水下玻纖套筒在引江濟(jì)淮工程橋梁加固中的應(yīng)用

董黨 衛(wèi)振 王華震 史靜靜

摘 要：引江濟(jì)淮工程為國務(wù)院要求加快推進(jìn)的172項(xiàng)重點(diǎn)工程之一，也是河南省十大水利工程之首，河道沿線橋梁涉及較多。通過查看引江濟(jì)淮工程（河南段）的現(xiàn)狀橋梁樁基，本文對(duì)比分析了不同橋梁樁基加固的處理方法。研究發(fā)現(xiàn)，玻纖套筒技術(shù)在處理橋梁樁基時(shí)能夠加快施工進(jìn)度，并能很好地克服水下環(huán)境的影響，為類似工程施工提供一定的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：玻纖套筒;樁基加固;水下環(huán)境

中圖分類號(hào)：U445.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）09-0085-03

Abstract： The project of diversion from the Yangtze River to the Huaihe River is one of the 172 key projects that the State Council requires to speed up， which is also the first of the ten major water conservancy projects in Henan Province， and there are many bridges along the river. By looking at the current bridge pile foundations of the River Diversion Project （Henan Section）， this paper compared and analyzed the treatment methods of different bridge pile foundations. The study found that the glass fiber sleeve technology can speed up the construction progress when dealing with bridge pile foundations， and can well overcome the impact of the underwater environment， providing a certain reference experience for the construction of similar projects.

Keywords： glass fiber sleeve;pile foundation reinforcement;underwater environment

引江濟(jì)淮工程是歷次淮河流域綜合規(guī)劃和長江流域綜合規(guī)劃中明確提出的由長江下游向淮河中游地區(qū)跨流域補(bǔ)水的重大水資源配置工程。按工程地段所在位置、受益范圍和主要功能，引江濟(jì)淮工程自南向北劃分為引江濟(jì)巢、江淮溝通、江水北送三大組成部分。引江濟(jì)淮工程（河南段）屬于江水北送的一部分，對(duì)于河南省水效益發(fā)揮具有重大戰(zhàn)略意義，本工程包含的清水河通過疏浚開挖現(xiàn)有河道滿足輸水流量要求，清水河輸水線路總長為47.46 km。受河道河底高程影響，人們需要進(jìn)行規(guī)劃疏浚，導(dǎo)致沿線橋梁下部結(jié)構(gòu)的樁基顯露，顯露樁基部位面臨河道沖刷的問題。但是，沿線涉及橋梁眾多，涉及橋梁質(zhì)量狀態(tài)較好，拆除重建會(huì)造成工程投資浪費(fèi)，人們需要及時(shí)加固受影響的橋梁樁基并采取相應(yīng)的預(yù)防性措施，這是消除結(jié)構(gòu)安全隱患的重要保障[1]。

1 現(xiàn)狀橋梁危害分析

現(xiàn)狀河道需要進(jìn)行規(guī)劃疏浚，導(dǎo)致清水河全部橋梁樁基顯露，經(jīng)部分河道開挖后，樁基存在較多混凝土剝落及露筋情況（見圖1），若不及時(shí)處理，將造成不可估量的安全隱患。下面將對(duì)橋梁存在的問題進(jìn)行分析，涉及的橋梁多聯(lián)通附近村莊、城鎮(zhèn)，人們需要尋找一種更為快捷、安全、有效的施工技術(shù)。

1.1 樁基承載力降低

經(jīng)河道疏浚，樁基外露面增大，鋼筋、水、空氣形成惡性循環(huán)反應(yīng)后，混凝土將進(jìn)一步剝落，露筋部位進(jìn)一步腐蝕，將造成樁基的承載力降低。

1.2 樁基發(fā)生撓曲

清水河設(shè)計(jì)流量為40 m3/s，樁基處于河道中，隨著河流的不斷沖刷，樁基必將受到水流的水平?jīng)_擊力影響。當(dāng)水平作用力達(dá)到一定值時(shí)，樁基將發(fā)生撓曲。

1.3 樁基發(fā)生偏移

樁基發(fā)生偏移的主要原因是樁基有效樁長減小。疏浚開挖造成樁身裸露，樁基與土體之間的摩擦力降低，極易造成樁基發(fā)生偏移。

2 水下玻纖套筒加固技術(shù)與傳統(tǒng)工藝的對(duì)比

受河道河底高程影響，本工程需要進(jìn)行規(guī)劃疏浚，導(dǎo)致沿線橋梁下部結(jié)構(gòu)的樁基顯露。顯露樁基部位面臨河道沖刷的問題，危及結(jié)構(gòu)安全，大大縮短橋梁的使用壽命。另外，交通量不斷增大，重型車輛增加，超載現(xiàn)象嚴(yán)重，超限運(yùn)輸頻繁出現(xiàn)，因此舊橋的檢測(cè)和加固非常迫切[2]。

