關(guān)于內(nèi)河航道水下灌注樁保護層修復工藝的探討

聶挺 林子峰 中交華南交通建設(shè)有限公司

1.工程概況

京杭運河三級航道整治工程某標段工程內(nèi)容包括航道疏浚、新建護岸、加固護岸、自然生態(tài)護岸以及配套工程。其中加固護岸中水下鉆孔灌注樁分為E3A型和E3B型，E3A型灌注樁直徑為800mm，E3B型直徑為1200mm，灌注樁施工完成后需在樁后施打4.3m板樁，并在標高1.5m以上澆筑厚600mm的C30鋼筋混凝土帽梁。保護層修復部分一般在在帽梁底部至水面以下。

2.灌注樁保護層脫落原因的分析

（1）灌注樁鋼筋籠安放時，因鋼筋定位偏差或定位措施不夠，致使樁身保護層厚度不均勻。在混凝土澆筑完畢后，由于拆拔預埋鋼護筒時間過早、用力過猛，或者用力不均衡，造成混凝土表面破壞，保護層表層剝落，露出骨料，露筋。

（2）部分灌注樁施工采用填土平臺的工藝，護筒長度不夠，護筒埋設(shè)底標高處于水位變動區(qū)附近。由于灌注樁施工時間梅汛和臺汛期間，雨水較多，填土平臺長時間被雨水浸泡，土體含水率較高。在澆筑混凝土過程中，由于外力影響，護筒下方填筑土體可能進入混凝土中，造成表面夾泥，混凝土不密實，平臺拆除后，船行波沖刷導致保護層剝落或形成孔洞。

（3）混凝土超灌不足，孔內(nèi)泥漿未被全部替換，造成樁頂部位夾泥，受船行波沖刷導致保護層剝落或形成孔洞。

（4）接樁過程中未做好防船行波沖刷保護措施，導致模板接口處混凝土被沖刷流失嚴重，形成接口處露筋。

（5）鑿樁不規(guī)范，在鑿樁前未先按照設(shè)計標高用切割機進行整圈切割，致使鑿除過程中設(shè)計標高以下樁體保護層連帶剝落，樁頭破壞嚴重。

3.灌注樁保護層修復工藝的探討

目前比較常用的水下混凝土露筋修復方法主要有：挖補法、擴大基礎(chǔ)法以及水下玻纖套筒加固法等。

（1）挖補法。挖補法是通過挖除灌注樁樁身表面松散混凝土，并對存在露筋、麻面處的部位進行打磨，最后用新的混凝土對缺陷部位進行修補。此法操作簡單快捷，但新老混凝土接觸部分容易產(chǎn)生縫隙，在受到過往船舶航行產(chǎn)生波浪的作用下可能引起松動，樁身摩阻力降低。

（2）擴大基礎(chǔ)法。擴大基礎(chǔ)法是通過在存在樁身缺陷的灌注樁周邊布筋，隨后澆筑混凝土，使其與原樁基共同形成擴大基礎(chǔ)。但此方法在施工過程中需開挖至露筋部位，再澆筑混凝土。此法雖然可以解決現(xiàn)存問題，但工藝復雜，成本較大。

（3）水下玻纖套筒加固法。水下玻纖套筒加固法俗稱“夾克法”，是用于受損樁柱鋼筋保護層修補的高效永久可靠系統(tǒng)。主要用于結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、樁基及橋墩柱對各種腐蝕，沖刷，混凝土脫落，鋼筋露筋等病害的修復及防護。相對于傳統(tǒng)的修復方案，該系統(tǒng)是一種經(jīng)濟、高效和長期維護的解決方案。

4.水下玻纖套筒加固法施工工藝

根據(jù)現(xiàn)場灌注樁身保護層破損實際情況，將采用對灌注樁樁基整體進行玻纖護甲包裹，包裹后內(nèi)部澆筑水泥基灌漿料的形式進行修復。

4.1 主要修復材料及技術(shù)指標

（1）修復過程中使用由玻璃纖維和聚合樹脂材料加工而成的玻纖套筒，其參數(shù)見表1。

本工程修復材料采用5mm厚玻纖套筒，工廠化加工定制。

（2）水泥基灌漿料。水泥基灌漿材料是以水泥為基礎(chǔ)材料，加入少量的混凝土外加劑、適量的細骨料等組成干混材料，也可向商家購買成品材料。為保證灌注樁保護層修復質(zhì)量，水泥擬采用強度為P.O52.5的普通硅酸鹽水泥，水泥基灌漿料具有早強、高強、自流性高、耐久性強、微膨脹性、可冬季施工的特點。

