水下玻纤套筒加固系统施工技术

水下玻纤套筒加固系统施工技术

李勇朱晓楠

太原市恒瑞达工程技术有限公司山西太原030027

摘要：随着桥梁加固工程的增多，加固新技术也在不断涌现。水下玻纤套筒加固系统作为一项新的加固技术，具有无需围堰抽水，可在水下直接施工的优势，大大的缩短施工工期和工程造价，有效的延长了结构的使用寿命。该技术具有较大的社会效益和经济效益，值得推广。

关键词：玻纤套筒；墩柱加固；结构加固施工工艺

1引言

水下玻纤套筒加固系统是一种新型的修复加固方法，该系统摒弃了传统加固方法施工工期长、维护费用高、围堰施工和复杂的施工工艺等缺点，具有操作简单、无需围堰、维护费用低和耐久性好等优点。大量应用于国外的桥梁墩柱的修复，主要用于修复浪溅区和潮汐带等水中受损的钢筋混凝土桩、钢管桩、H型钢桩和木桩等。随后，我国的高校和研发机构开始对该系统进行研究，成果丰硕。其中，卡本复合材料（天津）有限公司（以下简称“卡本”）通过研发人员的不懈努力，克服重重难关，研发出拥有自主知识产权的水下玻纤套筒加固系统，为该项技术在我国的应用起到积极的推动作用。

2加固系统简介及其特点

在我国现有的桥梁中，桥梁墩柱在水环境下，因河水的冲刷、氯离子的腐蚀和冻融循环等因素下，墩柱出现混凝土剥落、混凝土沿受力筋出现裂缝、漏筋和受力钢筋锈蚀等缺陷。

吉林省长春市伊通河某项目采用卡本生产的水下玻纤套筒加固系统进行墩柱加固。本文以该项目为例，对该加固系统施工工艺及施工注意事项进行阐述。

3.1工程概况

该工程为吉林省长春市伊通河东莱桥加固项目，由于该桥建设时间较长，桥下16根墩柱产生不同程度的缺陷，需进行修复。根据检测单位的检测报告，由设计单位进行设计，综合考虑，采用水下玻纤套筒加固系统进行加固。柱截面直径为1.70m，玻纤套筒设计直径为1.73m，保护层厚度为15mm，通过玻纤套筒的内侧限位器确定保护层厚度；柱高的水位变化区段为最易发生钢筋混凝土缺陷，根据水文资料，套筒设计高度均为2.50m。

3.2准备阶段

准备阶段是指在玻纤套筒进行定位安装之前的阶段。到达工地现场后需依据设计图纸，对玻纤套筒的尺寸进行核对，同时检查玻纤套筒加固系统的原材是否已经配齐。将所需要的工具准备就绪，尤其是水下作业工具，主要有潜水服、气动设备、气动手钻等。

3.2.1表面清理

桩柱表面的清理尤为重要，干净的基面才能使混凝土与玻纤套筒有效的粘接，保证其整体性。

对于水上柱面，采用钢丝刷将墩柱表面的浮灰、油污、淤泥等杂质清理干净，或采用角磨机对基面进行凿毛，增加基面与环氧灌浆料的有效粘接面积；对于水面与空气交接的位置，由于水位的变化，该区域的墩柱易出现漏筋、混凝土松动等严重的缺陷，应先将松动的混凝土剥落，对钢筋进行除锈和阻锈处理，防止其进一步发生锈蚀；对于水下施工部位，柱表面粘有较厚的淤泥层，可先用钢丝刷进行初步清理，然后再用气动水枪进行清理，或直接采用气动水枪对柱面进行清理。

3.2.2底部密封条安装

密封条材质为遇水微膨胀的中空泡沫条，直径为70-100mm，安装在玻纤套筒的底部（图5）。为便于施工，采用不锈钢自攻钉先将密封条固定在玻纤套筒的底部，需要注意的是，在玻纤套筒的插接口处，密封条的长度应把握准确：如果底部密封条较长，则会影响玻纤套筒的对接口处的对接；如果底部密封条较短，则无法形成封闭的环形，灌浆时出现漏浆。一般玻纤套筒的周长比较大，而密封条则会分段安装，在密封条的对接处也应防止出现缺口。对于密封条处桩柱基面不平整的部位，需先进行找平，保证与混凝土基面形成密闭空间。