2.1 傳統(tǒng)的橋梁樁基加固方法

目前，傳統(tǒng)的橋梁樁基加固方法主要有4種。一是增大截面加固法。它是指在原有的樁基上重新增加鋼筋綁扎和澆筑混凝土，使得樁基的截面增大，增強(qiáng)樁基承載力。二是粘貼鋼板加固法。顧名思義，就是在樁基周圍利用粘貼劑將鋼板固定到樁基上，使得鋼板和樁基合為一個(gè)整體，起到加固效果。另外，鋼板具有一定的撓度，對(duì)于抗彎要求的構(gòu)件尤為有效。三是粘貼纖維片材加固法。這種方法與粘貼鋼板加固法的原理相同的，其充分利用片材的特性，纖維片材具有抗彎性能好、質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、抗腐蝕性強(qiáng)、壽命長的特點(diǎn)，施工操作安全便捷。四是體外預(yù)應(yīng)力加固法。它是指在橋梁樁基周圍增加預(yù)應(yīng)力鋼撐桿及拉桿支撐橋面，大大提高橋面底部支撐力。這種技術(shù)可以增強(qiáng)樁基的承載力，抵消部分橋面恒載，并具有抗疲勞特性，對(duì)橋面豎向裂縫的產(chǎn)生有較好的控制效果[3]。

傳統(tǒng)加固工藝工期長，成本高，必須在干地環(huán)境下施工，施工期間需要斷行，未來可能需要對(duì)墩柱進(jìn)行重復(fù)維修[4]。引江濟(jì)淮工程（河南段）清水河涉及較多需要處理的橋梁，而橋梁為當(dāng)?shù)亟煌ū亟?jīng)之路，基于以上要求，人們急需探尋一種水下施工、質(zhì)量有保證、施工快捷的施工技術(shù)。

2.2 水下玻纖套筒加固技術(shù)

水下玻纖套筒加固技術(shù)是針對(duì)橋梁墩柱進(jìn)行加固的一種新型工藝，可以對(duì)存在穩(wěn)定性問題的橋梁墩柱進(jìn)行有效加固。該技術(shù)施工快捷，無須修筑圍堰，并且可在水下作業(yè)。水下玻纖套筒加固技術(shù)在引江濟(jì)淮施工中主要有三大特點(diǎn)。

2.2.1 可水下施工。玻纖套筒加固技術(shù)所采用的環(huán)氧灌漿料可在水下施工，同時(shí)施工時(shí)可自流平，不離析，并具有較好的粘接力。另外，該技術(shù)無須修筑圍堰，在保證施工質(zhì)量的同時(shí)，可大大提高施工速度。

2.2.2 材料防腐性較好。環(huán)氧灌漿料為高分子聚合物，有高強(qiáng)度的防腐蝕作用，可應(yīng)對(duì)水質(zhì)堿性和酸性腐蝕。另外，玻纖套筒對(duì)化學(xué)反應(yīng)表現(xiàn)出惰性，對(duì)堿性和酸性物質(zhì)也具有較好的抗性。

2.2.3 耐久性強(qiáng)。引江濟(jì)淮工程（河南段）屬于北方區(qū)域，四季明顯，存在干濕、凍融等環(huán)境影響因素。環(huán)氧灌漿材料及玻纖套筒抗環(huán)境變化的能力強(qiáng)，其適用于該地區(qū)。

3 技術(shù)參數(shù)要求

本工程采用的樁基加固材料有玻璃纖維套筒、環(huán)氧灌漿料（按比例配置）、水下環(huán)氧封口膠（CMSR）、水下環(huán)氧封頂膠（CUCR）、密封條、緊固帶和不銹鋼釘?shù)?。其加固截面示意圖如圖2所示。玻纖套筒性能指標(biāo)如表1所示，水下環(huán)氧封口膠（CMSR）性能如表2所示，水下環(huán)氧封頂膠（CUCR）性能如表3所示。

4 水下玻纖套筒加固技術(shù)施工過程

玻纖套筒加固的基本步驟為：現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查→處理待加固構(gòu)件表面→玻纖套筒安裝→玻纖套筒安裝→拌制并灌注水下環(huán)氧灌漿料→封頂膠封頂→固化。

4.1 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行排查，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)疏浚開挖，對(duì)橋梁底部疏浚開挖后的斷面進(jìn)行調(diào)查及測(cè)量（包括河底底部高程、樁基外露情況、地層等因素），以便調(diào)整橋梁樁基加固方案。排查時(shí)，應(yīng)仔細(xì)檢查所需加固橋梁每根樁基的現(xiàn)狀情況及周圍環(huán)境，對(duì)每座橋梁的樁基進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)，明確每座橋梁樁基所需玻纖套筒的長度及直徑，達(dá)到物盡其用的目的。

