基于PVC复合模板的桥梁水下结构免围堰快速加固方法.pdf

本发明公开了一种基于PVC复合模板的桥梁水下结构免围堰快速加固方法，具体步骤分为：施工平台搭设、水下桩基表面处理、FRP玄武岩网格安装、PVC复合模板安装、混凝土浇筑。本发明基于PVC复合模板代替传统定型钢模板，PVC复合模板造价较低、安装时仅需人工配合即可完成的优势，在此基础上提出适于实用的新的技术方案，提高施工人员的安全性，保证施工的质量，缩短工期，节约投入成本。

权利要求书
1.  一种基于PVC复合模板的桥梁水下结构免围堰快速加固方法，其特征在于：具体加固步骤如下：
I、施工平台搭设
在圆形桥墩(2)的外侧利用钢管、扣件搭设回字形脚手架平台(1)，宽度130cm，脚手架平台(1)的内侧距桥墩(2)的最近点为50cm，脚手架平台(1)内孔的纵向宽度为220cm，脚手架平台长和宽的尺寸均为480cm；
II、水下桩基表面处理
a、病害情况核实
施工前，首先对水下桥墩桩基的病害情况进行核实；
b、水下桩基表面处理
水下桩基处理主要包括两个方面：一是对桩基表面进行处理；二是对桩基底部周围河床进行平整；
桩身加固前对对桩身表面进行清理；
检查桩身表面外漏钢筋，对外露钢筋除锈处理；
桩底处理；
c、FRP玄武岩网格安装
水下桩基表面处理工作验收完毕后，方可进行FRP玄武岩网格(4)的安装工作，FRP玄武岩网格运至现场后，将其围绕在桩身四周，利用扎丝将其绑扎成直径1.7m的圆柱形，周长5.34m；FRP玄武岩网格，单个网格尺寸为10cm×5cm，整体尺寸为1×6m，共需三块FRP玄武岩网格横向搭接制成FRP玄武岩网格笼，每块FRP玄武岩网格横向围绕桩身一周，竖向搭接长度70cm，横向搭接长度10cm；搭接区域内所有网格节点均采用扎丝绑扎牢固；
在FRP玄武岩网格笼上每隔一段距离绑扎限位器(3)即混凝土垫块，限位器(3)的竖向间隔为0.8m，横向间距0.8m，以环绕桩身方向等间距布设为宜；限位器采用预制混凝土垫块，尺寸10×5×10cm，作为FRP玄武岩网格与 PVC复合模板的限位装置；以防FRP玄武岩网格与桩身、PVC复合模板间的空间过小，设置紧贴在一起；
玄武岩网格安装完成后，即可下水就位；
d、PVC复合模板安装
根据病害情况、FRP玄武岩网格水下结构确定PVC复合模板(6)采用1.0cm厚PVC板制成内径1.9m高3m的圆柱型模板；为方便拼装，将PVC复合模板分成四块高1.5m半圆柱型模板，各半圆柱型模板采用PVC板条制成的法兰配合高强螺栓进行连接，为加强PVC复合模板的刚度，在模板外侧每隔30cm设置一道铁皮带；
PVC复合模板采用工厂预制，预制完成后，首先进行拼装验收，验收完毕后经物流运输至施工现场备用；
待桥墩FRP玄武岩网格就位完毕后，即可进行PVC复合模板的现场拼装；
首先采用人工配合手拉葫芦、钢丝绳将首节PVC复合模板在施工平台上就位，利用高强螺栓、垫片将首节PVC复合模板拼装完成，并将铁皮带拧紧在首节PVC复合模板的外侧；拼装完成后保证首节模板的顶面为同一水平面，以利于第二节PVC复合模板的拼装；
将首节PVC复合模板沉入水中，直至其顶面位于施工平台下沿为止，方便第二节PVC复合模板的拼装；利用人工将第二节PVC复合模板搬到首节PVC复合模模板上方，对齐横向连接法兰的螺栓孔，穿入螺栓后拧紧螺栓，再进行竖向连接法兰的连接工作；