密封条的安装质量将会直接影响玻纤套筒的密封性，是关键的一道工序。密封条安装完成后应做检验，至此准备工作完成，可进行后续的施工流程。

3.3施工阶段

准备工作完成并检验合格后进入施工阶段。施工过程中需注意各个流程的关键点，保证工程的施工质量。

3.3.1定位及封口

玻纤套筒是根据结构设计图纸要求的尺寸进行定制化生产，现场无需再加工即可使用。玻纤套筒上部配有锁扣装置（图2a），紧固带穿过锁扣挂在较高的位置，在玻纤套筒的四个方向安装调整紧固带。通过调整紧固带的长度，使玻纤套筒定位于图纸设计的标高。然后将玻纤套筒的插接口对接，对接之前应在玻纤套筒的对接口位置涂抹配套的封口胶，其目的是保证玻纤套筒合拢后的密闭性，防止水下环氧灌浆料从对接口处流出。对接完成后，将柱截面的环形紧固带收紧（图2b），使玻纤套筒的限位器紧贴墩柱的外表面，紧固带间距为500mm，且底部和顶部必须设置。限位器、底部密封条与墩柱外表面紧密贴合，较大的摩擦力足以承受玻纤套筒的自重，此时将顶部定位锁扣可以去除。

在玻纤套筒的接口位置，应以100mm-150mm的间距安装不锈钢自攻钉（图2c）。其目的是保证在灌注水下环氧灌浆料的时候，防止因灌浆料重力作用将对接口撑破，破坏其封闭性，导致施工失败。在水下施工时，应采用气动工具安装不锈钢自攻钉，尤其是底部压力较大，可适当减小不锈钢自攻钉的间距。

3.3.2封底与灌浆

玻纤套筒定位安装完成后，水下玻纤套筒已经形成密闭的空腔。根据卡本提供的水下环氧灌浆料的三组分原料，按照配合比A：B：C=2.5：1：9拌制（图3a）。为增强玻纤套筒底部密封条的承载力和检验其密闭性，先在套筒内灌注100mm-150mm高度的水下环氧灌浆料（图3b）。施工环境一般为水下施工，可通过计算理论用量控制高度。针对该项目，柱截面半径为850mm，玻纤套筒半径为865mm，高度为150mm，密度取2.0g/cm3，计算公式如下：

（86.52-852）π·15·2=24.25kg

取整为25kg，根据配合比，则各组分的重量为：A=25*（2.5/12.5）=5kg；B=25*（1/12.5）=2kg；C=25*（9/12.5）=18kg。机械搅拌3-5min，保证灌浆料的均匀性，然后在30min内用完。

灌注时，因水下环氧灌浆料具有较好的流动性，无需振捣可在水下自流平，“单点浇注”即可形成封闭的环路。也可根据柱直径的大小，取2-4个灌注点同时进行，保证施工速度，一般柱截面直径≥1.8m后可考虑“多点浇注”，浇注点应均匀对称分布在柱周。无需将套筒内部的水排除，因灌浆料密度大于水的密度，灌浆料可将水挤出。封底灌浆料灌注完成后停止施工，需待8h后初凝，才可继续浇注。

该项目玻纤套筒设计标高为H=2500mm，为防止一次浇注后封口位置出现绷开，采用分段浇注，即先浇注0.5H（图3c），待8h后再浇注到顶（图3d）。水下环氧砂浆全部浇注完成至少24h后，方可撤除紧固带。浇注完成后即可进行封顶。同时，对玻纤套筒的下部要堆砌碎石保护，防止底部移动的碎石损伤玻纤套筒的表面。

4结束语

目前，水下玻纤套筒系统加固技术在我国使用较少，但其优越的加固效果和综合效益在国外得到认可并普遍应用。随着该项技术的不断普及，我国也积累了些许宝贵的施工经验，为指导类似的工程提供很大的帮助。当然，该项技术仍有需要改进的地方，通过不断的工程实践，该技术将会得到进一步完善。

参考文献

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