4.2 處理待加固構(gòu)件表面

河道疏浚開挖后，外露的待加固橋梁樁基表面應(yīng)進(jìn)行清理。橋梁樁基長期處于水下環(huán)境中，受到水流沖刷，表面附著的雜物、銹蝕、水生物等應(yīng)清理干凈。對(duì)于樁基表面存在的影響樁基強(qiáng)度的破損面，應(yīng)進(jìn)行表面鑿毛處理，將破損處鑿毛至新鮮混凝土為止。另外，查看樁基表面是否有露筋現(xiàn)象，若出現(xiàn)露筋現(xiàn)象，應(yīng)進(jìn)行鋼筋補(bǔ)強(qiáng)加固或者除銹處理，補(bǔ)強(qiáng)鋼筋應(yīng)采用不小于原直徑的鋼筋進(jìn)行焊接處理。

4.3 玻纖套筒的安裝

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)樁基調(diào)查結(jié)果，將符合現(xiàn)場(chǎng)要求尺寸的玻纖套筒運(yùn)送至施工工作面，并檢查玻纖套筒外觀是否存在缺陷，待現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后方可使用。玻纖套筒安裝前，首先將可壓縮密封條緊緊固定在玻纖套筒底部，固定完成后，應(yīng)檢查可壓縮密封條的密閉性和牢固性，避免灌注水下環(huán)氧灌注料時(shí)出現(xiàn)灌注料漏失而影響加固效果。待密封條加固合格后，在玻纖套筒上、下兩端安裝限位器，限位器可使樁基加固時(shí)樁基與玻纖套筒之間的間隙均勻一致，在灌注完灌注料后能夠保證灌注料包裹樁基的厚度一致，可使玻纖套筒與樁基更好地結(jié)合為一個(gè)整體。安裝完玻纖套筒上、下限位器后，在套筒底部均勻灌注CMSR水下環(huán)氧封口膠，然后撐開玻纖套筒，包裹住樁基，經(jīng)待加固區(qū)域玻纖套筒精確定位，采用緊固帶臨時(shí)固定套筒，緊固帶每條之間的間隔不大于1 m，玻纖套筒節(jié)段間的銜接長度為15 cm。

4.4 拌制并灌注水下環(huán)氧灌漿料

水下環(huán)氧灌漿料分為三種料（料1、料2、料3），現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)料1∶料2∶料3=2.5∶1.0∶9.0的比例進(jìn)行拌制，添加先后順序分別為料1、料2、料3，添加完后，采用拌和器充分?jǐn)嚢?，直至顏色均勻?，F(xiàn)場(chǎng)隨用隨拌，一次拌和不宜超過30 kg。拌和完成后，將拌和料勻速灌入玻纖套筒內(nèi)，灌注時(shí)采用分層灌注法，每次灌注高度為15 cm，每層灌注間隔8 h，以便灌漿料充分固化。由于該技術(shù)在水下環(huán)境施工，灌注時(shí)玻纖套筒內(nèi)存有水分，灌注完成后，灌漿料將套筒內(nèi)的水分充分?jǐn)D壓出來，直至灌漿料距離玻纖套筒頂部1～2 cm處，停止灌注。

4.5 使用封頂膠封頂

水下灌注料灌注完成并待其固化后，在玻纖套筒頂部采用CUCR水下環(huán)氧封頂膠進(jìn)行封頂。在涂抹封頂膠時(shí)，宜在玻纖套筒頂部抹一個(gè)斜坡狀，增加封頂膠的穩(wěn)固性和密封性。

4.6 固化

上述工序完成后，經(jīng)過24 h，水下環(huán)氧灌漿料便可完成固化，這時(shí)便可取下臨時(shí)緊固帶，完成此次樁基玻纖套筒加固工作。

5 結(jié)語

引江濟(jì)淮工程是國務(wù)院要求加快推進(jìn)的172項(xiàng)重點(diǎn)工程之一，也是河南省十大水利工程之首，沿線河道涉及橋梁較多，重復(fù)修建投資大，不能充分發(fā)揮其剩余社會(huì)價(jià)值，另外，橋梁處于聯(lián)通兩岸村莊、城鎮(zhèn)的必經(jīng)之路，橋梁的安全性尤為重要。傳統(tǒng)橋梁樁基加固方法工期長，成本高，人們急需尋找一種快速施工技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)施工，引進(jìn)新型橋梁加固技術(shù)勢(shì)在必行。水下玻纖套筒加固技術(shù)無須修筑圍堰，并且可在水下作業(yè)，節(jié)約工期，降低施工成本，是一種新型的水下構(gòu)筑物加固技術(shù)，在水利工程施工中有著廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]王全，劉洪瑞，吳冬亮.河床下切對(duì)橋梁樁基承載能力的影響及加固[J].城市道橋與防洪，2010（1）：60-63.

[2]陳強(qiáng)，吳才俊.橋梁病害加固技術(shù)探討[J].現(xiàn)代交通技術(shù)，2011（3）：45-47.

[3]練廣龍，吳泳鈿.橋梁水中樁樁基加固應(yīng)用研究[J].低溫建筑技術(shù)，2014（5）：133-134.

[4]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.