方桩玻纤套筒加固局部施工缺陷分析与建议

张晋豪 陈龙 张晋滔

摘 要：高桩码头桩基修复受到材料、施工条件等因素的影响，特别是缺陷位于水位变动区或水下的情况，维修加固难度更大。与传统立模支护加固桩基的方法相比，使用玻纤套筒加固桩基时不受墩柱周围水域条件的影响，施工速度快，工期短，造价低。工程应用结果表明：玻纤套筒加固方法更适用于水下桩基加固，加固质量可靠。但在玻纤套筒加固过程中存在玻纖套筒表面鼓凸不平整、玻纤套筒空鼓等施工缺陷，尤其是方桩更为明显。本文结合珠海某码头维修工程，介绍方桩玻纤套筒加固局部施工缺陷原因及处理方案，为今后方桩加固提供施工参考，同时对类似桩基修复工程具有较好的参考价值。

关键词：玻纤套筒;方桩;修复

中图分类号：TU525;U657.4     文献标识码：A   文章编号：1003-5168（2021）36-0080-03

Analysis and Suggestions on Local Construction Defects of Glass Fiber Sleeve Reinforcement for Square Pile

ZHANG Jinhao1    CHEN Long2    ZHANG Jintao3

（1.Guangzhou New Central Axis Construction Co.，Ltd.，Guangzhou Guangdong 510230;

2.China National Chemsitry Southern Construction &Investment Co，.Ltd.，Guangzhou Guangdong 510230;

3.CCCC （Shouguang） Investment Co.，Ltd.，Shouguang  Shandong 262700）

Abstract： The repair of pile foundation of high pile wharf is greatly affected by materials，construction conditions and other factors，especially when the defects are located in the water level change area or underwater，the maintenance and reinforcement is more difficult.Compared with the traditional method of strengthening pile foundation with formwork support，when using glass fiber sleeve to strengthen pile foundation，it is not affected by the water conditions around the pier，with fast construction speed，short construction period and low cost.The engineering application results show that the glass fiber sleeve reinforcement method is more suitable for the reinforcement of underwater pile foundation，and the reinforcement quality is reliable.However，in the process of strengthening the glass fiber sleeve，there are construction defects such as uneven bulge on the surface of the glass fiber sleeve and empty bulge of the glass fiber sleeve，especially the square pile.Combined with a wharf maintenance project in Zhuhai，this paper introduces the causes and treatment schemes of local construction defects of square pile glass fiber sleeve reinforcement，so as to provide construction reference for square pile reinforcement in the future，and has good reference value for similar pile foundation repair projects.

Keywords： glass fiber sleeve; square pile; repair

本项目地处国家一类口岸、华南枢纽港——珠海港高栏港区，该码头引桥长86.7 m，码头岸线长668 m，拥有两个 5万 t级泊位和一个1万 t级泊位。其中，一个5万 t级泊位水工结构按10万 t级设计和建造，为最大可靠泊10万 t级船舶。

运营多年后，码头桩基普遍存在缺陷，方桩表面出现大量裂缝，导致现有混凝土的抗压强度降低，混凝土与钢筋之间的握裹力（钢筋与混凝土之间对抗滑移能力）下降，致使桩柱的承载力不足。急需进行维修加固。

