桥梁桩基础压入钢套箱处理技术研究

张华

（上高县国有资产服务中心，江西 宜春 336400）

0 引言

在日常桥梁工程养护施工中，一些水下钻孔灌注桩会出现病害，尤其是基础和立柱的连接处，直接影响工程的正常运行。如果河流水位相对较浅，则可以通过土石围堰的方式进行处理，但是该施工方式难度较高，且会影响技术结构的稳定性和安全性。针对水位较深或病害严重的部位，以及受到潮汐水位影响较大的区域，施工工艺更加复杂。因此，在面对这种情况时，选择适当的施工技术并明确施工方案非常重要。传统的土石围堰方法需要较大的操作空间，不仅会占用航道，还会影响施工效果，因此需要探索其他施工技术。

该研究着重解决桥梁桩基长期受潮汐水流冲刷而引发的病害，以确保周边码头的正常通行，在操作空间有限的情况下，传统施工方式难以满足要求。因此，本文引入压入钢套箱处理技术，该技术可以增加桩基础结构的截面积，从而提高加固效果，达到运行安全性标准。

1 压入钢套箱处理技术原理

在应用压入钢套箱处理技术之前，需要对该技术的施工原理进行分析。该方法通常是通过钢管拼接形成空心圆柱体，将其设置在桩基础结构的外侧，然后在套筒和桩基础内部填充混凝土砂浆材料，以提升结构性能。压入钢套箱处理技术有效地避免了水流冲击对桩基础的不利影响，具备较高的承载能力，并提升了桩基础结构的质量。施工周期相对较短，成本较低，因此在深水部位桥梁桩基础加固施工中具有明显的优势。

在套筒和桩基之间灌入混凝土砂浆材料，可以提高结构的性能并避免离析，还能够预防水源污染问题。因此，在水下桥梁加固施工中，压入钢套箱处理技术具有重要的价值和意义。在现场施工过程中，采用静力压入方式，通过多节段拼接的钢管制作并设置反力架辅助作业，将其固定在加固结构的周边，静力压入确保结构反力达到平衡。然后将压入装置安装到加固位置以上，并与反力架进行焊接连接。通过压入装置提供足够的压力，直接将钢管压入桩基的位置上。

在施工过程中，应使用千斤顶进行操作，并根据需要及时调整施工位置，以确保结构施工效果合格。在第一节钢管压入施工位置后，及时进行下一节钢管的拼接焊接，然后再次压入施工，确保达到设计标准的要求[1-3]。

2 桥梁桩基础压入钢套箱技术应用

2.1 准备工作

施工前，需全面勘查现场环境，并结合水下桥梁桩基础的结构形式选择合适的施工方案。然后利用航道挖泥船对该区域进行河道疏浚以及清淤施工，对现场进行整平处理，为后续施工提供基础条件。同时，尽可能增加航道断面尺寸，防止施工对船舶正常通行造成不利影响。

在搭设施工平台阶段，首先在河岸和河床上设置满堂支架，以确保材料和机械设备的运输，为现场施工创造良好条件。随后，进行反力架的制作，并同时加工钢套箱。钢套箱直径为5m，采用钢板和型钢焊接制作，每根桩体需要制作6m 长的钢套箱。为保障施工顺利进行，采取分解的施工方式，每个单一结构的长度控制在0.5m。在钢套箱的加工过程中，严格控制各个结构的尺寸，特别对边角部位进行精细打磨处理，以确保现场结构的无缝契合和稳固性[4-6]。

2.2 反力架安装

在现场安装过程中，首先需要在加固基础的墩柱表面安装抱箍，以摩擦力作为上部支撑作用力。连接过程中采用螺栓进行抱箍连接，以满足结构整体性的标准要求。反力架抱箍采用两片钢板拼接制作，其高度应超过30cm。通过螺栓进行连接，在上部使用U形螺栓进行井字形连接，该结构的性能和质量合格，具备较高抗弯承载力，投入使用后不会出现变形、损坏等严重的问题。