第二节PVC复合模板拼装完成后，即可进行整个PVC复合模板的拼装验收工作；验收完毕后，进行PVC复合模板的入水就位工作；
PVC复合模板入水时，利用铁片制作四个吊点对称布置在第二节PVC复合模板外侧的中上部，通过手拉葫芦起吊下沉、潜水员的水下引导，使其能避开玄武岩网格及混凝土垫块顺利沉入水底就位；采用草袋包裹级配碎石等重物在 PVC复合模板底部将模板埋住，防止浇筑混凝土时跑浆，埋置深度以30～40cm为宜，草袋内外埋设两层；
PVC复合模板就位完毕，经水下检查，验收后，即可进行水下混凝土浇筑工作；
e、混凝土浇筑
灌注的混凝土采用水下不分散混凝土；
混凝土拌合采用混凝土搅拌机进行拌合，每组拌合时间约10min；
混凝土灌注采用水下灌注法，利用10cm×4m的PVC管配合PVC漏斗、接头等制成水下灌注导管；将导管I和导管II分别插入模板内侧、FRP玄武岩网格外侧的桩基加固区域，导管底距河床10cm；首先对模板内浇筑区域进行封底浇筑，浇筑高度10～15cm，以防整体浇筑时，基底承受压力过大，造成模板底部翻浆、模板开裂现象的发生；
封底浇筑完成12h后即可进行正式浇筑；考虑到水下不分散混凝土的水中流动性、自密实性，正式浇筑采用双导管水下灌注法，即将两套导管对称布置在桩基外围，同时进行灌注；
拌合好的混凝土经自制拌料斗底部的圆孔流入PVC漏斗，经PVC管灌入水下桩基加固区域；
灌注过程中，根据混凝土灌注量、导管埋深情况，对导管进行拔管、截短处理，使混凝土埋深不大于1.5～2m；
混凝土浇筑至设计高度后，缓慢向上拔起导管，直至导管地面略低于混凝土面，缓慢浇筑混凝土直至水下混凝土溢出PVC复合模板；再拔出导管，依靠混凝土自身流动性、自密实性，完成水下自流平后，潜水员对PVC复合模板顶面、外部的混凝土进行清理，使新浇筑的混凝土表面平整、模板外侧清洁；
养生；混凝土浇筑完成后进行养生，待混凝土强度达到一定程度后方可拆模检查；
浇筑过程中，在拌合好的混凝土中现场制作混凝土试件，现场同步条件下养生，待施工完成后7d将试件带回实验室进行标准养护，并进行7d、28d混凝土强度实验。

说明书基于PVC复合模板的桥梁水下结构免围堰快速加固方法
技术领域
本发明涉及一种桥梁水下结构免围堰快速加固方法，尤其涉及一种基于PVC复合模板的桥梁水下结构免围堰快速加固方法，属于水下工程施工技术领域。
背景技术
目前，国内水下桥梁墩身、桩基的加固大部分采用传统的围堰抽水、钢模板浇筑砼施工工艺，围堰抽水需大量的施工工期，约占总工期的60％，且围堰费用较高、施工危险性很大；墩身、桩基加固采用的定型钢模板虽可重复利用，但单套模板造价高、安装时需机械配合，水上作业时对施工平台的面积和承载力要求较高。
发明内容
为了解决上述问题中的不足之处，本发明提供了一种基于PVC复合模板的桥梁水下结构免围堰快速加固方法。
为解决以上固定问题，本发明采用的解决方案是：一种基于PVC复合模板的桥梁水下结构免围堰快速加固方法，具体加固步骤如下：
I、施工平台搭设
在圆形桥墩的外侧利用钢管、扣件搭设回字形脚手架平台，宽度130cm，脚手架平台的内侧距桥墩的最近点为50cm，脚手架平台内孔的纵向宽度为220cm，脚手架平台长和宽的尺寸均为480cm；
II、水下桩基表面处理
