夾克法加固工藝在瑞尋高速公路橋梁中的維修運用研究

肖江

（江西省瑞尋高速公路有限責任公司，江西 贛州 342600）

1 項目概況

瑞尋高速是濟南至廣州的國家高速公路在江西境內(nèi)的最后一段（瑞金至尋烏段高速公路），路線起于瑞金市武陽鎮(zhèn)大陂頭村，終于尋烏縣南橋鎮(zhèn)的牛埃石（贛粵界）與平興高速公路相接，全長約123.956km。

公路等級：雙向四車道高速公路，路基寬26m。

設(shè)計速度：100km/h。

汽車荷載：公路-I 級。

1.1 綿水一橋

綿水一橋中心里程樁號為K1460+880，該橋為主線橋梁，橋梁跨徑為6×25m 預應(yīng)力混凝土箱型連續(xù)梁，橋梁長度為156m，板式橡膠支座，肋式橋臺與柱式橋墩，涉水墩柱直徑為1.4m，樁基直徑為1.6m，橋墩系梁高為1.3m。設(shè)計荷載：公路-I 級。

1.2 綿水二橋

綿水二橋中心里程樁號為K1461+478，該橋為主線橋梁，橋梁跨徑為8×40m 預應(yīng)力混凝土箱型連續(xù)梁，橋梁長度為329m，板式橡膠支座，肋式橋臺與柱式橋墩，涉水墩柱直徑為1.6m，樁基直徑為1.8m，橋墩系梁高為1.5m。設(shè)計荷載：公路-I 級。

2 方案比選

2.1 傳統(tǒng)加固工藝

目前橋梁墩柱構(gòu)件傳統(tǒng)的加固工藝主要有：

2.1.1 粘貼纖維復合材料加固工藝

適用于鋼筋混凝土受壓柱，以提高延性、耐久性的加固，其加固方式與粘貼鋼板加固工藝一樣，加固所使用的材料不一樣，其加固所使用的材料為碳纖維復合材料，具有質(zhì)量輕、材料自身強度高、防腐性能好、抗疲勞效果好的特點，就是其加固后外觀顏色與原有結(jié)構(gòu)顏色差別較大，不太美觀。

2.1.2 粘貼鋼板加固工藝

適用于鋼筋混凝土受壓、受彎和受拉構(gòu)件的加固，采用耐環(huán)境因素作用的膠黏劑進行粘貼鋼板，分擔結(jié)構(gòu)受力作用，提高結(jié)構(gòu)強度，起到加固效果。但是其抗腐蝕性能差，耐久性不高，后期需要經(jīng)常維護保養(yǎng)。

2.1.3 增大截面加固工藝

適用于鋼筋混凝土受壓構(gòu)件、鋼筋混凝土和預應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的加固，外包鋼筋混凝土，使其截面增大，從而提高構(gòu)件承載力，起到加固效果。橋體結(jié)構(gòu)外觀發(fā)生較大的變化，整體的抗腐蝕性、抗水流沖刷剝蝕性沒有提高改善，而且不美觀。

2.1.4 體外預應(yīng)力加固工藝

通過增設(shè)體外預應(yīng)力裝置（索或桿）（鋼絞線、高強鋼絲束和精軋螺紋鋼筋）對原有結(jié)構(gòu)主動施加外部作用力，改善結(jié)構(gòu)受力狀況、達到受力平衡的方法。其抗腐蝕性能差、耐久性的問題，后期也是需要經(jīng)常維護保養(yǎng)。

2.2 夾克法加固工藝

夾克法加固工藝是一種用于水下結(jié)構(gòu)（樁基、墩柱）加固修正和保護的加固技術(shù)，主要是由工廠定制玻纖套筒和水下環(huán)氧灌漿材料組成，在水下作業(yè)的狀況下能夠完成鋼筋混凝土樁、木質(zhì)樁、鋼樁等多種建筑材料的橋梁加固修正和保護。

從加固體系來說，夾克法加固體系摒棄了傳統(tǒng)的圍堰排水，以高強、耐腐蝕、耐UV（紫外線）的玻璃纖維復合材料與水下自流平、水下固化的環(huán)氧灌漿料結(jié)合，并引進“夾克法”模型，處理了橋墩水下加固施工困難等技能難題。利用重力排水原理，向底部密封的玻纖套筒和需要加固的原結(jié)構(gòu)之間灌注可水下固化、黏結(jié)性能好、耐久性高的水下環(huán)氧灌漿料，養(yǎng)護期一天后，就可以拆除緊固裝置。其具有抗腐蝕性好、抗沖刷能力強、耐久性高的特性[1]。

