玻纖套筒（夾克法）在橋梁加固維修中的應(yīng)用

摘要 玻纖套筒（夾克法）是一種適用于受沖刷橋梁墩柱修復(fù)加固的技術(shù)，具有提高耐久性、減少環(huán)境影響、縮短工期等優(yōu)點。文章首先探討了夾克法在受沖刷橋梁墩柱修復(fù)加固中的應(yīng)用，然后重點分析了其提高耐久性、減少環(huán)境影響及縮短工期的優(yōu)勢，最后通過與傳統(tǒng)水下墩柱維修加固技術(shù)的對比分析，證實夾克法能有效增強橋梁墩柱的承載能力，保障車輛通行安全，具有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞 夾克法；橋梁加固維修；施工應(yīng)用

中圖分類號 U445.7 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）24-0067-03

0 引言

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅猛發(fā)展，橋梁作為關(guān)鍵的交通節(jié)點，其安全性能和耐久性問題日益凸顯。橋梁維修加固不僅是對既有結(jié)構(gòu)功能的恢復(fù)，更是對其安全性能和使用壽命的全面提升。因此，橋梁維修加固已成為基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域中一個重要的研究方向。許多橋梁墩柱位于水中，易受干濕交替、船舶撞擊等環(huán)境影響，導(dǎo)致病害頻發(fā)。目前對水中橋墩常用的維修加固處理方法是采用圍堰法對橋墩加大截面處理，但受環(huán)境影響大、工期長等因素制約。玻纖套筒（夾克法）作為一種橋梁加固技術(shù)，在國外已有廣泛應(yīng)用，特別是在歐洲和北美地區(qū)。該技術(shù)因其施工簡便、成本低、效果好而得到廣泛認可。在國內(nèi)，隨著橋梁建設(shè)的快速發(fā)展和老化問題的出現(xiàn)，夾克法逐漸受到重視，并在一些關(guān)鍵項目中得到應(yīng)用。例如，在國內(nèi)的一些沿海城市，由于海水腐蝕和沖刷問題嚴重，夾克法被用于加固橋梁墩柱，并取得了良好效果。夾克法施工工藝的出現(xiàn)，為維修加固水中墩柱提供了安全可靠的解決方法，具有強度高、防腐性和耐久性好等優(yōu)點，是一種安全可靠的水下墩柱加固解決方案。

1 橋梁加固維修玻纖套筒（夾克法）施工技術(shù)

橋梁墩柱是橋梁安全的重要構(gòu)件，墩柱的質(zhì)量及技術(shù)狀況直接影響橋梁的結(jié)構(gòu)安全。墩柱受施工缺陷、氣候、沖蝕、侵蝕、生物腐蝕、重載車輛等因素的影響，易造成橋梁墩柱出現(xiàn)破損、露筋銹蝕、縮頸等病害，導(dǎo)致耐久性下降、承載能力和抗震能力不足，嚴重時影響橋梁的正常使用和結(jié)構(gòu)安全[1]。

傳統(tǒng)加固維修工藝是增大截面法，施工內(nèi)容如下：（1）用潛水泵排干圍堰內(nèi)積水[2]；（2）對外露鋼筋進行除銹；（3）架立鋼筋模板后，將混凝土泵送混凝土模內(nèi)；（4）混凝土強度達到設(shè)計的70%時拆除鋼模板，將材料設(shè)備移入下個墩柱工作面進行施工，施工周期長。