2.3 钢套箱下沉与封底

反力架安装完成后，需要进行下沉钢套箱和封底施工。

首先，钢套箱的下沉是桥梁桩基础施工中的重要步骤。为保证下沉施工的顺利进行，施工人员使用手拉葫芦和千斤顶相结合的方法，将预制的钢套箱逐步安装到规定的位置上。在水下进行结构拼装施工时，由于操作空间有限，手拉葫芦和千斤顶的协作可以确保施工现场不受干扰，同时保证钢套箱准确下沉到预定位置。在进行钢套箱下沉施工时，施工人员需要密切配合，严格控制下沉速度和位置，防止倾斜和侧滑现象的发生，以确保钢套箱的垂直度和水平度。同时，对下沉过程进行实时监测，及时调整支撑设施，保证钢套箱安全准确地下沉到预定的桩基位。

其次，封底施工。在封底作业开始之前，需对底板结构质量进行全面检查，及时清理附着物和杂质，确保不影响施工。此外，还需确保混凝土和钢套箱有良好的凝聚力，以符合工程要求。封底作业过程中，选择潮汐影响相对较小的位置进行混凝土浇筑，以快速完成结构封底施工。一般而言，封底结构的厚度不少于50cm。若在封底前发现河床部位有较严重的冲刷，应采用回填土对围堰外侧进行夯实。待混凝土初凝后，根据水位变化采取适当的调整措施，以确保水头压力在合理范围内，从而一次性完成封底结构施工。

2.4 空洞问题的处理

在桥梁桩基础压入钢套箱处理技术中，封底结构施工完成后，必须及时处理空洞问题，以确保围岩内部的排水符合工程要求，同时不影响桩基础结构的性能。

首先，施工人员应对封底结构进行全面检查，细致查找可能存在的空洞问题。在检查过程中，重点关注混凝土填充区域，以及套筒与桩体接触的部位，确保结构完整性和紧密性。如发现空洞问题，需要立即予以处理，以避免后续施工带来的影响。

对于深度较浅、面积较小的空洞缺陷，施工人员可以采用人工涂抹水泥砂浆的方式进行封堵处理。先清理空洞部位，确保表面无尘、无松散物质，然后用水湿润空洞周边，增强黏结性。之后，将水泥砂浆均匀涂抹至空洞内部，用木块或工具进行振实，确保充实填充，并使其与周围混凝土结构紧密连接。待水泥砂浆干燥后，进行表面修整，确保与周围结构平整一致，以达到封堵效果。

对于严重的空洞问题，需要进行混凝土修补施工。先将空洞部位彻底清理，将松动、破损的混凝土剔除，确保表面干净。然后，将混凝土修补材料与水按比例混合，形成均匀的修补浆料。将浆料均匀涂抹到空洞内部，用振捣棒进行振实，确保修补材料充分填充，与周围混凝土结构紧密黏结。修补后，要及时进行表面修整，使修补区域与周围结构平整一致。

其次，在封底结构施工后，施工人员应认真记录和监测封堵效果，并定期进行巡检。如有新的空洞出现，需要及时处理。同时，施工人员应严格按照工程规范和设计要求进行施工，确保每一道工序的质量。在施工过程中，要注意施工材料的质量，确保施工环境整洁，避免外界因素对施工质量的影响。

2.5 钢筋笼与模板的安装

第一，在安装钢筋笼前，需要安装模板，一般情况下，使用的钢模板厚度不少于5mm，以确保模板的强度和稳定性。运输钢模板至施工现场后，必须对其表面进行全面清理处理，清除油污和杂质，以保证模板表面的光滑和平整。然后，在模板表面涂抹隔离层，防止浆料渗漏和黏结，以保证混凝土的质量[7-9]。

第二，在模板安装前，施工人员需进行模板预拼装和编号，以确保模板能够准确地组装在预定的位置上，为后续施工提供便利。模板的安装采取分片安装的方式进行，使用反力架的导链进行吊装施工。同时，为保证施工精度，需安排专人现场指导，以确保模板的准确定位和水平安装。

第三，模板安装完成后，必须进行严密性检查，确保模板之间无漏浆情况。检查时，应仔细查看模板之间的连接处，确保密封性良好，以防止混凝土浆料渗漏和流失。如有发现漏浆情况，应及时采取措施加以修补，保证混凝土的浇筑质量。

