桥墩基础病害水下检测方法的对比与应用

以多座桥梁基础病害的水下检测为背景,分别采用潜水检测、组合式水下摄像仪检测及水下机器人检测进行水下基础表观病害识别,三维激光扫描、水下声呐三维扫描、GPS结合水深仪进行桥墩基础冲刷状态与形态识别,考虑地理环境、水流速度、浑浊度、透明度等多种环境和水文参数对识别效果与效率的影响,对比不同水下识别方法的适用性与有效性。结果表明,组合式水下摄像检测仪、水下机器人及水下声呐三维扫描分别具有速度快、效率高与深水检测的优势,但对检测环境有一定要求,且操作较复杂;潜水检测对水质要求较低,但速度慢、检测费用高、潜水员人身安全威胁较大;三维激光扫描特别适用于枯水期基础暴露状态的冲刷识别;GPS结合水深仪技术具有实时性、全天候、精度高等优点,但冲刷识别效率不高,无法快速识别;实际应用中需根据不同桥梁基础病害形式及测试环境进行水下识别方法选择。     

跨江大桥基础防冲刷处治关键技术

重庆牛角沱嘉陵江大桥于1966年4月建成通车,正桥为(68+80+88+80+68)m五跨钢桁梁桥,下部结构采用重力式墩台。检测发现正桥2号墩、3号墩基础冲刷明显,已接近或达到基岩,使得基础裸露,严重危害到桥梁结构安全,须采取有效措施进行防护。正桥2号、3号墩采用增设小型钢围堰并在围堰内灌注水下混凝土保护基础的防冲刷方案,新增围堰、新浇混凝土与基础周边河床形成整体成为永久性防冲刷防护。3号墩围堰为圆形双壁钢围堰,高7.2m,直径19.7m,重108t。钢围堰施工在水流速度较小且水位高度较稳定的高水位施工。围堰分两半在工厂制造,采用浮运的方式运抵桥址,利用浮吊和拖轮使两半钢围堰在墩位处合龙,然后围堰下沉至既有河床上,浇筑混凝土形成整体。     

基于多波束探测的桥梁扩大基础埋深测试研究

为了定量分析桥梁基础冲刷,首先对非开挖河床的桥梁基础埋深检测方法进行分析,对比了不同检测方法的优劣性.其次将人工深度尺测深、多波束探测应用于桥梁扩大基础埋深检测中.最后,通过对比多波束探测数据与人工深度尺测深数据的偏差值,证实了多波束探测桥梁扩大基础埋深的可操作性,该方法可为桥梁扩大基础埋深检测提供参考.     

商合铁路芜湖长江公铁大桥水上施工进入新阶段

<正>2015年10月7日,随着最后一次"起爆"命令的下达,芜湖长江公铁大桥主桥3号墩水下钻爆施工(见图1)告一段落。主桥3号墩为桥塔墩,设置钢沉井基础,钢沉井平面为65m×35m的圆端型结构,高19.5m。由于基础处河床岩面裸露,无覆盖层,沉井下放前需要对原河床进行水下爆破施工,爆破深度5~12m,理     

坪口2号桥10号墩裂缝水下探测研究

以沪昆铁路坪口2号桥10号墩为研究对象，采用水下探测成像技术，取得桥墩水下部分的影像资料。通过对影像资料的分析，得出病害发生的原因以及墩身状态，并制定出解决方案。水下探测成像技术相对其他探测技术，有着直观、准确等优势。将砌体结构看成由砌块、砂浆以及它们之间的粘结带组成的复合结构体，从受压砌体的工作原理入手探寻砌体桥墩裂缝发生的原因。     

港珠澳大桥无人船水下综合检测系统研究

港珠澳大桥桥长22.36 km,水下服役环境复杂，为提高对大桥水下结构设施服役状态的检测能力，设计无人船水下综合检测系统。研发智能化无人船平台、水下机器人系统、水下地形地层检测设备、船/岸异构无线通信系统、多源数据融合及三维可视化系统等关键模块。应用无人船水下综合检测系统在大桥处开展水下检测工程实践，获取水下结构关键部位表观状况、桥墩承台外形特征和周边冲刷情况、人工岛斜坡堤结构及周边冲刷情况、隧道顶部回淤状态等信息。检测结果表明：该系统安全、可靠、高效，实质性提高了跨海集群设施水下维养检测水平，解决了目前跨海集群设施水下检测手段单一，检测数据独立，可追溯性、交互性差等问题。     

