陳雪峰，劉 華，岳 青，王京杭

(中鐵橋隧技術(shù)有限公司 南京市 210061)

0 引言

我國如今已是橋梁大國，隨著時間的推移，外界的影響、河床的沖淤、水質(zhì)的變化，橋梁基礎(chǔ)出現(xiàn)的問題會越來越多，需要加固的也會越來越多。樁基礎(chǔ)是由設(shè)置于巖土中的樁和與樁頂連接的承臺共同組成的基礎(chǔ)或由柱與樁直接連接的單樁基礎(chǔ)，作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的樁是將承臺荷載(豎向的和水平的)全部或部分傳遞給地基土(或巖層)的具有一定剛度和抗彎能力的桿件[1]，因為橋梁基礎(chǔ)不僅承載著整個橋梁的自重，還承載著二期恒載與活載，是橋梁結(jié)構(gòu)安全的重要基礎(chǔ)。對于基樁偏位、混凝土脫落、蜂窩、開裂、露筋、空洞等病害，將導(dǎo)致基礎(chǔ)承載能力、抗震能力和耐久性不足，嚴重時影響結(jié)構(gòu)安全和使用功能。因此，如何簡化水下樁基礎(chǔ)的修復(fù)加固工藝、縮短施工工期、降低修復(fù)工作對河道交通的影響，成為水下樁基礎(chǔ)修復(fù)加固技術(shù)面臨的一個棘手問題。

1 修復(fù)加固

樁修復(fù)是指樁身出現(xiàn)裂縫，或者裂縫處鋼筋已出現(xiàn)銹跡但銹蝕較輕，而對結(jié)構(gòu)受力強度尚未造成不利影響時，采取的修復(fù)處理。修復(fù)的作用只是使樁身結(jié)構(gòu)能保持現(xiàn)狀，鋼筋銹蝕不再繼續(xù)發(fā)展。加固則是指鋼筋銹蝕程度較為嚴重，鋼筋的截面面積損失較大，需要補焊鋼筋、加大混凝土保護層，或者另外加大結(jié)構(gòu)斷面，以達到補強加固目的的處理[2]。

國內(nèi)的“夾克法”施工工藝是樁基礎(chǔ)外表面包裹著玻纖套筒，通過一個特定的限位器來控制環(huán)氧樹脂灌漿料厚度的，而這種限位器是按照截面損失率來設(shè)計，樁基礎(chǔ)截面損失率不大于25%，在考慮經(jīng)濟成本的前提下，限位器尺寸經(jīng)驗建議值為15mm，樁基礎(chǔ)截面損失率大于25%，則根據(jù)需要，可在玻纖套筒內(nèi)綁扎鋼筋，進行修復(fù)加固等工作，限位器尺寸經(jīng)驗建議值為50mm[3]，限位器在玻纖套筒上以50cm為間隔均勻布置，詳見圖1，這種做法是借鑒于FX-70?加固系統(tǒng)[4]，國內(nèi)外做法對比見表1，從表中可以得出，技術(shù)指標(biāo)差別不大。

圖1 玻纖套筒與限位器(國內(nèi))(單位：cm)

表1 限位器尺寸經(jīng)驗建議值國內(nèi)外對比

環(huán)氧樹脂灌漿材料的組成主要是環(huán)氧樹脂、固化劑、稀釋劑、填料、骨料，其中的主體是環(huán)氧樹脂，由于環(huán)氧樹脂在常溫條件下不會自己固化，所以需要加入固化劑，交聯(lián)固化后生成的體型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的固化物才具有許多優(yōu)良的性能，填料和骨料主要起到減少環(huán)氧樹脂的收縮，提高力學(xué)性能和降低成本的作用[5]。環(huán)氧樹脂與固化劑混合后，發(fā)生固化反應(yīng)，形成的漿體起初還具有可塑性和流動性。隨著時間的推移、固化反應(yīng)不斷進行，漿體逐漸失去流動性，形成具有一定強度的固結(jié)體結(jié)構(gòu)，這就是環(huán)氧灌漿料的固化過程[6]。王建輝認為，環(huán)氧樹脂和混凝土組成的粘接體系在分子以及原子之間的作用力下產(chǎn)生粘結(jié)力，這是物理作用和化學(xué)作用共同作用的結(jié)果。環(huán)氧樹脂的粘接過程是一個復(fù)雜的物理、化學(xué)過程，可以將開裂的混凝土重新粘接完整，繼續(xù)發(fā)揮混凝土的強度，使開裂后的混凝土重新獲得較高強度[7]。

