关于内河航道水下灌注桩保护层修复工艺的探讨

聂挺 林子峰 中交华南交通建设有限公司

1.工程概况

京杭运河三级航道整治工程某标段工程内容包括航道疏浚、新建护岸、加固护岸、自然生态护岸以及配套工程。其中加固护岸中水下钻孔灌注桩分为E3A型和E3B型，E3A型灌注桩直径为800mm，E3B型直径为1200mm，灌注桩施工完成后需在桩后施打4.3m板桩，并在标高1.5m以上浇筑厚600mm的C30钢筋混凝土帽梁。保护层修复部分一般在在帽梁底部至水面以下。

2.灌注桩保护层脱落原因的分析

（1）灌注桩钢筋笼安放时，因钢筋定位偏差或定位措施不够，致使桩身保护层厚度不均匀。在混凝土浇筑完毕后，由于拆拔预埋钢护筒时间过早、用力过猛，或者用力不均衡，造成混凝土表面破坏，保护层表层剥落，露出骨料，露筋。

（2）部分灌注桩施工采用填土平台的工艺，护筒长度不够，护筒埋设底标高处于水位变动区附近。由于灌注桩施工时间梅汛和台汛期间，雨水较多，填土平台长时间被雨水浸泡，土体含水率较高。在浇筑混凝土过程中，由于外力影响，护筒下方填筑土体可能进入混凝土中，造成表面夹泥，混凝土不密实，平台拆除后，船行波冲刷导致保护层剥落或形成孔洞。

（3）混凝土超灌不足，孔内泥浆未被全部替换，造成桩顶部位夹泥，受船行波冲刷导致保护层剥落或形成孔洞。

（4）接桩过程中未做好防船行波冲刷保护措施，导致模板接口处混凝土被冲刷流失严重，形成接口处露筋。

（5）凿桩不规范，在凿桩前未先按照设计标高用切割机进行整圈切割，致使凿除过程中设计标高以下桩体保护层连带剥落，桩头破坏严重。

3.灌注桩保护层修复工艺的探讨

目前比较常用的水下混凝土露筋修复方法主要有：挖补法、扩大基础法以及水下玻纤套筒加固法等。

（1）挖补法。挖补法是通过挖除灌注桩桩身表面松散混凝土，并对存在露筋、麻面处的部位进行打磨，最后用新的混凝土对缺陷部位进行修补。此法操作简单快捷，但新老混凝土接触部分容易产生缝隙，在受到过往船舶航行产生波浪的作用下可能引起松动，桩身摩阻力降低。

（2）扩大基础法。扩大基础法是通过在存在桩身缺陷的灌注桩周边布筋，随后浇筑混凝土，使其与原桩基共同形成扩大基础。但此方法在施工过程中需开挖至露筋部位，再浇筑混凝土。此法虽然可以解决现存问题，但工艺复杂，成本较大。

（3）水下玻纤套筒加固法。水下玻纤套筒加固法俗称“夹克法”，是用于受损桩柱钢筋保护层修补的高效永久可靠系统。主要用于结构基础、桩基及桥墩柱对各种腐蚀，冲刷，混凝土脱落，钢筋露筋等病害的修复及防护。相对于传统的修复方案，该系统是一种经济、高效和长期维护的解决方案。

4.水下玻纤套筒加固法施工工艺

根据现场灌注桩身保护层破损实际情况，将采用对灌注桩桩基整体进行玻纤护甲包裹，包裹后内部浇筑水泥基灌浆料的形式进行修复。

4.1 主要修复材料及技术指标

（1）修复过程中使用由玻璃纤维和聚合树脂材料加工而成的玻纤套筒，其参数见表1。

本工程修复材料采用5mm厚玻纤套筒，工厂化加工定制。

（2）水泥基灌浆料。水泥基灌浆材料是以水泥为基础材料，加入少量的混凝土外加剂、适量的细骨料等组成干混材料，也可向商家购买成品材料。为保证灌注桩保护层修复质量，水泥拟采用强度为P.O52.5的普通硅酸盐水泥，水泥基灌浆料具有早强、高强、自流性高、耐久性强、微膨胀性、可冬季施工的特点。