沪通长江大桥主航道桥29号主墩河床预防护技术

沪通长江大桥主航道桥为(140+462+1 092+462+140)m双塔连续钢桁梁斜拉桥,29号主墩采用沉井基础,沉井顶平面尺寸为86.9m×58.7m、高115m。由于29号主墩位处粉砂层较厚,水流作用下这部分泥砂易被冲刷,对沉井着床过程中的局部冲刷大,为确保沉井平稳安全着床,对29号主墩位处河床进行预防护。29号主墩河床预防护体系包括反滤层、防护层和棱体结构,其分别由1~6mm、3~10cm和6~10cm级配的碎石组成,抛填高度分别为1,1,2m;其中防护层抛填范围由沉井壁向外延伸25m。现场河床预防护抛填施工时,根据抛填试验确定的虚拟网格图,采用定位船、抓斗船、料斗及导管等设备进行定点抛填,先抛填反滤层,再抛填防护层和棱体结构。采取预防护技术后,29号主墩河床防冲刷效果明显,沉井着床定位后,沉井平面位置和姿态基本未发生变化。     

近十年桥梁基础工程的发展（续）

2 深水基础施工2.1 桩柱式基础2.1.1 水上施工平台 深水桩柱式基础施工首先要解决水上施工平台。国内多采用固定式水上施工平台。当覆盖层较厚,水又不太深,承台位置较高时,常先在墩位处打设小直径定位钢管桩,使桩底达最大冲刷线以下一定深度,桩顶露出水面,然后在桩顶设置平台构架作为施工     

大跨度连续刚构桥V形墩极限承载力研究

奉化江南翔桥为（80＋130＋80） m双幅三跨V形墩混凝土连续刚构桥,V形墩斜腿采用单箱双室预应力钢筋混凝土箱形结构。为确保该桥通行安全,了解V形墩在运营状态下的实际极限承载力,采用有限元法建立V形墩三维实体非线性模型,定量分析承载能力极限状态及正常使用极限状态下,以允许活载超载系数 K为表征的V形墩极限承载力,并结合现场监测数据,对 K值进行修正。结果表明：V形墩在截面承载能力极限状态下的允许 K值约为9,破坏形态为大偏压破坏;在正常使用极限状态下的允许 K值约为6,由截面边缘最大压应力控制;在V形墩的钢筋应力及裂缝宽度限制条件下的允许 K值约为6;以V形墩实测的成桥应力代替相应状态下的理论值,修正后的允许 K值约为4．9,该桥V形墩在运营状态下的实际极限承载力较高。     

江口浈江铁路特大桥水中嵌岩承台施工技术

江口浈江铁路特大桥为22跨单线简支T梁桥,17号～20号墩为水中墩,水深约9 m,承台埋置深度2.12～3.12 m,河床地质为砂岩夹砾石.经多方案比选,确定采用先桩后围堰法施工承台:桩基施工完成后利用钢护筒搭设平台,进行水下爆破挖槽,埋设单壁钢围堰,抽水后进行承台基坑开挖和承台、墩身施工.实践证明,在浅覆盖层、砂岩地质条件下,采用埋设单壁钢围堰法施工承台可减少水下爆破开挖量,降低工程造价,缩短工期.     

深水施工双壁钢吊箱围堰关键技术研究

郑万高铁彭溪河多线特大桥主桥为96m+200m+96m连续刚构梁拱组合体系桥,跨越三峡三期蓄水库区彭溪河,桥区最大水深46～78m,其10号和11号主墩均处于水域范围。承台和部分墩身淹没于水下,需采用钢吊箱围堰辅助结构施工。围堰施工受作业空间、水位大幅升降等各种不利因素限制,属桥梁施工的重难点工序,现针对该桥的关键施工技术展开了研究,可为业界提供参考。     

主桥下部结构施工

洛溪大桥主桥为4孔连续刚构,5个桥墩,2、3、4号墩在水中,1、5号墩为主引桥过渡墩,置于河岸上。主桥基础全部为钻孔灌注桩,桩径1.5m。基桩嵌入泥质砂岩,设计嵌岩深度3～5米,最大桩长49.3m。主桥墩身均为空心薄壁墩,壁厚0.5m。8、4号墩为主桥主墩,为避免主墩遭受船舶撞击,3、4号墩设置大型钢壳围囹以保护桥墩。     

