橋梁水下樁基表面缺陷修補加固技術(shù)研究

楊　煒

摘要：橋梁水下樁基表面缺陷是目前橋梁的一個通病，若不及時修補處理，缺陷的存在將加速鋼筋的腐蝕與混凝土脹裂剝落，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的耐久性及安全性，給樁基及整個橋梁造成極大的安全隱患。文章結(jié)合京珠高速公路廣珠段水下樁基缺陷維修加固工程實際，經(jīng)多方案試驗研究，提出水下修補新技術(shù)，供同行參考。

關(guān)鍵詞：橋梁水下樁基；修補加固；修補新技術(shù)

中圖分類號：U445文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-1145（2009）14-0165-02

橋梁水下樁基表面缺陷維修加固施工，傳統(tǒng)的圍堰干水方法施工成本過于昂貴，不適合用于點多面廣的修補，常用的濕固性環(huán)氧混凝土施工煩瑣，質(zhì)量難以保證且成本高。本文總結(jié)京珠高速公路廣珠段水下樁基缺陷維修加固工程經(jīng)驗，提出了水下修補新技術(shù)，取得成功。

一、橋梁水下樁基表面缺陷的特點

橋梁樁基表面缺陷指樁基表面的露筋、坑洞、砼破碎等現(xiàn)象，這種缺陷一般不大，不會即時對樁基及橋梁造成危害，但由于環(huán)境潮濕，特別是潮差變化區(qū)間、浪濺區(qū)，若不及時修補處理，缺陷的存在將加速鋼筋的腐蝕與混凝土脹裂剝落，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的耐久性及安全性，給樁基及整個橋梁造成極大的安全隱患。這類橋梁樁基表面缺陷的形成主要有兩個方面，一是樁基施工時沒有保護(hù)層或保護(hù)層很薄；二是樁基表面砼強(qiáng)度低，成樁后由于潮水沖刷容易脫離形成空洞。

樁基表面缺陷個體較小，一般面積約10cm×10cm，深度約5cm，基本每根樁都會出現(xiàn)。通過近年的橋梁檢測發(fā)現(xiàn)，絕大部分橋梁樁基不同程度存在上述問題，是目前橋梁的一個通病。

二、橋梁水下樁基表面缺陷的傳統(tǒng)維修施工方法

傳統(tǒng)的樁基水下維修方法為圍堰排水修補，簡單點的單樁鋼護(hù)桶圍堰修補，以上方法施工所必須的圍堰、基礎(chǔ)防滲和基坑排水往往耗費大量的時間和費用，適合缺陷集中在單根樁或單個墩的樁基加固。對于點多面廣的樁基表面缺陷，圍堰排水修補方法施工成本過于昂貴，不適合大規(guī)模鋪開。近年興起的潛水員水下作業(yè)，但一般的混凝土無法水中與舊混凝土粘結(jié)，通常的環(huán)氧混凝土只能在干燥的被粘物表面進(jìn)行粘結(jié)，假如遇水或表面潮濕或水下使用時，有的粘結(jié)強(qiáng)度急劇下降，有的甚至無法粘結(jié)。水下混凝土缺陷是一種普遍存在的現(xiàn)象，目前在國內(nèi)還沒有成熟的施工材料和施工工藝。

如何修補水下樁基表面缺陷，提高修補質(zhì)量，簡化施工工藝，降低工程費用，是一個值得研究的課題。為此，結(jié)合京珠高速公路廣珠段水下樁基缺陷維修加固工程實際，經(jīng)多方案試驗研究，提出水下修補新技術(shù)。

三、試驗研究

樁基表面修補不涉及樁基的受力問題，關(guān)鍵在于如何保證在有水情況下新舊混凝土連接密實，包裹里面的鋼筋不再受到侵蝕。工作原理是在新混凝土中加入一種憎水類固化劑，它與水不反應(yīng)，膠粘時將水排除被粘物之外使舊混凝土和環(huán)氧樹脂反應(yīng)而粘結(jié)。新老混凝土結(jié)合密實的標(biāo)準(zhǔn)是結(jié)合界面能否有效地傳遞和承擔(dān)應(yīng)力，為此，試驗著重測試新老混凝土結(jié)合面的抗拉和抗剪性能。

1．試驗室試驗。該工程圖紙推薦使用濕固性環(huán)氧混凝土，這是目前在其他省份比較常用在水下混凝土修補的材料，配合比是水泥：中砂：瓜米石：E44環(huán)氧樹脂：鄰苯二甲酸二丁脂：KH-560硅烷偶聯(lián)劑：固化劑=446：669：967：119：7.4：2.2：89（重量比）。

試驗情況：

（1）有側(cè)限試驗。產(chǎn)品用抗折試模在水下與舊砼進(jìn)行粘接，水中養(yǎng)護(hù)。7天抗拉強(qiáng)度2.1Mpa，抗壓強(qiáng)度55 Mpa。10天抗拉強(qiáng)度3.2Mpa，抗壓強(qiáng)度62Mpa。

（2）無側(cè)限試驗。在水下與舊砼進(jìn)行側(cè)面粘接，新、舊砼不能馬上結(jié)合，由于沒有側(cè)面限制，在重力作用下，會下墜分離，要在外側(cè)立模加側(cè)壓力。