a、病害情况核实
施工前，首先对水下桥墩桩基的病害情况进行核实；
b、水下桩基表面处理
水下桩基处理主要包括两个方面：一是对桩基表面进行处理；二是对桩基底部周围河床进行平整；
桩身加固前对对桩身表面进行清理；
检查桩身表面外漏钢筋，对外露钢筋除锈处理；
桩底处理；
c、FRP玄武岩网格安装
水下桩基表面处理工作验收完毕后，方可进行FRP玄武岩网格的安装工作，FRP玄武岩网格运至现场后，将其围绕在桩身四周，利用扎丝将其绑扎成直径1.7m的圆柱形，周长5.34m；FRP玄武岩网格，单个网格尺寸为10cm×5cm，整体尺寸为1×6m，共需三块FRP玄武岩网格横向搭接制成FRP玄武岩网格笼，每块FRP玄武岩网格横向围绕桩身一周，竖向搭接长度70cm，横向搭接长度10cm；搭接区域内所有网格节点均采用扎丝绑扎牢固；
在FRP玄武岩网格笼上每隔一段距离绑扎限位器即混凝土垫块，限位器的竖向间隔为0.8m，横向间距0.8m，以环绕桩身方向等间距布设为宜；限位器采用预制混凝土垫块，尺寸10×5×10cm，作为FRP玄武岩网格与PVC复合模板的限位装置；以防FRP玄武岩网格与桩身、PVC复合模板间的空间过小，设置紧贴在一起；
玄武岩网格安装完成后，即可下水就位；
d、PVC复合模板安装
根据病害情况、FRP玄武岩网格水下结构确定PVC复合模板采用1.0cm厚PVC板制成内径1.9m高3m的圆柱型模板；为方便拼装，将PVC复合模板分成四块高1.5m半圆柱型模板，各半圆柱型模板采用PVC板条制成的法兰配合高强螺栓进行连接，为加强PVC复合模板的刚度，在模板外侧每隔30cm设置一道铁皮带；
PVC复合模板采用工厂预制，预制完成后，首先进行拼装验收，验收完毕后经物流运输至施工现场备用；
待桥墩FRP玄武岩网格就位完毕后，即可进行PVC复合模板的现场拼装；
首先采用人工配合手拉葫芦、钢丝绳将首节PVC复合模板在施工平台上就位，利用高强螺栓、垫片将首节PVC复合模板拼装完成，并将铁皮带拧紧在首节PVC复合模板的外侧；拼装完成后保证首节模板的顶面为同一水平面，以利于第二节PVC复合模板的拼装；
将首节PVC复合模板沉入水中，直至其顶面位于施工平台下沿为止，方便第二节PVC复合模板的拼装；利用人工将第二节PVC复合模板搬到首节PVC复合模模板上方，对齐横向连接法兰的螺栓孔，穿入螺栓后拧紧螺栓，再进行竖向连接法兰的连接工作；
第二节PVC复合模板拼装完成后，即可进行整个PVC复合模板的拼装验收工作；验收完毕后，进行PVC复合模板的入水就位工作；
PVC复合模板入水时，利用铁片制作四个吊点对称布置在第二节PVC复合模板外侧的中上部，通过手拉葫芦起吊下沉、潜水员的水下引导，使其能避开玄武岩网格及混凝土垫块顺利沉入水底就位；采用草袋包裹级配碎石等重物在PVC复合模板底部将模板埋住，防止浇筑混凝土时跑浆，埋置深度以30～40cm为宜，草袋内外埋设两层；
PVC复合模板就位完毕，经水下检查，验收后，即可进行水下混凝土浇筑工作；
e、混凝土浇筑
灌注的混凝土采用水下不分散混凝土；
混凝土拌合采用混凝土搅拌机进行拌合，每组拌合时间约10min；
混凝土灌注采用水下灌注法，利用10cm×4m的PVC管配合PVC漏斗、接头等制成水下灌注导管；将导管I和导管II分别插入模板内侧、FRP玄武岩网格外侧的桩基加固区域，导管底距河床10cm；首先对模板内浇筑区域进行封底浇筑， 浇筑高度10～15cm，以防整体浇筑时，基底承受压力过大，造成模板底部翻浆、模板开裂现象的发生；