典型桥墩局部冲刷深度公式在不同水文地质区的适用性

由于现有桥墩局部冲刷深度计算公式的准确性和普适性不足,对代表性公式进行对比是指导不同地区桥墩基础埋深设计的有效措施。广泛收集了国内外公开的桥墩局部冲刷原型观测数据,对中国规范65-1修正式和65-2式、俄罗斯规范公式及美国规范HEC-18式和S/M式在不同水流、泥沙及桥墩参数条件下的适用性进行分析。结果表明:现有公式在清水冲刷和过渡墩条件下的预测性能较差;中俄规范公式在清水冲刷及床沙相对粒径小于25时,以及中国65-2式及俄罗斯公式在水深小于1 m时应用均不安全;美国规范公式应用于砾石及卵石河床、水深1～5 m、相对粒径小于400、相对水深小于1.4 m等工况将不经济和存在较大不确定性。将所有公式用于柴达木盆地典型桥墩的局部冲刷深度计算并与实测值进行了对比分析,将所有公式用于柴达木盆地典型桥墩的局部冲刷深度的计算并与实测值进行对比分析,发现该地区桥墩的局部冲刷深度小于其他相似水沙条件下的桥梁,最合适依据中国65-2式进行桥墩局部冲刷深度的设计。上述结果可为不同水文地质地区桥墩局部冲刷深度的合理预测提供依据。     

芜湖长江公铁大桥设置式沉井基础施工关键技术

芜湖长江公铁大桥主桥为主跨588m的双塔双索面箱桁组合梁斜拉桥,该桥3号桥塔墩采用平面尺寸为65m×35m的圆端形设置式沉井基础。在沉井施工中,基坑采用钻爆法整层水下爆破成型;采用2艘抓斗挖泥船进行水下清渣;采用船载多波束和侧扫声纳法进行水下测量;采用重型锚碇系统及沉井调平系统进行沉井精确定位;采取抛填袋装碎石的方式进行沉井外壁防护;沉井分2次灌注水下封底混凝土,第1次全断面封底,第2次采用逐个井孔、逐舱的方式进行混凝土灌注;沉井盖板混凝土分2次浇筑成型,从盖板四周向中间分层、分段浇筑混凝土。     

新白沙沱长江大桥3号主墩基础施工技术

新白沙沱长江大桥主桥为(81+162+432+162+81)m钢桁梁斜拉桥,3号主墩基础为36根3.2m钻孔桩,承台尺寸为67.4m×31.3m×6m。综合考虑多种因素,3号主墩基础施工采用"水下控制爆破+多功能平台+双壁钢套箱围堰"的方案,水下爆破与多功能平台拼装同步作业,钻孔桩施工与双壁钢套箱围堰拼装双层作业、同步施工。采用乳化炸药进行水下爆破;多功能平台整体浮运,利用多点同步提升技术提升到位后,与渡洪桩共同形成钻孔平台;采用振动打桩机插打钢护筒;采用清水气举反循环成孔工艺施工钻孔桩;围堰拼装后,进行注水下沉、堵漏、抛填、封底施工,将下放平台改造成内支撑,最后进行抽水、承台施工。     

串列双圆柱桥墩局部冲刷精细化模拟

为研究不同墩心距下沿流向串列布置的双圆柱桥墩局部冲刷坑形态的变化规律，提出1种平衡湍流边界层模型以获得稳定的湍流来流边界条件；利用雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型求解河床上双圆柱桥墩周围的复杂绕流场；基于能考虑河床面任意斜坡和泥沙坍塌效应的泥沙输运模型和动网格技术模拟双圆柱桥墩局部冲刷的动态演化过程，得到平衡冲刷坑形态，揭示冲刷发展过程的流动特征和冲刷机理。模拟结果与中美规范局部冲刷预测结果比较表明：串列双圆柱桥墩之间存在干扰效应；受下游桥墩施扰，最大冲刷都发生在上游桥墩，冲刷深度比单圆柱桥墩大，当墩心距L与桥墩直径D之比L/D=4时，达到最大值；而下游桥墩受上游桥墩遮挡的影响，最大冲刷深度在L/D=2时达到最小值，随着墩心距的增大，下游冲刷深度增大；当墩心距大于5倍桥墩直径后，下游桥墩可不考虑遮挡效应；获得的串列双圆柱桥墩最大冲刷深度值与美国规范预测值较为接近，而中国规范公式预测值偏小，提出的下游桥墩冲刷深度遮挡因子可为桥梁抗冲刷设计提供参考。     