4.2 施工流程、工艺要点及操作方法

（1）施工流程。

现场勘察→材料定制（预制）→搭建作业平台→处理灌注桩表面→安装玻纤套筒→安装玻纤套筒底部密封条→灌浆料浇筑→顶部封顶→下一根桩施工。

（2）材料定制。

在定制材料前，对灌注桩上下探摸，每间隔40cm丈量桩基周长，根据现场勘探结果，定制相应长度的玻纤套筒，玻纤套筒与灌注桩的包裹间隙为30mm。

（3）搭建作业平台。

本作业平台，仅为了夹克法施工时，作为拌料灌注人员操作平台，可用临时船舶，亦可用临时借用帽梁拼搭简易平台。

（4）处理灌注桩破损面。在安装玻纤套筒前，为了加强灌浆料与灌注桩表面的附着力，需对已经发生破损的部位进行打磨处理。施工人员先用高压水枪冲洗灌注桩表面青苔、水下生物等附着物，再用水下角磨机对桩表面进行打磨除锈，最后用手持式气动凿毛机将灌注桩表面松散、破损的混凝土凿除，即完成表面处理。

（5）安装玻纤套筒。

完成灌注桩表面处理后，进行玻纤套筒的安装工作。对灌注桩混凝土外漏导致桩基规则度不够的部位，需要对影响护甲包覆区域的混凝土进行凿除，避免护甲无法安装。玻纤套筒在规格根据现场灌注桩桩径、受损情况确定尺寸，后由厂家根据尺寸规格进行预制生产，运到现场后经施工人员检查，验收合格后方可进行保护层修复使用，加固时先在套筒的锁扣槽内注入水下环氧封口胶。水下环氧封口胶是一种可以在潮湿界面及水下环境进行粘接固化的环氧树脂胶粘剂。灌注桩与其后方板状之间存在约为1cm的缝隙，该缝隙可供5mm厚的玻纤模板穿过，在灌注桩表面松散物清理时，需要对该条缝隙内的杂物进行清理，以便玻纤套筒模板安装的顺利进行。玻纤模板安装时，先将一端穿过灌注桩与板状的缝隙，然后与另一端带有封口胶的锁扣槽相接，形成玻纤套筒，最后在将玻纤套筒安装到指定标高后使用紧固带固定套筒。每隔15cm使用不锈钢螺丝紧固套筒锁扣处，即完成安装。

（6）安装玻纤套筒底部密封条。

安装玻纤套筒之后，为了保证灌浆料灌入桶内，需要在底部25mm处使用可压缩密封条进行封底，保证桩基与玻纤套筒底部之间不允许有空隙，避免漏浆，然后使用封底胶对玻纤套筒底部和与桩基结合部位进行密封。由于修复材料具有较高的流动性，为了避免材料浪费，再浇筑前需要对套筒密封情况进行检查，检查方法采用灌水法（在套筒内注满水，观察套筒内的水位是否出现下降情况，如水位下降则密封性不好，需重新灌注封底料；如水位不下降，则密封性良好），检测确定护甲密封性良好后方可进行材料浇筑。

（7）灌浆料浇筑。

灌浆料采用压浆法进行浇筑。在模板顶部的左右两侧预留两个直径5cm的孔径，分别用于灌浆料压浆和模板内的水流排出。灌浆压力控制在50kPa为宜。第一次灌注水泥基灌浆料，采用高位漏斗重力灌浆法，灌注15cm高后停止灌注，待灌浆料固化（即常温21℃时约45min）后，再进行二次灌注，直至筒内全部填满。

（8）顶部密封。

待套筒内灌浆料填满时，停止灌注，用涂有密封胶的小块模板材料将压浆孔和排水孔密封。待灌浆料全部固化后，拆除紧固带，进入下一根桩施工。为了提高工作效率，可采用4根桩工序间流水作业，打磨、安装、封堵、灌注依次进行，直至完工。

表1 玻纤套筒性能指标

5.结束语

通过利用水下玻纤套筒加固法对灌注桩保护层进行修复，灌注桩保护层露筋、缺陷等问题得到全面解决，修复完成后的外观情况良好，强度满足设计要求，充分证实了水下玻纤套筒加固法修复灌注桩保护层的实用性，今后类似工程可以此为参考。