橋梁水下樁基表面缺陷修補(bǔ)加固技術(shù)研究

【摘要】橋梁水下樁基礎(chǔ)表面出現(xiàn)露筋縮頸等缺陷是我國(guó)橋梁建設(shè)工程較為常見(jiàn)的問(wèn)題之一，如得不到及時(shí)妥善的處治，樁基礎(chǔ)主體結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕和混凝土膨裂剝落將加速，致使該缺陷程度將進(jìn)一步嚴(yán)重加深，直接影響橋梁的承重能力和安全使用，最終導(dǎo)致橋梁使用壽命縮短，為橋梁樁基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)埋下安全質(zhì)量隱患。本文結(jié)合五華大橋水下樁基礎(chǔ)表面缺陷修補(bǔ)加固工程案例，通過(guò)試驗(yàn)分析，提出可適用于本項(xiàng)目的修補(bǔ)加固技術(shù)方案，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】橋梁工程；水下樁基礎(chǔ)；表面缺陷；修補(bǔ)加固技術(shù)

1、工程概況

五華大橋建于1994年，位于省道228線五華縣縣城，中心樁號(hào)K97+624，原橋?yàn)?9х16米正交，T型梁橋，橋長(zhǎng)309米，橋?qū)?8米（凈17米+2х0.5米），原設(shè)計(jì)荷載為汽-20，掛100，下部結(jié)構(gòu)為三柱式橋墩，直徑1.3米的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)均為嵌巖樁。因河床下切嚴(yán)重，主河床中的13個(gè)橋墩樁基礎(chǔ)外露，存在局部破損露筋縮頸等病害，我局于2008年冬季枯水期間進(jìn)行了維修加固。

2、橋梁水下樁基表面缺陷問(wèn)題及原因

2.1主要問(wèn)題

隨著山區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，近十年來(lái)山區(qū)用砂量急劇增加，致使山區(qū)河道河床下切嚴(yán)重。省道228線橫跨五華河的五華大橋的河床下切尤其嚴(yán)重，河床普遍下降2.2m～4.5m，致使主河床中的13個(gè)橋墩樁基礎(chǔ)施工用的砼護(hù)筒下端外露，樁基存在局部破損露筋縮頸等現(xiàn)象。根據(jù)2007年12月26日廣州宇麒工程有限公司出具的潛水員水下基礎(chǔ)探摸檢測(cè)報(bào)告顯示，7-2#、8-2#、11-1#、11-2#、12-1#樁基存在破損露筋縮頸等病害。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察和檢測(cè)，各樁基表面出現(xiàn)露筋缺陷個(gè)體較小，面積普遍約為13cm×13cm，深度約為5cm，橋梁存在安全隱患。為防止樁基缺陷部分鋼筋的進(jìn)一步銹蝕和混凝土的進(jìn)一步膨裂剝落，需及時(shí)對(duì)樁基礎(chǔ)缺陷部分進(jìn)行維修加固，確保橋梁安全使用。

2.2問(wèn)題成因

按照橋梁水下樁基表面出現(xiàn)缺陷的位置和性質(zhì)來(lái)推斷，造成樁基表面出現(xiàn)局部破損露筋縮頸缺陷的原因主要涉及五個(gè)方面：

（1）鉆孔過(guò)程中采用泥漿的指標(biāo)較差，如膠體率低和清孔不夠徹底導(dǎo)致砂率偏高等等；（2）首盤(pán)封底應(yīng)用存料斗太小，首次灌注混凝土的用量較小，封底混凝土的沖擊力偏小，造成孔底的沉渣未能翻涌于混凝土之上；（3）樁基混凝土灌注施工注漿小導(dǎo)管于施工中密封性未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，施工中也未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，小導(dǎo)管漏水和漏氣影響樁基混凝土的灌注質(zhì)量；（4）旋挖樁基成孔和原探孔的位置未能重合，且填土的穩(wěn)定性和整體性不佳導(dǎo)致樁基混凝土側(cè)壁崩解和脫離問(wèn)題；（5）灌注樁基混凝土中，拔管過(guò)程控制不嚴(yán)，注漿小導(dǎo)管埋入深度不足或者直接拔離混凝土上表面也是造成水下樁基表面出現(xiàn)露筋縮頸問(wèn)題的原因。