沪通长江大桥天生港专用航道桥粉砂地层超长钻孔桩施工技术

沪通长江大桥天生港专用航道桥为(140+336+140)m的三跨连续刚性梁柔性拱桥,该桥4号主墩位于长江深厚粉砂层河床区,采用36根2.5m钻孔桩基础,桩长115m,钻孔深度为121.5m。针对4号主墩基础地层层序复杂、相变剧烈、厚度较大的特点,4号主墩钻孔桩采用钻孔平台方案施工,并采用大功率气举反循环钻机配合优质PHP泥浆进行钻孔,钢筋笼采用长线法制作,钻孔桩成孔后,采用气举反循环工艺进行第1次清孔,清孔后分节下放钢筋笼,进行第2次清孔,清孔合格后,采用导管法进行桩基水下混凝土灌注施工。4号主墩钻孔桩施工后,根据超声波检测及孔深数据测量,其桩孔孔径、孔斜及二清沉渣厚度均达到工程专项质量检验评定的标准,桩身均达到Ⅰ类桩的标准。     

野芷湖特大桥受损桥跨检测分析及维修加固技术

南大联络线野芷湖特大桥为南湖至大花岭联络线上一座特大桥,桥跨布置为40×32m简支梁+(28+56+28)m连续梁拱组合梁+45×32m简支梁,上跨野芷湖区及南环铁路。该桥在运营过程中,因人为弃土堆载,导致26号～31号桥墩横桥方向发生了水平位移。通过外观检查、无损检测、脉动试验和桩基钻芯取样等方式,采集数据,综合评估显示桥梁下部结构受损严重,需要维修加固。为能在短时间完成加固并恢复铁路营运,成功优化了施工组织,采用快速设置临时墩技术、顶升T梁(解除钢轨和轨枕间扣件)技术、在维持铁路临时运营状态下快速完成桩基础、墩身拆除和重建技术,以及由临时墩向新建门式墩进行二次体系转换等技术,顺利完成该桥维修加固。     

公路桥梁智能检测技术研究进展

为促进公路桥梁智能检测技术的发展，系统梳理了桥梁智能检测装备、智能检测方法、智能损伤识别算法、智能安全评价及养护决策的发展现状与趋势。综合分析表明：随着桥梁智能检测技术的发展，针对桥梁检测环境和构件特点，出现了包括无人机、移动机器人、环形爬升机器人、多功能检测机器人、爬索机器人、水下机器人、声呐探测装置等多种类型的智能检测装备。智能检测装备大多采用搭载的图像采集装置进行病害信息收集，其避障及抗环境干扰能力和图像采集精度是设备性能表征的关键；在智能检测方法领域，图像采集技术、激光点云扫描技术、全息摄影技术发展日趋成熟，探地雷达、干涉合成孔径雷达及声呐探测技术可作为桥梁基础及冲刷深度检测的有效手段；但以光纤传感、热成像技术、声发射技术、超声波检测、电磁传感为特征的桥梁检测新技术，其抗环境干扰的能力还有待提升，需要进一步的工程验证。随着桥梁智能装备能力的提升、智能检测技术的发展，不同类型海量数据的涌现，传统的从病害、构件、部件到结构的分层综合安全评价算法已不能适应，采用数字孪生技术进行结构状况的实时再现与评价，以多源数据融合技术进行区域级、路网级桥梁服役性能及抗灾韧性评价是桥梁智能检测与安全评估的主要发展方向。     

庙子坪岷江大桥震后主墩裂缝的成因分析以及深水修复与加固

5.12汶川特大地震后,都江堰紫坪铺水库坝址上游4.2km处庙子坪岷江特大桥受损较为严重,尤其是5~#主墩墩底现裂缝对桥梁的安全和耐久性影响最为严重。该裂缝位于水面以下约50m,最大裂缝宽度为0.8mm,修复加固难度极大。本文对该裂缝的成因进行了分析,并且介绍了该裂缝的深水修复加固措施:高压水下灌注水下不分散混凝土。