该码头生产业务繁忙，可以施工的时间非常有限。因此，必须选择一种高效率的施工工艺，且由于沿海涨落潮时间每天都在变化，需要在潮湿或有水的环境下进行施工[1-2]。

常规的桩基水下修补方法主要有混凝土增大截面法、粘贴钢板加固法、粘贴纤维片材加固法、玻纤套筒加固法（又称“夹克法”）等。

增大截面法是在原有墩柱构件基础上，通过在结构外侧补加钢筋、重新浇筑混凝土，增大墩柱截面积，从而提高承载力。该法存在成本高、施工难度大、工期长等缺点。且混凝土是一种多孔材料，外界腐蚀因子很容易侵入混凝土内部，引起钢筋发生锈胀，导致混凝土结构损坏。因此，增大截面法很难满足对桩基浪溅区修补和保护的需要[1]。粘贴钢板加固法、粘贴纤维片材加固法均是利用结构胶粘贴剂，在桩基面层粘贴尺寸合适的钢板或纤维片，使钢板或纤维片与桩基形成统一的受力整体，发挥加固作用。该加固方法适用范围有局限性，不适用于素混凝土构件（包括低配筋率构件）的加固，且其长期使用的环境温度不应高于60 ℃。被加固的混凝土构件，其现场实测混凝土强度等级不得低于C15，且混凝土表面的正拉粘接强度不得低于1.5 N/mm2。加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平，对施工队伍素质要求比较高。玻纤套筒加固法采用具有防水、防腐、抗紫外线，且机械性能良好的玻璃纤维套筒作为保护层，向玻纤套筒和待加固的桩基之间注入防腐蚀、可水下固化，且粘接耐久性好的水下环氧树脂灌浆料，即可完成水下桩基修复工作。其优势在于防护材料具有高抗腐蚀性、高抗冲击性、高耐久性，施工过程简便，无须使用大型机械设备，其综合使用成本低、施工效率高[1-4]。

结合本项目实际情况，采用玻纤套筒加固方法对方桩进行加固[3]。玻纤套筒加固施工主要流程如下：①在玻纤套筒锁扣槽内或搭接处注入封口胶;②将玻纤套筒包裹安装在需要加固的墩柱上;③使用紧固带对玻纤套筒进行临时固定;④在玻纤套筒锁扣处使用螺丝紧固;⑤在玻纤套筒底部利用密封条、密封胶泥进行封堵;⑥在玻纤套筒顶部开孔，将灌浆料注入玻纤套筒;⑦在玻纤套筒顶端部位用封口胶进行密封;⑧灌浆料固化后，取下临时紧固带。

在本项目施工过程中，部分加固的方桩存在施工缺陷，主要表现为两个方面：①方桩四周不同程度隆起（表面不平整）;②玻纤套筒和灌浆料出现空鼓离壳现象。

1 方桩四面不同程度隆起

玻纤套筒是一种无须拆卸的永久防护体，具有较好的耐海水腐蚀和耐化学腐蚀能力，加上其具备较好的抗拉强度，包覆在桩柱上可以提高桩柱的握裹力，从而提升整个桩柱的承载力和耐久性。通过采用玻纤套筒加固的方式，对现有对立柱进行防护和加固，会有明显的效果。

1.1 对于方桩四面不同程度隆起产生的原因进行分析

玻纤套筒是根据桩柱的形状及尺寸而定制的复合加固片材，其包覆在桩柱上，可以在桩柱四周形成一个永久防护和加固的体系。其加固原理是通过玻纤套筒良好的抗拉性能，对桩柱形成一个约束力，以此来提高混凝土与钢筋的握裹力（抗滑移能力）。在玻纤套筒安装到桩柱以后，一般采用紧固带进行临时固定，紧固带为柔性材料，紧固带拉紧后力主要集中在方桩四角，无法在方桩四周平面形成均匀的约束力。如果在灌注施工时没有限制来自于灌浆料对玻纤套筒的侧向压力，会导致方形玻纤套筒四面出现不同程度的隆起，如图1所示。

1.2 承重抱箍平臺及夹板设计安装方法

1.2.1 平台制作。根据待加固桩的尺寸，在现有玻纤套筒下面设计安装一个承重抱箍平台，作为灌浆料灌注临时支撑，其制作方法如下：

采用4 cm×6 cm×100 cm的方条，在距离两端20 cm的位置开@14的孔，采用长100 cm@14的螺杆对拉锁定，使其通过对拉抱箍形成一个受力支撑平台。然后在平行于方条的位置多安装一条方条，便于在上面固定平板作为支撑平面。

