夹克法加固工艺在瑞寻高速公路桥梁中的维修运用研究

肖江

（江西省瑞寻高速公路有限责任公司，江西 赣州 342600）

1 项目概况

瑞寻高速是济南至广州的国家高速公路在江西境内的最后一段（瑞金至寻乌段高速公路），路线起于瑞金市武阳镇大陂头村，终于寻乌县南桥镇的牛埃石（赣粤界）与平兴高速公路相接，全长约123.956km。

公路等级：双向四车道高速公路，路基宽26m。

设计速度：100km/h。

汽车荷载：公路-I 级。

1.1 绵水一桥

绵水一桥中心里程桩号为K1460+880，该桥为主线桥梁，桥梁跨径为6×25m 预应力混凝土箱型连续梁，桥梁长度为156m，板式橡胶支座，肋式桥台与柱式桥墩，涉水墩柱直径为1.4m，桩基直径为1.6m，桥墩系梁高为1.3m。设计荷载：公路-I 级。

1.2 绵水二桥

绵水二桥中心里程桩号为K1461+478，该桥为主线桥梁，桥梁跨径为8×40m 预应力混凝土箱型连续梁，桥梁长度为329m，板式橡胶支座，肋式桥台与柱式桥墩，涉水墩柱直径为1.6m，桩基直径为1.8m，桥墩系梁高为1.5m。设计荷载：公路-I 级。

2 方案比选

2.1 传统加固工艺

目前桥梁墩柱构件传统的加固工艺主要有：

2.1.1 粘贴纤维复合材料加固工艺

适用于钢筋混凝土受压柱，以提高延性、耐久性的加固，其加固方式与粘贴钢板加固工艺一样，加固所使用的材料不一样，其加固所使用的材料为碳纤维复合材料，具有质量轻、材料自身强度高、防腐性能好、抗疲劳效果好的特点，就是其加固后外观颜色与原有结构颜色差别较大，不太美观。

2.1.2 粘贴钢板加固工艺

适用于钢筋混凝土受压、受弯和受拉构件的加固，采用耐环境因素作用的胶黏剂进行粘贴钢板，分担结构受力作用，提高结构强度，起到加固效果。但是其抗腐蚀性能差，耐久性不高，后期需要经常维护保养。

2.1.3 增大截面加固工艺

适用于钢筋混凝土受压构件、钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件的加固，外包钢筋混凝土，使其截面增大，从而提高构件承载力，起到加固效果。桥体结构外观发生较大的变化，整体的抗腐蚀性、抗水流冲刷剥蚀性没有提高改善，而且不美观。

2.1.4 体外预应力加固工艺

通过增设体外预应力装置（索或杆）（钢绞线、高强钢丝束和精轧螺纹钢筋）对原有结构主动施加外部作用力，改善结构受力状况、达到受力平衡的方法。其抗腐蚀性能差、耐久性的问题，后期也是需要经常维护保养。

2.2 夹克法加固工艺

夹克法加固工艺是一种用于水下结构（桩基、墩柱）加固修正和保护的加固技术，主要是由工厂定制玻纤套筒和水下环氧灌浆材料组成，在水下作业的状况下能够完成钢筋混凝土桩、木质桩、钢桩等多种建筑材料的桥梁加固修正和保护。

从加固体系来说，夹克法加固体系摒弃了传统的围堰排水，以高强、耐腐蚀、耐UV（紫外线）的玻璃纤维复合材料与水下自流平、水下固化的环氧灌浆料结合，并引进“夹克法”模型，处理了桥墩水下加固施工困难等技能难题。利用重力排水原理，向底部密封的玻纤套筒和需要加固的原结构之间灌注可水下固化、黏结性能好、耐久性高的水下环氧灌浆料，养护期一天后，就可以拆除紧固装置。其具有抗腐蚀性好、抗冲刷能力强、耐久性高的特性[1]。

系统特点：适用于不同环境、不同介质。无须围堰排水处理，大型机械设备不需要使用，灌浆材料能水下固化，施工简单。无须动火施焊，安全系数高。玻璃纤维耐磨度高、抗冲刷能力强，特别适用于潮差带和水位变化大的河流，是一套省时、省工、省钱的且具有免后期维护特点的加固系统。

考虑到桥梁的安全稳定运行，加固方案选取主要原则是对墩柱与桩基的耐久修复、加强表面防护，采用适用性、经济性的维修加固方法，“夹克法”（水下玻纤套筒）外包加固方法比外包钢筋混凝土方法抗腐蚀性、耐久性好，无外观影响，水下施工简便无须围堰排水作业且后期无须运营维护保养。本项目选用“夹克法”（水下玻纤套筒）加固（共8 个墩柱，2 个桩基，外包厚度为5cm，共20m）处理方式对墩柱与桩基表面进行保护，以起到防腐蚀、防冲刷及提升其使用年限的目的，提高结构的耐久性，并对这两座桥梁的下部构造的结构病害（钢筋锈蚀外露、裂缝、混凝土表面剥蚀等病害）进行修复（见表1）。

表1 夹克法与传统工艺对比

2.3 设计施工单位选取

因本项目为涉水桥梁系梁墩柱桩基加固维修，需要出具加固方案及加固施工图设计，采用公开询价（设计+施工）方式选取合适的桥梁加固维修单位，更有利于桥梁的加固维修。施工单位为：江西省交通桥梁检测加固有限公司。

