公路养护工程创新大赛一等奖：中小跨桥梁水下桩基础病害加固新型技术研究与应用

主要创新点

1、技术思路      

首先对相关文献、规范及工程案例进行查阅及收集，比选优化水下加固不分散材料，针对不同适用条件的需求，研究不同的水下桩基础加固技术，采用室内模拟实验及有限元模拟相结合的方法对其施工工艺、计算理论、设计方法、质量控制评价等开展深入研究，结合2020年宁杭高速公路桥梁维修项目依托，开展试点应用，在应用的基础上结合现场测试，总结现场经验，完善相关技术理论、设计理念、施工工艺，编制相关工法或标准。具体技术路线如图2所示。

图 2 技术路线图

2、关键技术方案      

（1）研发桥梁水下桩基础病害加固施工关键技术及装备。针对桥梁水下桩基础病害加固不同工程环境及目标需求，研究轻质膜壳产品的制造工艺及相关性能指标规律，提出其性能指标及质量评定方法，研究桥梁水下桩基础病害免排水轻质膜壳加固施工技术，重点解决其搭接构造及快速连接方法，研究开发钢套管压入法加固桥梁水下桩基础施工技术及其装备。

（2）提出桥梁水下桩基础病害加固承载力计算方法。针对基于轻质模壳的水下桩基础加固技术及钢套管压入法桩基础加固技术，研究环向约束增强网、钢套管对内部的混凝土的约束增强效果，提出免排水加固水下混凝土桩基础的环向约束承载力计算理论，综合建立针对不同加固目的的水下混凝土桩基设计方法。

（3）提出桥梁水下桩基础加固技术的质量控制评价方法。提出基于轻质模壳的水下桩基础加固技术及钢套管压入法桩基础加固技术的制品、工艺等质量控制评价方法，确定质量检测措施，建立加固效果评价体系，申报省级工法或行业地方标准。

3、实施效果      

本项目研究成果能够大幅减少传统桥梁水下结构采用围堰排水法加固的低效工序，有效控制桥梁水下墩柱、桩基工程条件复杂性以及水文环境不确定性所导致的不利影响。具体实施效果对比见附表1所示。本项目已形成中小跨桥梁水下桩基础加固的优势产品与技术特色，发表学术论文8篇、获批实用新型专利6项、获得中国发明协会发明创业奖二等奖、中国商业联合会科学技术奖二等奖及中国交通运输协会科技奖三等奖，培养一线技术人员100余人。对推动中小跨桥梁水下桩基础加固预防性养护技术的发展具有重要的意义。

生产、应用及推广情况      

在2020年宁杭高速公路桥梁维修项目中，溪稍河中桥、洪河中桥等多座桥梁桩基加固中应用了“压入钢管围堰加固桥梁水下桩基技术”进行维修加固，后期该技术还在泰州大桥、沿江高速等其它路段的多座桥梁桩基加固中进行了应用推广（详见工程应用证明），加固效果得到了多家业主方的肯定和高度评价。该新型加固技术让现场施工更为高效、更为安全，施工质量得到了可靠保障。