FX-70玻璃纤维套筒系统在桩基修复施工中的改进与应用

2018-05-24王振江王志杰

商品与质量 2018年48期

王振江王志杰

中交一航局第二工程有限公司山东青岛 266071

FX-70玻璃纤维套筒加固系统，主要应用于对各种腐蚀的结构基础、码头桩基和桥墩柱（包括混凝土桩、钢桩和木桩）等修复和加固防护，以及对新建结构的预先保护。该系统主要由套筒在桩周围造成半封闭环境，继而进行内部灌浆，而最终达到修复加固的目的。

1 方案比选和确定

智利圣文森特国际集装箱码头修复与重建工程：老码头需要修复的有两个泊位89个排架，每个排架有6-10根桩不等，结构桩基尺寸为圆桩1.3m直径、方桩50cm×50cm及方桩40cm×40cm，其中方桩为混凝土桩，圆桩为钢管桩和混凝土组合结构，还有一些散落的非主体桩。

码头结构主要病害为梁受损及桩基受损，主要表现为混凝土裂缝、混凝土保护层脱落、桩基漏筋、桩基倾斜、桩基沉降、桩基横向断裂等。其中玻璃纤维套筒桩基工程量为320根，桩基尺寸为50cm×50cm和40cm×40cm，使用玻璃纤维套筒修复加固。

本工程设计玻璃纤维套筒为巴斯夫产品，原产地为德国，产品品质国际领先，但是巴斯夫公司对本工程并未做出积极的行动，考虑到材料进货周期和技术支持，在研究辛普森FX-70玻璃纤维套筒系统后，并通过与巴斯夫FRP套筒系统的比选，通过讨论、产品展示、现场验证等方式对材料进行了变更，最终确定对45-132排架的320根方形桩基采用FX-70玻璃纤维套筒加固系统。两种系统的不同之处主要体现在材料成本和灌浆料的施工泵送方面。

FX-70玻璃纤维套筒加固系统具有三大特性：

防腐性，利用氢酯高分子聚合物，有高强度的防腐蚀作用，可应对海水腐蚀。由于玻纤套筒对化学反应的惰性，可抗各种化学制剂，耐酸、耐碱性。

水下施工，由于其对水不敏感，在水下施工仍有超强、紧密的粘结力。特别是，可在水下施工，而不需要搭建围堰、并花费高昂的排水设备。是一套省时、省工、省钱的最佳防腐蚀系统。

耐久性，可抵抗因气候循环引起的干湿、冷热、冻融等交互作用，及水流、海洋潮汐、废水、点解等持续性或间歇性的腐蚀作用，耐久性特佳。

2 方案工艺原理

2.1 工艺说明

FX-70玻璃纤维套筒加固系统，主要是在桩基外侧安装套筒，在桩周围造成半封闭环境，继而进行内部灌浆，而最终达到桩基修复加固的目的。

对本工程而言，FX-70玻璃纤维套筒系统仅作为桩基修复工艺中的一部分，除套筒外，修复还包括梁底混凝土修复和桩头与梁之间的裂缝修补。

图1 FX-70玻璃纤维套筒工艺说明

修复范围主要集中在桩头和梁底区域，梁与套筒间有钢领作为连接，套筒安装完成后为全封闭结构，最后一次灌浆需要使用泵送。

套筒上新开一个为注浆口和一个为出浆口，出浆口与钢领孔洞对应。

2.2 玻璃纤维套筒修复桩基工艺

（1）典型施工。

①典型施工目的。玻璃纤维套筒修复桩基工艺属公司首次工艺，因此在桩修复全面开工前通过此典型施工，检验工艺的可行性，另外通过典型施工，提前发现桩修补过程中的问题，积累详细的数据，完善施工准备工作及施工工艺，为后期的桩修复施工提供指导。

另外还为了优化经济、合理、安全的修复工艺，确保工程质量，取得更大的经济效益。

②试验桩的选取。选取了5根比较有代表性的桩基进行，桩基的具体情况如下表：

③玻璃纤维套筒修复桩基工艺流程

（2）操作要点。

①操作平台搭设。操作平台采用两组夹桩木，木料为15cm×10cm方木，拉杆使用14mm的精轧螺纹钢，夹桩木长度为2.3m和3m，另外加两根3m的支撑木，2.3m夹桩木在下方，沿码头横向安装，3m在其上方，沿码头纵向安装，沿码头纵向再安装两根3m方木支撑，在其上方铺设木板，木板控制在梁底以下1.3m处，标高约为+2.05m。平台四周设置防护栏杆，平台基本不会受潮水影响，操作空间宽阔、安全可靠。