4.2 施工流程、工藝要點及操作方法

（1）施工流程。

現(xiàn)場勘察→材料定制（預制）→搭建作業(yè)平臺→處理灌注樁表面→安裝玻纖套筒→安裝玻纖套筒底部密封條→灌漿料澆筑→頂部封頂→下一根樁施工。

（2）材料定制。

在定制材料前，對灌注樁上下探摸，每間隔40cm丈量樁基周長，根據(jù)現(xiàn)場勘探結(jié)果，定制相應長度的玻纖套筒，玻纖套筒與灌注樁的包裹間隙為30mm。

（3）搭建作業(yè)平臺。

本作業(yè)平臺，僅為了夾克法施工時，作為拌料灌注人員操作平臺，可用臨時船舶，亦可用臨時借用帽梁拼搭簡易平臺。

（4）處理灌注樁破損面。在安裝玻纖套筒前，為了加強灌漿料與灌注樁表面的附著力，需對已經(jīng)發(fā)生破損的部位進行打磨處理。施工人員先用高壓水槍沖洗灌注樁表面青苔、水下生物等附著物，再用水下角磨機對樁表面進行打磨除銹，最后用手持式氣動鑿毛機將灌注樁表面松散、破損的混凝土鑿除，即完成表面處理。

（5）安裝玻纖套筒。

完成灌注樁表面處理后，進行玻纖套筒的安裝工作。對灌注樁混凝土外漏導致樁基規(guī)則度不夠的部位，需要對影響護甲包覆區(qū)域的混凝土進行鑿除，避免護甲無法安裝。玻纖套筒在規(guī)格根據(jù)現(xiàn)場灌注樁樁徑、受損情況確定尺寸，后由廠家根據(jù)尺寸規(guī)格進行預制生產(chǎn)，運到現(xiàn)場后經(jīng)施工人員檢查，驗收合格后方可進行保護層修復使用，加固時先在套筒的鎖扣槽內(nèi)注入水下環(huán)氧封口膠。水下環(huán)氧封口膠是一種可以在潮濕界面及水下環(huán)境進行粘接固化的環(huán)氧樹脂膠粘劑。灌注樁與其后方板狀之間存在約為1cm的縫隙，該縫隙可供5mm厚的玻纖模板穿過，在灌注樁表面松散物清理時，需要對該條縫隙內(nèi)的雜物進行清理，以便玻纖套筒模板安裝的順利進行。玻纖模板安裝時，先將一端穿過灌注樁與板狀的縫隙，然后與另一端帶有封口膠的鎖扣槽相接，形成玻纖套筒，最后在將玻纖套筒安裝到指定標高后使用緊固帶固定套筒。每隔15cm使用不銹鋼螺絲緊固套筒鎖扣處，即完成安裝。

（6）安裝玻纖套筒底部密封條。

安裝玻纖套筒之后，為了保證灌漿料灌入桶內(nèi)，需要在底部25mm處使用可壓縮密封條進行封底，保證樁基與玻纖套筒底部之間不允許有空隙，避免漏漿，然后使用封底膠對玻纖套筒底部和與樁基結(jié)合部位進行密封。由于修復材料具有較高的流動性，為了避免材料浪費，再澆筑前需要對套筒密封情況進行檢查，檢查方法采用灌水法（在套筒內(nèi)注滿水，觀察套筒內(nèi)的水位是否出現(xiàn)下降情況，如水位下降則密封性不好，需重新灌注封底料；如水位不下降，則密封性良好），檢測確定護甲密封性良好后方可進行材料澆筑。

（7）灌漿料澆筑。

灌漿料采用壓漿法進行澆筑。在模板頂部的左右兩側(cè)預留兩個直徑5cm的孔徑，分別用于灌漿料壓漿和模板內(nèi)的水流排出。灌漿壓力控制在50kPa為宜。第一次灌注水泥基灌漿料，采用高位漏斗重力灌漿法，灌注15cm高后停止灌注，待灌漿料固化（即常溫21℃時約45min）后，再進行二次灌注，直至筒內(nèi)全部填滿。

（8）頂部密封。

待套筒內(nèi)灌漿料填滿時，停止灌注，用涂有密封膠的小塊模板材料將壓漿孔和排水孔密封。待灌漿料全部固化后，拆除緊固帶，進入下一根樁施工。為了提高工作效率，可采用4根樁工序間流水作業(yè)，打磨、安裝、封堵、灌注依次進行，直至完工。

表1 玻纖套筒性能指標

5.結(jié)束語

通過利用水下玻纖套筒加固法對灌注樁保護層進行修復，灌注樁保護層露筋、缺陷等問題得到全面解決，修復完成后的外觀情況良好，強度滿足設(shè)計要求，充分證實了水下玻纖套筒加固法修復灌注樁保護層的實用性，今后類似工程可以此為參考。