封底浇筑完成12h后即可进行正式浇筑；考虑到水下不分散混凝土的水中流动性、自密实性，正式浇筑采用双导管水下灌注法，即将两套导管对称布置在桩基外围，同时进行灌注；
拌合好的混凝土经自制拌料斗底部的圆孔流入PVC漏斗，经PVC管灌入水下桩基加固区域；
灌注过程中，根据混凝土灌注量、导管埋深情况，对导管进行拔管、截短处理，使混凝土埋深不大于1.5～2m；
混凝土浇筑至设计高度后，缓慢向上拔起导管，直至导管地面略低于混凝土面，缓慢浇筑混凝土直至水下混凝土溢出PVC复合模板；再拔出导管，依靠混凝土自身流动性、自密实性，完成水下自流平后，潜水员对PVC复合模板顶面、外部的混凝土进行清理，使新浇筑的混凝土表面平整、模板外侧清洁；
养生；混凝土浇筑完成后进行养生，待混凝土强度达到一定程度后方可拆模检查；
浇筑过程中，在拌合好的混凝土中现场制作混凝土试件，现场同步条件下养生，待施工完成后7d将试件带回实验室进行标准养护，并进行7d、28d混凝土强度实验。
本发明基于PVC复合模板代替传统定型钢模板，PVC复合模板造价较低、安装时仅需人工配合即可完成的优势，在此基础上提出适于实用的新的技术方案，提高施工人员的安全性，保证施工的质量，缩短工期，节约投入成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明施工平台搭设的示意图。
图2为本发明FPR玄武岩网格布置结构示意图。
图3为本发明PVC复合模板安装。
图4为混凝土浇筑灌注平面图。
图中：1、脚手架平台；2、桥墩；3、限位器；4、FRP玄武岩网格；5、高强螺栓；6、PVC复合模板；7、导管I；8、导管II。
具体实施方式
本发明的加固流程，具体包括以下步骤：
1、施工平台搭设
如图1所示，在圆形桥墩2的外侧利用钢管、扣件等搭设回字形脚手架平台1，宽度130cm(也可按购买的木板的宽度确定)，脚手架平台1的内侧距桥墩2的最近点约50cm，脚手架平台1内孔的纵向宽度为220cm，脚手架平台长和宽的尺寸均为480cm。
2、水下桥墩基表面处理
2.1、病害情况核实
施工前，首先对水下桥墩桩基的病害(桩基混凝土破损、腐蚀，桩基钢筋外露、钢筋锈蚀、钢筋断裂，桩基缩径、冲刷掏空等)情况进行核实，并根据病害实际情况、水位实际情况，进行施工工艺调整。
以九江市北港湖水下桥墩基加固工程为例(24-1#桩)。
24-1#桥墩病害复核：(1)该桩自河床以上2m范围内2/3及50cm范围内1/3的保护层有脱落现象，最大面积20cm×30cm；(2)露筋现象普遍，纵筋处有可伸入整个手掌的缝隙；(3)箍筋腐蚀严重，有的甚至断裂；(4)桩基与桥墩交接处有错位现象，平台最大宽度25cm，最小宽度10cm；(5)河床不平整，最大高差20cm。
测量24-1#桩水下桥墩长：水面至河床高度为3.7m、3.7m、3.5m、3.65m。水面至桩顶高度为0.4m。即水下桥墩长约为3.3m
2.2、水下桥墩基表面处理
水下桥墩基处理主要包括两个方面：一是对桩基表面进行处理；二是对桩基底部周围河床进行平整。
(1)桥墩桩身加固前对对桥墩桩身表面进行清理。利用水下清理设备清除结构表面的水生生物、淤泥等杂质。