套筒顶标高损坏区凿毛区 cm m m 13-1 F2 30 46 56 +3.35 +2.79 13-3 F2 50 66 76 +3.35 +2.59 16-3 F2 40 56 66 +3.35 +2.69 17-1 F2 35 56 66 +3.35 +2.69 17-3 F2 70 109 119 +3.35 +2.16桩号桩的损坏类型修复桩长（m）制作套筒套筒顶标高

②桩表面处理。对桩表面进行凿毛，根据图纸要求，需要沿桩周围及顶部凿去至少25mm混凝土，混凝土凿除是基本保持向上或者向前的姿势，所以电镐选型时考虑了便捷型，重量轻，易操作，实际操作过程中，由于桩的表面尺寸较小，仅为50cm，且受手持电镐姿势的影响，整平最后的毛面时无效锤击及人员疲劳态势增长，后考虑购买了方形镐钎，先用尖头镐钎对混凝土进行初步凿毛，待混凝土面凹处基本达到25mm时，采用方形镐钎对突起进行修整破碎，效率有了很大程度的提高。

图2 玻纤套筒修复桩基工艺流程图

图3 平台搭设

图4 桩基表面清理及凿毛

③梁底修补。凿除梁底松散的混凝土，但至少要达到25mm的深度要求，支设简易模板，模板周边使用快干水泥密封，并留有注浆口和出浆口，完成后灌入高性能砂浆材料。

图5 梁底混凝土修补

④桩头裂缝注射环氧树脂。由灌浆工对桩头和梁底间的裂隙进行环氧树脂注射，主要使用SIMPSON的材料，密封使用FX922快干水泥，此次需要注射的区域可视为水平裂缝，故在注射基座的布置上做了相应的调整，每个基座的埋设方向都不一样，采用渐进升高式，由低向高的注射原则，待下一个注射口流出环氧树脂时封闭当个注射口，以此类推，到最高点。使用套装式环氧树脂，用压枪注射，注射完成后全部关闭注射口。

图6 桩头注射环氧树脂

⑤钢领安装及焊接。钢领为两个U型不锈钢结构构成，焊接面有坡口，钢领由8个12mm的膨胀螺栓固定，坡口间需留有3mm的距离，采用电弧焊。钢领竖向钢板上留有一个4cm的孔洞，孔洞为项目部自行设计，设计原则有两个，一是为了避免孔洞上方灌浆时出现超大气孔，二是为了出浆管的安装，孔洞上边沿与钢领水平板底面距离1cm。

焊接设备采用KEMPPIMINI电焊机，该焊机体积小重量轻，移动方便，接入220V电即可使用，方便简洁，效率高。

图7 钢领安装和焊接

⑥套筒安装及灌浆。套筒的主要材质为玻璃纤维，强度高，耐磨损。套筒与桩之间和套筒与钢领之间使用密封条密封，密封条内外两侧涂抹胶水，在套筒的上部钻出出浆口，出浆管采用25mm不锈钢管，内通到梁底以上25mm处，出浆管外侧使用套筒胶密封。灌浆口的位置在套筒顶部以下约15cm处。套筒使用紧固带支撑固定，紧固带着力点有四个，分别为套筒的四个角，通过改进，在套筒四个面与紧固带之间加木条或木楔子以施加套筒、密封条和桩体之间的密封性，并在套筒底部及顶部全部用快干水泥封死。。

套筒安装完成后，首先通过灌浆口人工灌入约15cm高的灌浆料，用以底部密封和固定支撑套筒，24h后再人工灌入浆料至灌浆口下方位置，再24h硬化后，使用灌浆泵把剩余部分注满，灌浆结束后封堵灌浆口和出浆口。

浆体泵送时，合理计算好灌浆时间，不可让浆体在泵内时间过长，两根桩之间移管要迅速，减少灌浆间隔时间，确保浆体的流动性。