3 加固工艺流程

3.1 表面处理

水下用气动风镐清除剥蚀松散的混凝土，水上可用高压水枪冲洗表面松散的混凝土，应用钢刷对外露锈蚀钢筋进行表面除锈处理。

处理之后的效果应达到原结构混凝土表面应无松散剥蚀的混凝土、油污、水泥浆、水生物等现象，使用气动角磨机将原结构表面磨毛，提高其与水下环氧灌浆料的黏结力[2]。

3.2 玻纤套筒安装

玻纤套筒的生产制作应符合设计要求，并经过现场复测确定尺寸后统一由工厂预制生产，材料运到现场后三方应对尺寸、产品合格证、产品检验单进行查验，查验合格后方可使用，若查验不合格应退回工厂重新生产制作。套筒安装时应先撑开便于包裹原加固结构，并在玻纤套筒的阴阳锁头内注入水下环氧树脂封口胶，精确固定套筒安装位置后，应在套筒外用紧固装置（或紧固带）固定，起到临时固定作用，然后用手电钻将不锈钢自攻螺钉按照间距150mm 的间距安装在套筒接缝处。

3.3 底部密封条安装

为防止灌注水下环氧灌浆料时出现泄漏，需要在套筒与原结构之间的底部安装25mm 具有可压缩性能的密封条，通过预先灌注水下环氧灌浆料用于检测是否底部密封完好，灌注高度控制在15cm 以内，若有泄漏应重新进行密封，确保后期灌注无泄漏现场出现。

3.4 灌注水下环氧灌浆料

利用重力原理，在套筒顶部安装漏斗，灌注水下环氧灌浆料。

浇筑水下环氧灌浆料，水下环氧灌浆料强度等级比原结构构件提高一级，且不低于C30。

在常温20～30℃条件下，大约8h 后，查看封底的水下环氧灌浆料是否已固化，固化后方可继续灌注剩余的水下环氧灌浆料，灌满溢出为止。

3.5 顶部密封

最后，玻纤套筒与墩柱（桩基）连接处用水下环氧封顶胶密封，且使顶部制成斜面状态。灌注完成后，在常温条件下养护1 天（24h），拆除紧固装置（紧固带）应确保灌浆料已完全固化后才可以拆除。

4 工程进展

该工程施工工期为3月1日～3月17日，因连续的降雨，造成绵水水位上涨，水流流速加快，防止后期水位继续上涨影响施工，江西省瑞寻高速公路有限责任公司桥梁养护工程师现场协调施工单位要求增派人员和队伍，在确保施工质量和安全的情况下调整施工工序、提高工作效率、加快施工进度，抢在汛期前完成桥梁下部结构维修加固。

施工单位于3月1日组织施工单位全体施工人员安全培训教育，做好安全、技术交底，压实安全责任。

为确保维修加固施工质量，从人员、材料进场到维修加固工程的完工，施工单位明确责任人员，做到该工程的全过程参与，并及时组织验收小组成员对已完工的隐蔽工程检查验收[3]。

5 工程效果

使用夹克法加固工艺提高了桥梁墩柱混凝土结构的防腐蚀性能、防冲刷性能，同时外表与原有混凝土不存在较大色差。所使用的水下环氧灌浆料在完全固化后，其力学性能要比混凝土材料更佳，加固构件被玻璃纤维套筒横向包围，能够强力有效的对桥梁墩柱（桩基）的内部混凝土起到束缚作用，环向约束力增大，墩柱（桩基）的抗压能力也有显著的增强，大大降低了墩柱（桩基）受压破坏过程，明显改善墩柱（桩基）的延性。

6 重点解决的技术难题

解决了水下桥梁加固施工困难的技术难题，因其不用筑岛或钢护筒围堰排水处治，不用使用机械设备来安装，施工方便快捷。不用水上水下动火施焊，安全系数高。特别适用于深水桩基加固。

解决了后期维护保养问题，其具有良好抗腐蚀性能，强度高。

降低了对原结构受力作用稳定的干扰，因其结构尺寸小，自重轻，色差小且外表美观。

7 项目成果

解决了桥梁墩柱桩基钢筋外露、横向裂缝、混凝土表面蜂窝麻面等病害，提高了桥梁墩柱桩基的耐久性。

夹克法加固工艺是第一次在我国路段使用，养护技术人员对工程实施进行了全过程管理，开阔了眼界，丰富了工程实践，积累了处理桥梁病害的经验。

通过使用夹克法对这两座桥梁墩柱（桩基）的加固整治，实践证明夹克法加固工艺是一种经济、简便、高效及后期免维护保养的解决方案。它改善加固部位（墩柱桩基）的结构性能，提升了墩柱（桩基）结构的受力稳定和安全性，较大增强了其承载能力，提高了桥梁结构的强度，延长其使用年限，能够安全有效地保障车辆通行顺畅和人民出行的安全[4]。

8 结语

结合瑞寻高速公路运营状况和车流量，掌握绵水一、二桥结构（墩柱桩基）现状和现场调查分析桥梁下部结构病害产生的根本原因，通过维修加固后的处理效果好、适用性强、经济费效比高、耐久性好后期维护保养成本低且施工简单快捷的这几个维修特点，对夹克法和传统加固方法进行了对比选择，通过综合对比分析后，因夹克法加固工艺具有经济、简单快捷、免维护的特点，最终确定其为墩柱桩基的加固维修方案。确保加固整治后绵水一、二桥下部结构的耐久性、结构强度得到提高，增强抗冲刷能力，延长桥梁使用年限。与较为常用的外包钢筋混凝土相比，夹克法加固（水下玻纤套筒）方式适用范围更广，特别适用于深水桩基加固，可以大范围推广运用。