（3）該修補砼能滿足與舊砼在水下粘接的要求，自身抗壓強(qiáng)度高，結(jié)合較密實。由于各原料混在一起后，黏度很大，較難拌和均勻。施工時岸上拌和砼，由于混凝土成型需要有側(cè)向限制壓力，潛水員要在施工位置安裝模板后，才能在內(nèi)填充砼。

因為在對一些使用濕固性環(huán)氧混凝土的工地的參觀學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)該材料在使用過程存在施工煩瑣、質(zhì)量難保證等問題，根據(jù)對市場的調(diào)研，經(jīng)過多次試驗，配置了第二種配合比：水泥：水：固化劑=1:0.4:0.3（重量比）。

試驗情況：

（1）有側(cè)限試驗。產(chǎn)品用抗折試模在水下與舊砼進(jìn)行粘接，水中養(yǎng)護(hù)。4天抗拉強(qiáng)度1.9Mpa，抗壓強(qiáng)度45Mpa。7天抗拉強(qiáng)度2.3Mpa，抗壓強(qiáng)度53 Mpa。

（2）無側(cè)限試驗。在水下與舊砼進(jìn)行側(cè)面粘接，新、舊砼能馬上結(jié)合，雖然沒有側(cè)向限制，但不會下墜分離。

（3）該修補砼能滿足與舊砼在水下粘接的要求，自身及結(jié)合都密實，拌和容易。在岸上拌和砼，由于成型不需要側(cè)向限制壓力，潛水員可直接抹在并粘接在舊砼上，無需模板外側(cè)加力，只需防沖刷遮擋。

2．兩種配合比的比較

3．現(xiàn)場試驗

為了驗證水下施工的可行性、修補材料在特定環(huán)境條件下的性能以及施工質(zhì)量的可靠程度，現(xiàn)場模擬施工試驗，材料使用。選取在實驗室試驗中滿足水下修補要求且施工簡易的第二種配合比砼用于現(xiàn)場進(jìn)行試驗。

潛水員在水下清理干凈樁基表面缺陷，把在岸上拌和好的砼水下直接抹在缺陷處。7天后，抽芯并進(jìn)行試驗。抽芯試樣如下圖：

軸拉強(qiáng)度1.7 Mpa，劈拉強(qiáng)度1.14 Mpa，剪切強(qiáng)度2.16 Mpa，所有試件的破壞均為老混凝土破壞，現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)與實驗室試驗數(shù)據(jù)基本吻合。

本次試驗不設(shè)錨筋，相關(guān)研究表明，錨筋能提高劈拉強(qiáng)度70%左右，提高剪切強(qiáng)度50%左右。

3．試驗結(jié)論：使用第二種配合比砼在水下能與舊砼結(jié)合緊密，而且施工簡單，特別適合于水下樁基表面修補。

四、工程應(yīng)用

1．工程概況。京珠高速公路廣珠段橋梁水中樁基缺陷維修加固工程處理的病害主要是沿線橋梁水下樁基由于施工或海水沖刷等原因，部分樁基、承臺、系梁及墩柱存在較為嚴(yán)重的蜂窩、麻面、缺損及空洞等病害，部分缺陷較深鋼筋外露，已經(jīng)影響到結(jié)構(gòu)的耐久性。病害共涉及9座大橋36個墩82根樁374處修補位置。

2．施工工藝。水下作業(yè)的施工工藝，若需要潛水員配合，工藝越簡單效果越好。清除混凝土表面垃圾，將缺損部位鑿毛；若最大缺損深度大于或等于5cm的缺陷，按要求植入錨筋，增加連接強(qiáng)度；結(jié)合面涂抹濕固性良好的界面劑，以利于新舊混凝土間的結(jié)合；采用濕固性環(huán)氧混凝土（上面第二種配合比砼）修補；設(shè)置保護(hù)模板，保證10小時內(nèi)濕固性環(huán)氧混凝土不被海水沖刷。拆除模板。以上工序都是潛水員在水下完成，砼的拌和在岸上完成，

3．施工效果。本工程僅用了45天就完成了水下樁基表面修補，經(jīng)水下拍照和抽檢抽芯，經(jīng)檢測各項指標(biāo)滿足設(shè)計要求。

五、結(jié)論

通過施工試驗和工程的實際應(yīng)用，驗證了本工程在水下樁基表面修補所采用的原材料和施工工藝是科學(xué)的、有效的，施工質(zhì)量是可以控制的。檢測得到的成果表明經(jīng)修補后的混凝土密實度滿足預(yù)期的工程要求。該項技術(shù)適用于所有水工、海岸工程等結(jié)構(gòu)的混凝土水下缺陷修補，尤其在無法或難于修筑圍堰的情況下，運用該項技術(shù)更是切實可行。由于不須棄水施工，大大節(jié)約工期，減少投資，是混凝土水下病害整治的一條新途徑，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，推廣應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：楊煒（1977- ），男，供職于廣東省長大公路工程有限公司，研究方向：路橋設(shè)計與施工管理。