方樁玻纖套筒加固局部施工缺陷分析與建議

張晉豪 陳龍 張晉滔

摘 要：高樁碼頭樁基修復受到材料、施工條件等因素的影響，特別是缺陷位于水位變動區(qū)或水下的情況，維修加固難度更大。與傳統(tǒng)立模支護加固樁基的方法相比，使用玻纖套筒加固樁基時不受墩柱周圍水域條件的影響，施工速度快，工期短，造價低。工程應用結(jié)果表明：玻纖套筒加固方法更適用于水下樁基加固，加固質(zhì)量可靠。但在玻纖套筒加固過程中存在玻纖套筒表面鼓凸不平整、玻纖套筒空鼓等施工缺陷，尤其是方樁更為明顯。本文結(jié)合珠海某碼頭維修工程，介紹方樁玻纖套筒加固局部施工缺陷原因及處理方案，為今后方樁加固提供施工參考，同時對類似樁基修復工程具有較好的參考價值。

關(guān)鍵詞：玻纖套筒;方樁;修復

中圖分類號：TU525;U657.4 ? ? 文獻標識碼：A ? 文章編號：1003-5168（2021）36-0080-03

Analysis and Suggestions on Local Construction Defects of Glass Fiber Sleeve Reinforcement for Square Pile

ZHANG Jinhao1 ? ?CHEN Long2 ? ?ZHANG Jintao3

（1.Guangzhou New Central Axis Construction Co.，Ltd.，Guangzhou Guangdong 510230;

2.China National Chemsitry Southern Construction &Investment Co，.Ltd.，Guangzhou Guangdong 510230;

3.CCCC （Shouguang） Investment Co.，Ltd.，Shouguang ?Shandong 262700）

Abstract： The repair of pile foundation of high pile wharf is greatly affected by materials，construction conditions and other factors，especially when the defects are located in the water level change area or underwater，the maintenance and reinforcement is more difficult.Compared with the traditional method of strengthening pile foundation with formwork support，when using glass fiber sleeve to strengthen pile foundation，it is not affected by the water conditions around the pier，with fast construction speed，short construction period and low cost.The engineering application results show that the glass fiber sleeve reinforcement method is more suitable for the reinforcement of underwater pile foundation，and the reinforcement quality is reliable.However，in the process of strengthening the glass fiber sleeve，there are construction defects such as uneven bulge on the surface of the glass fiber sleeve and empty bulge of the glass fiber sleeve，especially the square pile.Combined with a wharf maintenance project in Zhuhai，this paper introduces the causes and treatment schemes of local construction defects of square pile glass fiber sleeve reinforcement，so as to provide construction reference for square pile reinforcement in the future，and has good reference value for similar pile foundation repair projects.

Keywords： glass fiber sleeve; square pile; repair

本項目地處國家一類口岸、華南樞紐港——珠海港高欄港區(qū)，該碼頭引橋長86.7 m，碼頭岸線長668 m，擁有兩個 5萬 t級泊位和一個1萬 t級泊位。其中，一個5萬 t級泊位水工結(jié)構(gòu)按10萬 t級設計和建造，為最大可靠泊10萬 t級船舶。

運營多年后，碼頭樁基普遍存在缺陷，方樁表面出現(xiàn)大量裂縫，導致現(xiàn)有混凝土的抗壓強度降低，混凝土與鋼筋之間的握裹力（鋼筋與混凝土之間對抗滑移能力）下降，致使樁柱的承載力不足。急需進行維修加固。

該碼頭生產(chǎn)業(yè)務繁忙，可以施工的時間非常有限。因此，必須選擇一種高效率的施工工藝，且由于沿海漲落潮時間每天都在變化，需要在潮濕或有水的環(huán)境下進行施工[1-2]。