2.6 混凝土灌注管理

混凝土灌注施工是一个关键环节，直接影响结构的整体性能，因此需要高质量地进行混凝土灌注施工。根据工程要求，选择C50 强度以上的混凝土开展施工作业。灌注结束后，桩体结构直径不少于180cm。为避免在浇筑过程中出现空洞、气泡、麻面等质量问题，灌注环节保持缓慢匀速进行，注浆压力不少于0.1MPa。待混凝土灌注完成后，要及时洒水养护，禁止敲击模板以免损坏结构。现场灌注作业过程中，要加强对混凝土强度、位置、垂直度、加固厚度等方面的检查，确保符合设计标准。

灌注施工是压入钢套箱处理技术的重要工序，切实提升灌注混凝土施工水平，才能保证结构的性能符合要求。在混凝土材料配置过程中，适量添加碎石材料可以提升桩基础结构的稳定性。碎石加入比例一般为砂浆材料的20% 左右，并需在现场进行试验检测，即将砂浆浇筑到模具内，进行7d 和28d 的试验。钢套箱混凝土灌注的环节应注意如下几点：

第一，加强灌注顺序的控制，按照从低到高、从外到内的顺序进行灌注施工，确保连续性，并加强灌注高度的检测，以符合设计标准。

第二，灌注砂浆时应进行全面检查，尤其是表面质量，同时做好各项记录工作。灌注过程通过导管进行，确保混凝土的均匀性，不会因为落差过大而影响结构的性能。

第三，通过搅拌机和砂浆泵进行现场作业，保证砂粒直径和含泥量在合理范围内，以免发生堵塞，确保灌注质量符合规定。

第四，在水流较急的部位，对水下混凝土施工要进行严格的控制，特别是灌注施工过程。防止混凝土发生离析现象，是保证水下混凝土结构质量性能合格的关键。在施工中，要确保混凝土的均匀性和稠度，避免水流对混凝土的冲刷和影响，采取合适的措施，如增加灌注压力、使用减水剂等，以保证混凝土的凝结和固化。

另外，在混凝土配置过程中，也要确保混凝土具备较高的抗分散性，不受现场施工环境的影响。混凝土的配置要严格按照设计配方进行，选用优质的原材料，确保混凝土的强度和耐久性。同时，还要注意混凝土配置过程中的污染问题，避免对水环境造成不良影响。采取合理的措施，如采用环保型添加剂和清洁生产技术，以降低施工过程中的污染排放[10-12]。

3 施工环节的监督管理

桥梁水下桩基础施工的过程中，各个元件需分别制作，然后运输到现场进行吊装施工，形成整体施工结构。钢套箱内混凝土灌注施工环节中应严格按照施工工艺流程进行现场作业，以保证混凝土结构的质量合格。在现场施工环节应做好下述几个阶段的控制措施：

第一，水上和水下作业时，需按照规定的操作标准和施工工艺流程对设备进行检修和维护处理，防止因为设备故障对施工质量和效率产生不利影响。

第二，现场焊接过程中，应加强焊接工艺的控制，确保焊接质量合格。水下操作时，如果遇到障碍物，应及时清理。

第三，钢套箱的不同接头部位应选择合适的处理工艺，以确保结构密封效果合格。在连接位置处螺栓连接的性能必须符合紧密性标准，以避免发生泄漏。钢套箱水下安装前，需要对河流水位、水下情况、河床情况等进行全面勘查了解，掌握水文地质条件，制订合理的施工工艺方案，以确保现场施工顺利进行。施工过程中，应积极与当地的水文和地质部门进行交流，确保钢套箱加固施工不受影响。

4 结语

总之，桥梁桩基础压入钢套箱处理技术作为深水部位桩基础加固的一种有效方案，在施工环节采用科学施工方案和严格的质量控制措施，能够在保证施工安全的前提下，有效提升桥梁桩基础的质量和承载能力。该技术通过钢套箱的拼装和下沉，形成稳固的加固结构，有效避免水流冲击对桩基础的不利影响，为深水部位桥梁桩基础施工提供可行有效的解决方案。在今后类似工程开展时，需要按照项目需求对施工方法进行比选，同时积极引入高性能的材料与先进的技术，为桥梁工程的安全运行和使用提供保障。