钢箱进行有效的连接，保证在初次置放钢箱时可以达到临时固定的目的。(6)牛腿结构的安装：选择普通螺栓对牛腿结构进行固定，主要是为了后期的顶举结构提供更多的支撑平台。(7)顶举机构：一般是由千斤顶形成的一种有效的顶举机构，为承台和钢管壁之间的止防水提供有效的负荷力。

2.2 质量功效检测

由于外部工作环境相对特殊，止防水设备在正式施工之前，施工人员要对其质量进行细致的检测。除了胶囊功效实验之外，还要做好止防水带的压缩试验。具体的实验方法是：江南完成充气之后要做好密封重建的测试，然后向顶部进行施压处理，了解当前的施工水头，截割之后给胶囊内部注水，如果水面没有气泡冒出，说明整个胶囊的止防水效果相对良好。

2.3 试验验证

(1)胶囊检测试验

①止防水效果验证试验：根据实验结果可知等到胶囊内部的气压增加到0.3 MPa，基本上达到了止防水的基本要求，但依旧会出现一定量的气泡。如果整体的气压增加0.4 MPa时，止防水效果达到最佳状态。

②误差适应性：考虑到钢管壁和钢箱的空隙相对较小，并且在胶囊充气之后为了更好地适应钢筒桩，因此不需要进行误差的适应性检测。

③胶囊浮抗试验：从实验结果可知，下浮抗常数已经达到了整体的止防水结构的胶囊浮抗常数，由于后者的底面受到海水作用力相对较大，因此存在一定的数据差异。

④极限压力测试：最终所测的结果与实际的压力要求基本达到一致的状态。

(2)P型止止防水带压缩试验

对p型止防水带加工之后，防渗的支护需要截取一小段进行检验，根据实验结果，可知防渗带为5 mm的压缩量时，整体的负荷量会达到1 750 N，触接长度为24 mm。由此可知，整体的模拟效果较好，可以通过技术实验现场进行重点考虑。

3 止防水技术和功效的现场验证

选择4根f2200 mm钢筒桩作为主要的结构验证对象，其中的1#和4#桩选用的是整体型柔性止防水结构，剩余的部分选用的是分离型止防水结构。

3.1 具体操作流程

(1)钢筒桩沉桩，并做好承台的预制工作；(2)装配钢板止止防水围堰的集中加工；(3)浮吊进入施工现场，完成安装；(4)固定填芯钢箱置；(5)装配、调位承台；(6)提升钢箱，对胶囊进行充气，达到良好的止防水效果；(7)抽水观察内部的气泡状况；(8)胶囊速凝砂浆，实现最终的效果；(9)缝焊缝剪力键，达到体系转变的目的；(10)开展后续作业。

3.2 控制关键工序具体方案

(1)填芯钢箱加工精度：坚持一定的原则，对分离型填芯钢箱进行全面的精度提升处理，保证设计的平度低于3 mm，规格精度低于2 mm。(2)P型止防水带性能：在处理横向的止防水操作时，充分发挥压缩、止防水带的有效优势，根据实验可知，P型止防水带具有良好的效果，能够消除外部因素的影响，同时还会在凹槽内部加入橡胶带。(3)提升填芯钢箱：等到所有的承台装备就位之后，需要做好立马的处理操作，尤其是在施工的过程中合理控制整体的拉力，保证有效的高度完成横向止防水。

3.3 现场验证止防水功效

柔性分离型止防水结构现场的施工步骤如下。

分离型柔性止防水结构钻孔具有良好的止防水效果，对于整体性柔性止防水结构来说，由于制备时间相对较短，因此很难形成有效的模具，施工过程中选择的是手工制备的胶囊，而因为自身的原因造成严重的漏水问题，甚至会引起墩台的局部受损。分离型刚性止防水计划的启用能够达到良好的止防水效果，通过后期的观察可知柔性，分离型止防水方案可以适用更多复杂的环境，为不同的施工提供安全有效的操作背景。从整体上来说，分离型止防水结构更好地适用于当前的多变状况，进而达到有效的止防水施工效果。