系統(tǒng)特點：適用于不同環(huán)境、不同介質(zhì)。無須圍堰排水處理，大型機械設(shè)備不需要使用，灌漿材料能水下固化，施工簡單。無須動火施焊，安全系數(shù)高。玻璃纖維耐磨度高、抗沖刷能力強，特別適用于潮差帶和水位變化大的河流，是一套省時、省工、省錢的且具有免后期維護特點的加固系統(tǒng)。

考慮到橋梁的安全穩(wěn)定運行，加固方案選取主要原則是對墩柱與樁基的耐久修復、加強表面防護，采用適用性、經(jīng)濟性的維修加固方法，“夾克法”（水下玻纖套筒）外包加固方法比外包鋼筋混凝土方法抗腐蝕性、耐久性好，無外觀影響，水下施工簡便無須圍堰排水作業(yè)且后期無須運營維護保養(yǎng)。本項目選用“夾克法”（水下玻纖套筒）加固（共8 個墩柱，2 個樁基，外包厚度為5cm，共20m）處理方式對墩柱與樁基表面進行保護，以起到防腐蝕、防沖刷及提升其使用年限的目的，提高結(jié)構(gòu)的耐久性，并對這兩座橋梁的下部構(gòu)造的結(jié)構(gòu)病害（鋼筋銹蝕外露、裂縫、混凝土表面剝蝕等病害）進行修復（見表1）。

表1 夾克法與傳統(tǒng)工藝對比

2.3 設(shè)計施工單位選取

因本項目為涉水橋梁系梁墩柱樁基加固維修，需要出具加固方案及加固施工圖設(shè)計，采用公開詢價（設(shè)計+施工）方式選取合適的橋梁加固維修單位，更有利于橋梁的加固維修。施工單位為：江西省交通橋梁檢測加固有限公司。

3 加固工藝流程

3.1 表面處理

水下用氣動風鎬清除剝蝕松散的混凝土，水上可用高壓水槍沖洗表面松散的混凝土，應(yīng)用鋼刷對外露銹蝕鋼筋進行表面除銹處理。

處理之后的效果應(yīng)達到原結(jié)構(gòu)混凝土表面應(yīng)無松散剝蝕的混凝土、油污、水泥漿、水生物等現(xiàn)象，使用氣動角磨機將原結(jié)構(gòu)表面磨毛，提高其與水下環(huán)氧灌漿料的黏結(jié)力[2]。

3.2 玻纖套筒安裝

玻纖套筒的生產(chǎn)制作應(yīng)符合設(shè)計要求，并經(jīng)過現(xiàn)場復測確定尺寸后統(tǒng)一由工廠預制生產(chǎn)，材料運到現(xiàn)場后三方應(yīng)對尺寸、產(chǎn)品合格證、產(chǎn)品檢驗單進行查驗，查驗合格后方可使用，若查驗不合格應(yīng)退回工廠重新生產(chǎn)制作。套筒安裝時應(yīng)先撐開便于包裹原加固結(jié)構(gòu)，并在玻纖套筒的陰陽鎖頭內(nèi)注入水下環(huán)氧樹脂封口膠，精確固定套筒安裝位置后，應(yīng)在套筒外用緊固裝置（或緊固帶）固定，起到臨時固定作用，然后用手電鉆將不銹鋼自攻螺釘按照間距150mm 的間距安裝在套筒接縫處。

3.3 底部密封條安裝

為防止灌注水下環(huán)氧灌漿料時出現(xiàn)泄漏，需要在套筒與原結(jié)構(gòu)之間的底部安裝25mm 具有可壓縮性能的密封條，通過預先灌注水下環(huán)氧灌漿料用于檢測是否底部密封完好，灌注高度控制在15cm 以內(nèi)，若有泄漏應(yīng)重新進行密封，確保后期灌注無泄漏現(xiàn)場出現(xiàn)。

3.4 灌注水下環(huán)氧灌漿料

利用重力原理，在套筒頂部安裝漏斗，灌注水下環(huán)氧灌漿料。

澆筑水下環(huán)氧灌漿料，水下環(huán)氧灌漿料強度等級比原結(jié)構(gòu)構(gòu)件提高一級，且不低于C30。

在常溫20～30℃條件下，大約8h 后，查看封底的水下環(huán)氧灌漿料是否已固化，固化后方可繼續(xù)灌注剩余的水下環(huán)氧灌漿料，灌滿溢出為止。