2 應(yīng)用實例

江蘇廣靖錫澄高速公路2019年度水下樁基礎(chǔ)修復(fù)加固項目，修復(fù)加固是某中橋1#～2#墩水下樁基礎(chǔ)，采用“夾克法”施工工藝。該橋中心樁號K7+277，橋梁全長75.0m，上部構(gòu)造采用3×25m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁，下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式墩臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)[8]。

通過水下攝像、探摸，發(fā)現(xiàn)某中橋樁基礎(chǔ)病害如表2所示。

表2 某中橋1#～2#墩病害統(tǒng)計[8]

可以得知，相交陰影部分為破損部分，面積為276.18cm2，樁基礎(chǔ)截面積為22698.01cm2，則最大截面損失率為276.18/22698.01≈1.22%≤25%，所以某中橋需要修復(fù)加固的7根樁基礎(chǔ)限位器尺寸選擇15mm，比較合適。

挑選破損區(qū)域最大深度值(8cm)來計算最大截面損失率，截面損失率是一個平面不是立體的概念，以左幅2-1樁基礎(chǔ)為例，破損區(qū)域邊緣假設(shè)以規(guī)則的圓曲線均勻變化，用2個直徑為170cm的圓相交，相交陰影部分最長距離是8cm，這樣做，理論上計算樁基礎(chǔ)的最大截面損失率是可以的，從圖2上項目對工程質(zhì)量的控制是較為全面、嚴格的，正式進場之前，在業(yè)主單位、監(jiān)理單位的見證下，將主要的工程材料送到有資質(zhì)的檢測單位，模擬水下施工環(huán)境，檢測其主要技術(shù)指標(biāo)，均能滿足設(shè)計要求。施工過程中加強對質(zhì)量的控制，樁基礎(chǔ)在修復(fù)加固時，同時留有3個試塊，檢測其技術(shù)指標(biāo)是否滿足設(shè)計要求，充分排除因施工因素導(dǎo)致試塊主要技術(shù)指標(biāo)達不到設(shè)計要求的情況。

圖2 左幅2-1樁基礎(chǔ)最大截面損失率計算示意圖(單位：cm)

合同工期是50天，實際工期是26天，在滿足業(yè)主的質(zhì)量、進度要求前提下，大大地節(jié)省了施工成本。

3 結(jié)語

近年來，針對橋梁水下樁基礎(chǔ)修復(fù)加固方法基本上都需要棄水、防水處理，該種方法所必須的圍堰、基礎(chǔ)防滲和基坑排水往往耗費大量的時間和費用，并且施工過程中占用航道空間，社會影響大。因此，引進和研究國外成熟的、效果可靠的基礎(chǔ)加固技術(shù)，并結(jié)合我國實際，將其轉(zhuǎn)化成適應(yīng)我國橋梁的樁基礎(chǔ)修復(fù)加固技術(shù)，具有較高的經(jīng)濟性和實用性，以期達到合理利用有限資金滿足樁基礎(chǔ)修復(fù)加固的需求，實現(xiàn)最大限度地降低樁基礎(chǔ)修復(fù)加固的成本。

樁基礎(chǔ)的“夾克法”修復(fù)加固技術(shù)在國外已有多年的應(yīng)用和實踐，國內(nèi)也開展了一些相應(yīng)的技術(shù)研究和應(yīng)用，但收效甚微，樁基礎(chǔ)修復(fù)加固也基本以傳統(tǒng)修復(fù)加固方法為主。經(jīng)項目實踐證明，“夾克法”施工工藝有著快捷性、經(jīng)濟性、質(zhì)量可控等諸多優(yōu)點，可在狹小場地作業(yè)、設(shè)備輕、對場地要求不高，具有極好的社會經(jīng)濟價值，因此應(yīng)用廣泛。