常規(guī)的樁基水下修補方法主要有混凝土增大截面法、粘貼鋼板加固法、粘貼纖維片材加固法、玻纖套筒加固法（又稱“夾克法”）等。

增大截面法是在原有墩柱構(gòu)件基礎(chǔ)上，通過在結(jié)構(gòu)外側(cè)補加鋼筋、重新澆筑混凝土，增大墩柱截面積，從而提高承載力。該法存在成本高、施工難度大、工期長等缺點。且混凝土是一種多孔材料，外界腐蝕因子很容易侵入混凝土內(nèi)部，引起鋼筋發(fā)生銹脹，導致混凝土結(jié)構(gòu)損壞。因此，增大截面法很難滿足對樁基浪濺區(qū)修補和保護的需要[1]。粘貼鋼板加固法、粘貼纖維片材加固法均是利用結(jié)構(gòu)膠粘貼劑，在樁基面層粘貼尺寸合適的鋼板或纖維片，使鋼板或纖維片與樁基形成統(tǒng)一的受力整體，發(fā)揮加固作用。該加固方法適用范圍有局限性，不適用于素混凝土構(gòu)件（包括低配筋率構(gòu)件）的加固，且其長期使用的環(huán)境溫度不應高于60 ℃。被加固的混凝土構(gòu)件，其現(xiàn)場實測混凝土強度等級不得低于C15，且混凝土表面的正拉粘接強度不得低于1.5 N/mm2。加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平，對施工隊伍素質(zhì)要求比較高。玻纖套筒加固法采用具有防水、防腐、抗紫外線，且機械性能良好的玻璃纖維套筒作為保護層，向玻纖套筒和待加固的樁基之間注入防腐蝕、可水下固化，且粘接耐久性好的水下環(huán)氧樹脂灌漿料，即可完成水下樁基修復工作。其優(yōu)勢在于防護材料具有高抗腐蝕性、高抗沖擊性、高耐久性，施工過程簡便，無須使用大型機械設備，其綜合使用成本低、施工效率高[1-4]。

結(jié)合本項目實際情況，采用玻纖套筒加固方法對方樁進行加固[3]。玻纖套筒加固施工主要流程如下：①在玻纖套筒鎖扣槽內(nèi)或搭接處注入封口膠;②將玻纖套筒包裹安裝在需要加固的墩柱上;③使用緊固帶對玻纖套筒進行臨時固定;④在玻纖套筒鎖扣處使用螺絲緊固;⑤在玻纖套筒底部利用密封條、密封膠泥進行封堵;⑥在玻纖套筒頂部開孔，將灌漿料注入玻纖套筒;⑦在玻纖套筒頂端部位用封口膠進行密封;⑧灌漿料固化后，取下臨時緊固帶。

在本項目施工過程中，部分加固的方樁存在施工缺陷，主要表現(xiàn)為兩個方面：①方樁四周不同程度隆起（表面不平整）;②玻纖套筒和灌漿料出現(xiàn)空鼓離殼現(xiàn)象。

1 方樁四面不同程度隆起

玻纖套筒是一種無須拆卸的永久防護體，具有較好的耐海水腐蝕和耐化學腐蝕能力，加上其具備較好的抗拉強度，包覆在樁柱上可以提高樁柱的握裹力，從而提升整個樁柱的承載力和耐久性。通過采用玻纖套筒加固的方式，對現(xiàn)有對立柱進行防護和加固，會有明顯的效果。

1.1 對于方樁四面不同程度隆起產(chǎn)生的原因進行分析

玻纖套筒是根據(jù)樁柱的形狀及尺寸而定制的復合加固片材，其包覆在樁柱上，可以在樁柱四周形成一個永久防護和加固的體系。其加固原理是通過玻纖套筒良好的抗拉性能，對樁柱形成一個約束力，以此來提高混凝土與鋼筋的握裹力（抗滑移能力）。在玻纖套筒安裝到樁柱以后，一般采用緊固帶進行臨時固定，緊固帶為柔性材料，緊固帶拉緊后力主要集中在方樁四角，無法在方樁四周平面形成均勻的約束力。如果在灌注施工時沒有限制來自于灌漿料對玻纖套筒的側(cè)向壓力，會導致方形玻纖套筒四面出現(xiàn)不同程度的隆起，如圖1所示。

1.2 承重抱箍平臺及夾板設計安裝方法

1.2.1 平臺制作。根據(jù)待加固樁的尺寸，在現(xiàn)有玻纖套筒下面設計安裝一個承重抱箍平臺，作為灌漿料灌注臨時支撐，其制作方法如下：

采用4 cm×6 cm×100 cm的方條，在距離兩端20 cm的位置開@14的孔，采用長100 cm@14的螺桿對拉鎖定，使其通過對拉抱箍形成一個受力支撐平臺。然后在平行于方條的位置多安裝一條方條，便于在上面固定平板作為支撐平面。