3、橋梁水下樁基表面缺陷西修補(bǔ)加固方案的確定

橋梁水下樁基礎(chǔ)表面缺陷修補(bǔ)加固處理，應(yīng)用傳統(tǒng)的圍堰法施工顯然較為浪費(fèi)，且不適用于缺陷點(diǎn)面較多的情況。因此，筆者針對(duì)本項(xiàng)目的自身特點(diǎn)總結(jié)新的水下修補(bǔ)加固技術(shù)，對(duì)基礎(chǔ)外露的13個(gè)墩鉆孔樁進(jìn)行逐樁逐墩加固，外套一圈25cm厚C30鋼筋混凝土包裹住原鉆孔樁。加固施工完成后，進(jìn)一步做好回填防沖刷措施，保障既有構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)的安全可靠性，降低施工過(guò)程對(duì)周邊環(huán)境造成過(guò)多的影響。

3.1修補(bǔ)加固方法的選擇

橋梁水下樁基礎(chǔ)表面缺陷一般不涉及到樁基礎(chǔ)的承載問(wèn)題，修補(bǔ)加固的關(guān)鍵點(diǎn)在如何確保水下樁基礎(chǔ)新舊混凝土的連接密實(shí)和阻止混凝土內(nèi)結(jié)構(gòu)主筋的腐蝕。修補(bǔ)加固的工作原理是于原樁基礎(chǔ)外套一圈25cm厚的C30鋼筋混凝土形成“保護(hù)套”，新混凝土需加入憎水型固化劑，舊混凝土與新混凝土中的環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)生反應(yīng)加快黏結(jié)過(guò)程。值得強(qiáng)調(diào)是，新舊混凝土連接的標(biāo)志是二者之間的結(jié)合界面需發(fā)揮傳遞作用和承載作用力。因此，在采用此修補(bǔ)加固方法過(guò)程中要重點(diǎn)檢測(cè)新舊混凝土結(jié)合界面的抗拉性能和抗剪性能。

3.2試驗(yàn)檢測(cè)

使用濕固性環(huán)氧混凝土作為橋梁水下樁基礎(chǔ)表面缺陷修補(bǔ)加固的原材料，混凝土配合比（重量比例）為水泥：中粗砂：瓜米石：E44環(huán)氧樹(shù)脂：臨苯二甲酸二丁酯：KH-560硅烷偶聯(lián)劑：固化劑=446：669：967：119：7.4：2.2：89。施工用混凝土采取有側(cè)限抗折試驗(yàn)驗(yàn)證新舊混凝土的粘結(jié)狀況，以浸水形式養(yǎng)護(hù)，7d試模的抗拉強(qiáng)度達(dá)到2.1MPa，抗壓強(qiáng)度達(dá)到55Mpa；10d試模的抗拉強(qiáng)度達(dá)到3.2MPa，抗壓強(qiáng)度達(dá)到62Mpa。水下樁基礎(chǔ)表面新舊混凝土于側(cè)面粘結(jié)，不能立即結(jié)合，可在樁基外側(cè)增設(shè)立模增加側(cè)向壓力。

由于修補(bǔ)加固所用混凝土要求舊混凝土與之在水下粘結(jié)，新混凝土的自身抗壓強(qiáng)度和結(jié)合度要求極高，且新混凝土是各種原料的混合料，拌合粘度高，極難拌合均勻。施工過(guò)程中混凝土的拌合完成于岸上，“保護(hù)套”的成型過(guò)程存在側(cè)向的限制壓力，澆筑施工之前應(yīng)由潛水員在施工部位安設(shè)模板，方能進(jìn)行下一步混凝土的澆搗施工。