夾克法，作為一種創(chuàng)新的橋梁墩柱加固技術(shù)，通過在受損墩柱外圍包裹預(yù)制的玻纖套筒，并灌注高性能灌漿料，形成一個新的復(fù)合結(jié)構(gòu)層，顯著提高墩柱的承載能力和耐久性。該方法不僅強度高，而且具有良好的防腐性能和耐久性，為水中墩柱的維修加固提供了一種高效、可靠的解決方案。玻纖套筒加固技術(shù)是在維修加固墩柱周圍包裹玻纖套筒，灌漿料凝結(jié)后與墩柱黏結(jié)成整體，防止腐蝕性污染物及干濕循環(huán)的破壞[3]，修復(fù)并永久保護混凝土表面的新型墩柱加固技術(shù)。該技術(shù)可在潮濕的環(huán)境下使用，施工方便，為橋梁墩柱維修加固提供了一種新的方案。水下玻纖套筒加固系統(tǒng)是根據(jù)病害墩柱尺寸加工防腐蝕的玻纖套筒，加固施工中將高防腐蝕玻纖套筒套在破損墩柱上，施工快捷。水下玻纖套筒的應(yīng)用可以簡化施工過程，縮短施工工期，對橋梁墩柱結(jié)構(gòu)破損及鋼筋銹蝕等病害的加固修復(fù)具有重要

作用。

水下玻纖套筒加固系統(tǒng)的配套材料，具有強度高、免維護，實用性強，防腐性能好，耐海水潮汐等侵蝕；施工方便快捷，無須封橋斷路施工；符合海洋生物環(huán)境安全標準等優(yōu)點。水下玻纖套筒加固示意圖如圖1所示，環(huán)氧灌漿料采用高分子聚合物，玻纖套筒對化學(xué)反應(yīng)具有惰性，可確保耐久性[4]；在水中施工時不離析，也不需要搭建圍堰排水。

2 橋梁加固維修玻纖套筒施工工藝

夾克法加固墩柱的施工工藝是一個精密且系統(tǒng)的過程，涉及以下關(guān)鍵步驟：首先，進行詳盡的水下查勘和測量，以確保玻纖套筒的精確定制；其次，在工廠環(huán)境中，根據(jù)測量數(shù)據(jù)定制玻纖套筒和配置專用灌漿料；接著，將定制的套筒在水下精確安裝并進行封底處理；再次，進行灌漿料的現(xiàn)場攪拌和澆筑，確保灌漿料均勻填充套筒與墩柱之間的空隙；最后，進行水下凝固和封口處理，確保結(jié)構(gòu)的密封性和耐久性。

在夾克法施工過程中，關(guān)鍵技術(shù)問題包括精確測量、表面處理、套筒安裝和灌漿料的混合與灌注。為解決這些問題，可以采用高精度的水下測量設(shè)備，確保玻纖套筒的精確定制；使用高壓水射流技術(shù)進行表面處理，去除銹蝕和松散混凝土；采用專業(yè)的安裝設(shè)備和方法，確保套筒的正確安裝；對于灌漿料，需要嚴格按照比例混合，并采用泵車或人工灌注的方式進行灌注，確保灌漿料的均勻分布和固化[5]。施工中需檢查墩柱破損，處理松動表層和鋼筋腐蝕。

在玻纖套筒的施工設(shè)計中，必須嚴格依據(jù)相關(guān)特性參數(shù)進行。所采用的玻璃纖維厚度為3.2 mm，與特定的聚合樹脂相結(jié)合，以確保套筒的力學(xué)性能和耐久性。這種復(fù)合材料的設(shè)計，旨在提供足夠的抗拉強度和抗壓強度，以抵御外部環(huán)境的侵蝕和內(nèi)部應(yīng)力的挑戰(zhàn)。低模量氫環(huán)氧膠和環(huán)氧灌漿料適用于潮濕環(huán)境，灌漿料應(yīng)按比例混合均勻，其材料參數(shù)見表1所示。灌漿方式包括泵車泵送和人工灌注，泵車需保持水平穩(wěn)定，人工灌注則使用手提式料筒。灌漿料自動流平，水下封口應(yīng)用低模量氫環(huán)氧膠斜坡密封，需養(yǎng)護7 d。