(2)检查桥墩桩身表面外漏钢筋，对外露钢筋除锈处理。
(3)桩底处理。对于桩底周边存在沟、坑等影响加固施工的情况，采用填埋方法，利用级配砂石对其行填埋压实，最后由潜水员进行找平，使桩基底部基本保持平顺。对桩基础周围散落的影响加固施工的混凝土等废弃料，加固前对水下施工作业面进行清理，清除影响施工作业的混凝土、石块等水中弃料，营造良好的水下作业环境。
2.3、FRP玄武岩网格安装
FRP：玻璃钢(Fiber Reinforced Plastic，FRP)亦称玻璃钢或玻璃钢增强塑料，是一种以高分子环氧树脂为基体，玻璃钢或碳纤维等为增强体，经过复合工艺而制成的复合材料。
(1)水下桥墩基表面处理工作验收完毕后，方可进行FRP玄武岩网格4的安装工作，FRP玄武岩网格运至现场后，将其围绕在桥墩桩身四周，利用扎丝将其绑扎成直径1.7m的圆柱形(周长5.34m)。FRP玄武岩网格(各个网格的尺寸为10cm×5cm)尺寸1×6m，共需三块FRP玄武岩网格横向搭接制成FRP玄武岩网格笼，每块FRP玄武岩网格横向围绕桥墩桩身一周，竖向搭接长度70cm，横向搭接长度10cm。搭接区域内所有网格节点均采用扎丝绑扎牢固。
(2)在FRP玄武岩网格笼上每隔一段距离绑扎限位器3(混凝土垫块)，限位器3的竖向间隔为0.8m，横向间距0.8m，以环绕桥墩桩身方向等间距布设为宜。限位器采用预制混凝土垫块，尺寸10×5×10cm，作为FRP玄武岩网格与PVC复合模板的限位装置。以防玄武岩网格与桥墩桩身、PVC复合模板间的空间过小，设置紧贴在一起。
(3)玄武岩网格安装完成后，即可下水就位。
2.4、PVC复合模板安装
(1)根据病害情况、FRP玄武岩网格水下结构加固技术确定PVC复合模板6采用1.0cm厚PVC板制成内径1.9m高3m的圆柱型模板。为方便拼装，将PVC复合模板分成四块高1.5m半圆柱型模板，各半圆柱型模板采用PVC板条制成的法兰配合高强螺栓进行连接。为加强PVC复合模板的刚度，在模板外侧每隔30cm设置一道铁皮带。模板具体形状如图3所示。
(2)PVC复合模板采用工厂预制，预制完成后，首先进行拼装验收，验收完毕后经物流运输至施工现场备用。
(3)待24-1#桥墩FRP玄武岩网格就位完毕后，即可进行PVC复合模板的现场拼装。
(4)首先采用人工配合手拉葫芦、钢丝绳将首节PVC复合模板在施工平台上就位，利用高强螺栓、垫片将首节PVC复合模板拼装完成，并将铁皮带拧紧在首节PVC复合模板的外侧。拼装完成后保证首节模板的顶面为同一水平面，以利于第二节PVC复合模的拼装。
(5)将首节PVC复合模板沉入水中，直至其顶面位于施工平台下沿为止，方便第二节PVC复合模板的拼装。利用人工将第二节PVC复合模板搬到首节模板上方，对齐横向连接法兰的螺栓孔，穿入螺栓后拧紧螺栓，再进行竖向连接法兰的连接工作。如有模板缝隙，则通过第二节PVC复合模板小量的横向转动来消除模板缝隙。
(6)第二节PVC复合模板拼装完成后，即可进行整个PVC复合模板的拼装验收工作。验收完毕后，进行PVC复合模板的入水就位工作。
(7)PVC复合模板入水时，利用铁片制作四个吊点对称布置在第二节PVC复合模板外侧的中上部，通过手拉葫芦起吊下沉、潜水员的水下引导，使其能避开玄武岩网格及混凝土垫块顺利沉入水底就位。采用草袋包裹级配碎石等重物在PVC复合模板底部将模板埋住，防止浇筑混凝土时跑浆，埋置深度以30～40cm为宜，草袋内外埋设两层。