另外，濕固性環(huán)氧混凝土在使用中往往會(huì)存在施工復(fù)雜和質(zhì)量難以保證等問(wèn)題。按照筆者對(duì)建材市場(chǎng)的調(diào)研，并經(jīng)過(guò)多次反復(fù)試驗(yàn)得出施工用配合比（重量比例）為水泥：水：固化劑=1：0.4：0.3。這樣一來(lái)，既能保證水下樁基礎(chǔ)表面缺陷部位新舊混凝土二者的緊密粘結(jié)，也能簡(jiǎn)化施工過(guò)程，特別適用于本項(xiàng)目。

4、橋梁水下樁基表面缺陷修補(bǔ)加固工藝及效果檢測(cè)

4.1修補(bǔ)加固工藝

首先，清理樁基表面的雜物，然后將缺陷部位人工鑿毛。如果缺陷部位露筋縮頸深度達(dá)到5cm以上，應(yīng)按照要求植入錨筋，并保證錨筋的連接強(qiáng)度。新舊混凝土的粘結(jié)界面要提前涂刷濕固性界面劑，以便于新舊混凝土的粘結(jié)。采取配合比為水泥：水：固化劑=1：0.4：0.3（重量比例）的濕固性環(huán)氧混凝土于原樁基礎(chǔ)外側(cè)套一圈25cm厚C30鋼筋混凝土形成“保護(hù)套”，設(shè)置側(cè)向保護(hù)模板，確保混凝土澆筑施工完成后10h以?xún)?nèi)不被水流沖刷，達(dá)到要求的養(yǎng)護(hù)時(shí)間后即可拆除保護(hù)模板。值得注意的是，橋梁水下樁基礎(chǔ)表面缺陷修補(bǔ)加固施工工藝需要潛水員的密切配合，布置工作越簡(jiǎn)便效果越顯著。

4.2效果檢測(cè)

為驗(yàn)證本項(xiàng)目水下施工方案的可行性、濕固性環(huán)氧混凝土在水環(huán)境中的性能和完成施工質(zhì)量的可靠性，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)該安排模擬試驗(yàn)，選用可滿(mǎn)足水下修補(bǔ)加固要求且施工較為便利配合比為水泥：水：固化劑=1：0.4：0.3的濕固性環(huán)氧混凝土進(jìn)行試驗(yàn)。將拌合好的混凝土直接抹于已清理干凈的樁基表面缺陷部位，達(dá)到7d養(yǎng)護(hù)時(shí)間，鉆芯取樣，試驗(yàn)測(cè)試試樣的各項(xiàng)性能指標(biāo)，從而得到驗(yàn)證結(jié)果。本項(xiàng)目對(duì)基礎(chǔ)外露的13個(gè)橋墩鉆孔樁進(jìn)行逐樁逐墩加固，在修補(bǔ)加固處理完畢后，對(duì)各個(gè)樁基表面檢測(cè)并確認(rèn)合格。

2013年1月16日梅州市公路局公路工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)站、廣州市合通路橋工程有限公司出具的《梅州市五華縣五華大橋橋墩水下外觀檢查報(bào)告》顯示，未發(fā)現(xiàn)水下基礎(chǔ)病害現(xiàn)象，全橋橋墩基礎(chǔ)周?chē)哟裁嫖窗l(fā)現(xiàn)明顯沖刷下切現(xiàn)象。該橋水下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)定等級(jí)為一類(lèi)。

5、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文通過(guò)工程案例分析驗(yàn)證水下樁基表面缺陷修補(bǔ)加固施工中采用濕固性環(huán)氧混凝土作為原材料是科學(xué)的也是有效的，修補(bǔ)加固質(zhì)量可以得到控制。本技術(shù)適用于各類(lèi)鋼筋混凝土水工結(jié)構(gòu)，尤其是一些難以實(shí)現(xiàn)鋼圍堰營(yíng)造無(wú)水施工環(huán)境的情況更切合實(shí)用性，且可以節(jié)約施工工期和降低投入成本，目前作為整治水下鋼筋混凝土構(gòu)造物表面缺陷問(wèn)題的一種先進(jìn)手段，其應(yīng)用前景和推廣范圍均極為廣闊。