3.5 頂部密封

最后，玻纖套筒與墩柱（樁基）連接處用水下環(huán)氧封頂膠密封，且使頂部制成斜面狀態(tài)。灌注完成后，在常溫條件下養(yǎng)護1 天（24h），拆除緊固裝置（緊固帶）應(yīng)確保灌漿料已完全固化后才可以拆除。

4 工程進展

該工程施工工期為3月1日～3月17日，因連續(xù)的降雨，造成綿水水位上漲，水流流速加快，防止后期水位繼續(xù)上漲影響施工，江西省瑞尋高速公路有限責任公司橋梁養(yǎng)護工程師現(xiàn)場協(xié)調(diào)施工單位要求增派人員和隊伍，在確保施工質(zhì)量和安全的情況下調(diào)整施工工序、提高工作效率、加快施工進度，搶在汛期前完成橋梁下部結(jié)構(gòu)維修加固。

施工單位于3月1日組織施工單位全體施工人員安全培訓教育，做好安全、技術(shù)交底，壓實安全責任。

為確保維修加固施工質(zhì)量，從人員、材料進場到維修加固工程的完工，施工單位明確責任人員，做到該工程的全過程參與，并及時組織驗收小組成員對已完工的隱蔽工程檢查驗收[3]。

5 工程效果

使用夾克法加固工藝提高了橋梁墩柱混凝土結(jié)構(gòu)的防腐蝕性能、防沖刷性能，同時外表與原有混凝土不存在較大色差。所使用的水下環(huán)氧灌漿料在完全固化后，其力學性能要比混凝土材料更佳，加固構(gòu)件被玻璃纖維套筒橫向包圍，能夠強力有效的對橋梁墩柱（樁基）的內(nèi)部混凝土起到束縛作用，環(huán)向約束力增大，墩柱（樁基）的抗壓能力也有顯著的增強，大大降低了墩柱（樁基）受壓破壞過程，明顯改善墩柱（樁基）的延性。

6 重點解決的技術(shù)難題

解決了水下橋梁加固施工困難的技術(shù)難題，因其不用筑島或鋼護筒圍堰排水處治，不用使用機械設(shè)備來安裝，施工方便快捷。不用水上水下動火施焊，安全系數(shù)高。特別適用于深水樁基加固。

解決了后期維護保養(yǎng)問題，其具有良好抗腐蝕性能，強度高。

降低了對原結(jié)構(gòu)受力作用穩(wěn)定的干擾，因其結(jié)構(gòu)尺寸小，自重輕，色差小且外表美觀。

7 項目成果

解決了橋梁墩柱樁基鋼筋外露、橫向裂縫、混凝土表面蜂窩麻面等病害，提高了橋梁墩柱樁基的耐久性。

夾克法加固工藝是第一次在我國路段使用，養(yǎng)護技術(shù)人員對工程實施進行了全過程管理，開闊了眼界，豐富了工程實踐，積累了處理橋梁病害的經(jīng)驗。

通過使用夾克法對這兩座橋梁墩柱（樁基）的加固整治，實踐證明夾克法加固工藝是一種經(jīng)濟、簡便、高效及后期免維護保養(yǎng)的解決方案。它改善加固部位（墩柱樁基）的結(jié)構(gòu)性能，提升了墩柱（樁基）結(jié)構(gòu)的受力穩(wěn)定和安全性，較大增強了其承載能力，提高了橋梁結(jié)構(gòu)的強度，延長其使用年限，能夠安全有效地保障車輛通行順暢和人民出行的安全[4]。

8 結(jié)語

結(jié)合瑞尋高速公路運營狀況和車流量，掌握綿水一、二橋結(jié)構(gòu)（墩柱樁基）現(xiàn)狀和現(xiàn)場調(diào)查分析橋梁下部結(jié)構(gòu)病害產(chǎn)生的根本原因，通過維修加固后的處理效果好、適用性強、經(jīng)濟費效比高、耐久性好后期維護保養(yǎng)成本低且施工簡單快捷的這幾個維修特點，對夾克法和傳統(tǒng)加固方法進行了對比選擇，通過綜合對比分析后，因夾克法加固工藝具有經(jīng)濟、簡單快捷、免維護的特點，最終確定其為墩柱樁基的加固維修方案。確保加固整治后綿水一、二橋下部結(jié)構(gòu)的耐久性、結(jié)構(gòu)強度得到提高，增強抗沖刷能力，延長橋梁使用年限。與較為常用的外包鋼筋混凝土相比，夾克法加固（水下玻纖套筒）方式適用范圍更廣，特別適用于深水樁基加固，可以大范圍推廣運用。