關于內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容包括航道疏浚、新建護岸、加固護岸、自然生態護岸以及配套工程。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，護筒埋設底標高處于水位變動區附近。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）鑿樁不規范，在鑿樁前未先按照設計標高用切割機進行整圈切割，致使鑿除過程中設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生縫隙，在受到過往船舶航行產生波浪的作用下可能引起松動，樁身摩阻力降低。

（2）擴大基礎法。擴大基礎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。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。主要用于結構基礎、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。相對于傳統的修復方案，該系統是一種經濟、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

根據現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。

現場勘察→材料定制（預制）→搭建作業平臺→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，根據現場勘探結果，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）搭建作業平臺。

本作業平臺，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，需對已經發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則度不夠的部位，需要對影響護甲包覆區域的混凝土進行鑿除，避免護甲無法安裝。玻纖套筒在規格根據現場灌注樁樁徑、受損情況確定尺寸，后由廠家根據尺寸規格進行預制生產，運到現場后經施工人員檢查，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注入水下環氧封口膠。水下環氧封口膠是一種可以在潮濕界面及水下環境進行粘接固化的環氧樹脂膠粘劑。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，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（在套筒內注滿水，觀察套筒內的水位是否出現下降情況，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預留兩個直徑5cm的孔徑，分別用于灌漿料壓漿和模板內的水流排出。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，直至筒內全部填滿。

（8）頂部密封。

待套筒內灌漿料填滿時，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，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。