(8)PVC复合模板就位完毕，经水下检查，验收后，即可进行水下混凝土浇筑工作。
PVC复合模板的具体技术指标：
1、圆柱形模板直径1.9m，半径0.95m，周长5.966m。制作半幅2.983+0.1＝3.083m(每侧加5cm的肋板)
2、PVC复合模板肋板连接处在两螺栓孔之间均匀布置1～2根加强PVC条，采用双面焊接。
3、如制作模板必须设置焊缝，则设置为横向焊缝，外侧均匀布置加强焊条，焊条不宜过长，需避开钢带位置。
4、高强螺栓为8.8级、直径14cm，模板上设置直径16cm的螺栓孔。
5、模板纵向每隔30cm加设铁皮带(厚3mm、宽5cm)加固，由高强螺栓连接。
2.5、混凝土浇筑
(1)、灌注的混凝土采用水下不分散混凝土，严格按照设计配合比进行配置，选用的水泥、掺合料、骨料、外加剂等配合料品质必须符合现行国家标准的相关规定，其质量要求稳定并附有品质检验证书。配合比必须满足混凝土的设计强度、水陆强度比、水下抗分散性、耐久性及施工和易性的要求，并应经济合理。
(2)、混凝土拌合采用混凝土搅拌机进行拌合，每组拌合时间约10min。
(3)、混凝土灌注采用水下灌注法，利用10cm×4m的PVC管配合PVC漏斗、接头等制成水下灌注导管。将导管I7和导管II8分别插入模板内侧、FRP玄武岩网格外侧的桩基加固区域，导管底距河床10cm。首先对模板内浇筑区域进行封底浇筑，浇筑高度10～15cm，以防整体浇筑时，基底承受压力过大，造成模板底部翻浆、模板开裂等现象发生。
(4)、封底浇筑完成12h后即可进行正式浇筑。考虑到水下不分散混凝土的水中流动性、自密实性，正式浇筑采用双导管水下灌注法，即将两套导管对称布置在桩基外围，同时进行灌注。灌注平面图如图4所示：
拌合好的混凝土经自制拌料斗底部的圆孔流入PVC漏斗，经PVC导管灌入水下桥墩基加固区域。
灌注过程中，根据混凝土灌注量、导管埋深情况，对PVC导管进行拔管、截短处理，使混凝土埋深不大于1.5～2m。
混凝土浇筑至设计高度后，缓慢向上拔起导管，直至导管地面略低于混凝土面，缓慢浇筑混凝土直至水下混凝土溢出PVC复合模板。再拔出导管，依靠混凝土自身流动性、自密实性，完成水下自流平后，潜水员对PVC复合模板顶面、外部的混凝土进行清理，使新浇筑的混凝土表面平整、模板外侧清洁。
(7)、养生。混凝土浇筑完成后进行养生，待混凝土强度达到一定程度后方可拆模检查。本次示范工程的模板不需要拆模，经检验合格后即可交付验收。
(8)、浇筑过程中，在拌合好的混凝土中现场制作混凝土试件，现场同步条件下养生，待施工完成后(约7d后)将试件带回实验室进行标准养护，并进行7d、28d混凝土强度实验。
水下不分散混凝土试件强度

发明专利采用PVC复合模板代替传统钢模板、FRP玄武岩网格代替钢筋，可方便快捷地进行水下安装作业，有效地节省了施工工期、减少了施工费用。
PVC复合模板宜可一次性使用，混凝土浇筑完成后，PVC复合模板不用拆除，在新浇筑混凝土表面形成新的保护层，防止水流对混凝土的再次冲刷或侵蚀。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。