在方条上面采用10 cm宽、80 cm长、1 cm厚对平面板在承重方条上固定，四周形成一个小平面，以利于底部承重和封底。

1.2.2 夹板制作方法。采用80 cm×120 cm×1 cm的压光模板作为夹板，夹板轴向订好3排同样高度的4 cm×5 cm的方条作为受力传送条。如图2所示。

制作好的对夹板通过角钢和对拉螺杆固定，在灌注时进行调整锁定即可。安装角钢抱箍时需进行多层错位安装，也就是东西向和南北向错位锁定。施工时注意夹板居中放置在方桩玻纤套筒表面，夹具沿竖直方向均匀布置。施工后效果图如图3所示。经试验，效果良好。

2 玻纤套筒和灌浆料出现离壳现象

2.1 对于灌注中出现的离壳现象产生原因的分析

2.1.1 模具拆卸过早。由于水泥基灌浆料强度增长较慢，第一天抗压强度约20 MPa，粘接强度约1 MPa。如果在施工过程中紧固模具拆卸过早，会导致玻纤套筒四周放松以后回弹灌浆料，导致局部离壳。

2.1.2 工作平台在灌浆料还没有充分养护好时碰撞到玻纤套筒导致离壳。由于是海上作业，碰撞和利用桩柱支撑是难免的，如果在灌浆料还没有充分养护好之前碰撞到玻纤套筒，也容易导致灌浆料和玻纤套筒产生离壳现象。

2.1.3 玻纤套筒灌浆通过顶部开孔灌注，顶部施工灌注空间较小，灌注速度相对偏慢，导致每桶灌浆料前后灌注的时间间距过长，后面灌注进去的灌浆料不能很好地实现自密实，容易出现局部离壳。

2.2 离壳修复措施

首先通过敲击，找出离壳位置。针对离壳区域，采用改性环氧注浆液进行注浆修复。具体工艺流程如下。

①对于离壳区域进行标注。

②采用自攻手钻，在需要注浆的区域底部和上部进行开孔，并粘贴灌浆底座。

③等底座粘胶完全固化以后采用改性环氧注浆液由低位往高位进行注浆，等高位出浆孔出浆后扭上堵头即可。

④卸下注射器，把堵头扭上。进行下一个离壳部位注浆修补。

⑤等第二天环氧注浆液完全固化以后再次敲击检验是否还有空鼓，如果需要进行二次注浆，方法如上。

经试验，上述操作效果良好。对部分修补部位切开玻纤套筒检查，桩基表面平整密实，无空隙。

3 结语

随着国民经济的快速增长，码头、桥梁的加固、维修及养护等需求越来越大。传统加固和修复工艺施工工期长、修复成本高、修复效果不理想，并且需要重复维修。而玻纤套筒加固施工工期短，加固后结构整体耐久性好，在结构加固中有着广阔的应用前景。

方桩加固主要存在施工表面不平整的施工缺陷，造成后期桩身受力不均匀。玻纤套筒和灌浆料出现离壳现象，造成玻纤套筒与加固桩基的整体性差，加固效果差。为了对施工质量进行最大程度的控制，在施工前应按照施工尺寸加工模具，施工时严格按照施工方案，利用模具及临时施工平台进行灌注施工;同时，编制相应的防治措施，在保证质量的同时，创造更高的经济效益。

参考文献：

[1] 浙江省交通运输厅工程质量监督局，宁波海港工程有限公司，浙江省交通规划设计研究院.长管节后张法预应力混凝土大管桩设计与施工规程：DB 33/T 927—2014[S].杭州：浙江省质量技术监督局，2014.

[2] 张俊娟，樊金光，李潮雄.长管节大管桩的管节生产工艺[J].土工基础，2013（3）：100-103.

[3] 魏明晖，严锋.玻纤套筒加固技术在高桩码头维修工程中的应用[J].水运工程，2017（9）：202-205.

[4] 周家强.桥梁墩柱维修加固中“夹克法”的应用[J].交通世界，2021（1）：203-204.