在方條上面采用10 cm寬、80 cm長、1 cm厚對平面板在承重方條上固定，四周形成一個小平面，以利于底部承重和封底。

1.2.2 夾板制作方法。采用80 cm×120 cm×1 cm的壓光模板作為夾板，夾板軸向訂好3排同樣高度的4 cm×5 cm的方條作為受力傳送條。如圖2所示。

制作好的對夾板通過角鋼和對拉螺桿固定，在灌注時進行調(diào)整鎖定即可。安裝角鋼抱箍時需進行多層錯位安裝，也就是東西向和南北向錯位鎖定。施工時注意夾板居中放置在方樁玻纖套筒表面，夾具沿豎直方向均勻布置。施工后效果圖如圖3所示。經(jīng)試驗，效果良好。

2 玻纖套筒和灌漿料出現(xiàn)離殼現(xiàn)象

2.1 對于灌注中出現(xiàn)的離殼現(xiàn)象產(chǎn)生原因的分析

2.1.1 模具拆卸過早。由于水泥基灌漿料強度增長較慢，第一天抗壓強度約20 MPa，粘接強度約1 MPa。如果在施工過程中緊固模具拆卸過早，會導致玻纖套筒四周放松以后回彈灌漿料，導致局部離殼。

2.1.2 工作平臺在灌漿料還沒有充分養(yǎng)護好時碰撞到玻纖套筒導致離殼。由于是海上作業(yè)，碰撞和利用樁柱支撐是難免的，如果在灌漿料還沒有充分養(yǎng)護好之前碰撞到玻纖套筒，也容易導致灌漿料和玻纖套筒產(chǎn)生離殼現(xiàn)象。

2.1.3 玻纖套筒灌漿通過頂部開孔灌注，頂部施工灌注空間較小，灌注速度相對偏慢，導致每桶灌漿料前后灌注的時間間距過長，后面灌注進去的灌漿料不能很好地實現(xiàn)自密實，容易出現(xiàn)局部離殼。

2.2 離殼修復措施

首先通過敲擊，找出離殼位置。針對離殼區(qū)域，采用改性環(huán)氧注漿液進行注漿修復。具體工藝流程如下。

①對于離殼區(qū)域進行標注。

②采用自攻手鉆，在需要注漿的區(qū)域底部和上部進行開孔，并粘貼灌漿底座。

③等底座粘膠完全固化以后采用改性環(huán)氧注漿液由低位往高位進行注漿，等高位出漿孔出漿后扭上堵頭即可。

④卸下注射器，把堵頭扭上。進行下一個離殼部位注漿修補。

⑤等第二天環(huán)氧注漿液完全固化以后再次敲擊檢驗是否還有空鼓，如果需要進行二次注漿，方法如上。

經(jīng)試驗，上述操作效果良好。對部分修補部位切開玻纖套筒檢查，樁基表面平整密實，無空隙。

3 結(jié)語

隨著國民經(jīng)濟的快速增長，碼頭、橋梁的加固、維修及養(yǎng)護等需求越來越大。傳統(tǒng)加固和修復工藝施工工期長、修復成本高、修復效果不理想，并且需要重復維修。而玻纖套筒加固施工工期短，加固后結(jié)構(gòu)整體耐久性好，在結(jié)構(gòu)加固中有著廣闊的應用前景。

方樁加固主要存在施工表面不平整的施工缺陷，造成后期樁身受力不均勻。玻纖套筒和灌漿料出現(xiàn)離殼現(xiàn)象，造成玻纖套筒與加固樁基的整體性差，加固效果差。為了對施工質(zhì)量進行最大程度的控制，在施工前應按照施工尺寸加工模具，施工時嚴格按照施工方案，利用模具及臨時施工平臺進行灌注施工;同時，編制相應的防治措施，在保證質(zhì)量的同時，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1] 浙江省交通運輸廳工程質(zhì)量監(jiān)督局，寧波海港工程有限公司，浙江省交通規(guī)劃設計研究院.長管節(jié)后張法預應力混凝土大管樁設計與施工規(guī)程：DB 33/T 927—2014[S].杭州：浙江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2014.

[2] 張俊娟，樊金光，李潮雄.長管節(jié)大管樁的管節(jié)生產(chǎn)工藝[J].土工基礎(chǔ)，2013（3）：100-103.

[3] 魏明暉，嚴鋒.玻纖套筒加固技術(shù)在高樁碼頭維修工程中的應用[J].水運工程，2017（9）：202-205.

[4] 周家強.橋梁墩柱維修加固中“夾克法”的應用[J].交通世界，2021（1）：203-204.