3 水下玻纖套筒加固系統(tǒng)研發(fā)測試

夾克法玻纖套筒加固系統(tǒng)以其耐腐蝕特性，形成耐久性好的外殼，可提供多種套筒形式供選擇。使用的多用途環(huán)氧灌漿料對水不敏感，可確保水下施工材料能夠牢固黏結(jié)到混凝土結(jié)構(gòu)表面，樹脂澆筑體性能檢測結(jié)果見表2所示。夾克法施工簡便，具有耐腐蝕和耐久性，適用于橋梁墩柱維修，材料包括CFGJ玻纖套筒與水下環(huán)氧灌漿料[6]。根據(jù)不同的缺損面積，采用不同的處理方案：截面損失率＞25%時，用CMEG水下環(huán)氧漿料填充空隙；截面損失率≤25%時，配合使用CCBG水泥基灌漿料和CMEG水下環(huán)氧漿料對空隙進行填充。水下環(huán)氧固化體系展現(xiàn)出強憎水性和對水界面的強黏附能力。通過實驗確定水下固化環(huán)氧固化AB組分，研發(fā)C組分填料，選擇石英砂為粗骨料構(gòu)建灌漿料抗壓骨架，確立合適的C填料配方。要求灌漿料流動性好，ABC三組分需有合適的質(zhì)量配比，經(jīng)實驗確定滿足特殊要求的灌漿料組分比例為2.5：1：9。

4 橋梁加固工程玻纖套筒施工設(shè)計分析

橋梁下部結(jié)構(gòu)加固方法有增補立柱、鋼筋混凝土護套和擴大截面等。選擇加固方案應(yīng)考慮成本、效率和可行性，同時需評估舊橋現(xiàn)狀和未來交通需求[7]。若補強加固無法滿足交通需求，則需重建。加固前應(yīng)全面檢測橋梁，評估承載能力，然后根據(jù)結(jié)構(gòu)損傷和環(huán)境條件確定合適的加固方案。夾克法在維修加固水中墩柱中具有較為顯著的優(yōu)勢。

（1）夾克法適用于多種環(huán)境條件，包括潮濕環(huán)境、海水侵蝕環(huán)境等。在潮濕環(huán)境下，夾克法使用的環(huán)氧灌漿料具有良好的黏結(jié)性能，能夠確保與混凝土結(jié)構(gòu)的牢固結(jié)合。在海水侵蝕環(huán)境下，玻纖套筒的耐腐蝕性能可以有效保護橋梁墩柱，延長其使用壽命。此外，夾克法還可以根據(jù)具體的環(huán)境條件和橋梁病害情況，進行定制化的加固設(shè)計，以滿足不同橋梁的加固需求。

（2）夾克法在經(jīng)濟性方面具有明顯優(yōu)勢。與傳統(tǒng)加固方法相比，夾克法施工周期短，勞動力需求少，材料成本相對較低，因此總成本更低。在可持續(xù)性方面，夾克法使用的玻纖套筒和環(huán)氧灌漿料均具有良好的環(huán)境友好性，不會對周圍環(huán)境造成污染。此外，夾克法加固后的橋梁墩柱耐久性得到提高，減少未來的維護和更換需求，從而降低長期的維護成本。

5 玻纖套筒（夾克法）在橋梁加固維修工程中的應(yīng)用

七都大橋位于福建寧德G104線，中心樁號為K2192+423，為8×23.5 m雙曲拱橋，全長200.8 m，寬8 m。橋臺和橋墩均為漿砌塊石結(jié)構(gòu)，設(shè)計荷載為汽車-15級。由于超荷載運營，2019年進行了維修加固。2022年評定為3類，橋面板多裂縫，拱肋剝落露筋，立柱沖刷嚴重，尤其是1-2#、1-3#和5-3#立柱，現(xiàn)場墩柱情況見圖2所示。大橋位于海河交接處，潮落時墩柱露出水面，適合夾克法施工。決定對1-2#、1-3#和5-3#立柱采用夾克法加固，以應(yīng)對潮漲潮落的施工條件。整個施工過程注重表面處理、精確定位、密封性和灌漿質(zhì)量，確保加固效果。施工過程如下：

（1）施工準備。在潮落時對墩柱表面進行處理，確定玻纖套筒尺寸，并與設(shè)計、灌漿料廠家技術(shù)人員測試灌漿料性能，根據(jù)結(jié)果預(yù)制生產(chǎn)，為施工做準備。

（2）立柱表面處理。清除生物、松散混凝土，處理鋼筋銹蝕，清理底部泥漿。

（3）玻纖套筒加固。在套筒鎖扣槽注入水下環(huán)氧封口膠，用緊固帶和吊車將套筒定位并包裹橋墩。通過限位器控制套筒與立柱的距離，使用緊固帶和自攻螺絲固定套筒，底部使用密封條封底，確保無空隙，并使用封底膠密封套筒底部。

（4）分次灌漿。首次使用高位漏斗法灌注15 cm高的水下環(huán)氧灌漿料，固化后（約8 h）進行二次灌注。每次灌注控制在2.5～3 m的高度，直至套筒填滿。在套筒頂端用環(huán)氧膠做斜坡密封。

（5）灌漿料固化后，取下臨時緊固帶，完成玻纖套筒加固，加固效果見圖3所示。

（6）為提高效率，可采用多根立柱流水作業(yè)，并全程記錄施工影像。

項目于2023年6月20日開工，于2023年7月25日完工，總工期為35 d。在2023年組織的橋梁檢測中，根據(jù)橋梁外觀缺損檢查匯總結(jié)果，依據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評定標準》（JTG/T H21—2011），七都大橋的技術(shù)狀況等級評定為2類。原橋柱加固部位保持完好，取得了較好的加固效果。

圖2 加固前的墩柱病害情況

圖3 加固后的墩柱情況

6 結(jié)語

該文通過對夾克法在橋梁加固維修中的應(yīng)用進行了深入的探討和分析，綜合全文的研究和實際工程案例，可以得出以下結(jié)論：

（1）夾克法在橋梁加固維修中具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢，通過外包玻纖套筒和灌注高性能灌漿料，有效提升了橋梁墩柱的承載力和耐久性，尤其在水下環(huán)境中顯示出卓越的適應(yīng)性。

（2）與傳統(tǒng)加固方法相比，夾克法大幅縮短了施工周期，降低了成本，同時減少了長期維護需求，展現(xiàn)出顯著的經(jīng)濟效益和推廣價值。

（3）夾克法減少了施工對環(huán)境的影響，實現(xiàn)了工程與環(huán)境的和諧共生，符合可持續(xù)發(fā)展要求。

（4）面對我國橋梁老化和維修加固需求的增加，夾克法的推廣應(yīng)用將極大提升橋梁維修加固水平。未來研究應(yīng)聚焦于材料性能優(yōu)化、技術(shù)組合應(yīng)用及環(huán)境適應(yīng)性研究，以實現(xiàn)更廣泛的工程應(yīng)用，為我國橋梁維修加固技術(shù)的發(fā)展提供新的方向。

參考文獻

[1]肖江.夾克法加固工藝在瑞尋高速公路橋梁中的維修運用研究[J].運輸經(jīng)理世界， 2021（13）：72-74.

[2]周家強.橋梁墩柱維修加固中“夾克法”的應(yīng)用[J].交通世界， 2021（Z1）：203-204.

[3]占新宇.涉水樁基沖刷深度預(yù)測及安全性能評估[D].南昌：南昌大學(xué)， 2020.

[4]胡益良.“夾克法”在水下墩柱修復(fù)加固工程中的應(yīng)用[J].廣東建材， 2018（1）：61-63.

[5]胡益良.“夾克法”在水下墩柱修復(fù)加固工程中的應(yīng)用[J].建筑監(jiān)督檢測與造價， 2017（5）：39-42.

[6]肖勇輝.水下玻纖套筒加固技術(shù)研究[J].城市道橋與防洪， 2017（7）：146-149+16-17.

[7]曹昌玉.WBA水下玻纖套筒加固系統(tǒng)加固樁基施工工法[J].四川建材， 2017（6）：137-140+142