桥梁水下桩基表面缺陷修补加固技术研究

杨　炜

摘要：桥梁水下桩基表面缺陷是目前桥梁的一个通病，若不及时修补处理，缺陷的存在将加速钢筋的腐蚀与混凝土胀裂剥落，严重影响结构的耐久性及安全性，给桩基及整个桥梁造成极大的安全隐患。文章结合京珠高速公路广珠段水下桩基缺陷维修加固工程实际，经多方案试验研究，提出水下修补新技术，供同行参考。

关键词：桥梁水下桩基；修补加固；修补新技术

中图分类号：U445文献标识码：A

文章编号：1674-1145（2009）14-0165-02

桥梁水下桩基表面缺陷维修加固施工，传统的围堰干水方法施工成本过于昂贵，不适合用于点多面广的修补，常用的湿固性环氧混凝土施工烦琐，质量难以保证且成本高。本文总结京珠高速公路广珠段水下桩基缺陷维修加固工程经验，提出了水下修补新技术，取得成功。

一、桥梁水下桩基表面缺陷的特点

桥梁桩基表面缺陷指桩基表面的露筋、坑洞、砼破碎等现象，这种缺陷一般不大，不会即时对桩基及桥梁造成危害，但由于环境潮湿，特别是潮差变化区间、浪溅区，若不及时修补处理，缺陷的存在将加速钢筋的腐蚀与混凝土胀裂剥落，严重影响结构的耐久性及安全性，给桩基及整个桥梁造成极大的安全隐患。这类桥梁桩基表面缺陷的形成主要有两个方面，一是桩基施工时没有保护层或保护层很薄；二是桩基表面砼强度低，成桩后由于潮水冲刷容易脱离形成空洞。

桩基表面缺陷个体较小，一般面积约10cm×10cm，深度约5cm，基本每根桩都会出现。通过近年的桥梁检测发现，绝大部分桥梁桩基不同程度存在上述问题，是目前桥梁的一个通病。

二、桥梁水下桩基表面缺陷的传统维修施工方法

传统的桩基水下维修方法为围堰排水修补，简单点的单桩钢护桶围堰修补，以上方法施工所必须的围堰、基础防渗和基坑排水往往耗费大量的时间和费用，适合缺陷集中在单根桩或单个墩的桩基加固。对于点多面广的桩基表面缺陷，围堰排水修补方法施工成本过于昂贵，不适合大规模铺开。近年兴起的潜水员水下作业，但一般的混凝土无法水中与旧混凝土粘结，通常的环氧混凝土只能在干燥的被粘物表面进行粘结，假如遇水或表面潮湿或水下使用时，有的粘结强度急剧下降，有的甚至无法粘结。水下混凝土缺陷是一种普遍存在的现象，目前在国内还没有成熟的施工材料和施工工艺。

如何修补水下桩基表面缺陷，提高修补质量，简化施工工艺，降低工程费用，是一个值得研究的课题。为此，结合京珠高速公路广珠段水下桩基缺陷维修加固工程实际，经多方案试验研究，提出水下修补新技术。

三、试验研究

桩基表面修补不涉及桩基的受力问题，关键在于如何保证在有水情况下新旧混凝土连接密实，包裹里面的钢筋不再受到侵蚀。工作原理是在新混凝土中加入一种憎水类固化剂，它与水不反应，胶粘时将水排除被粘物之外使旧混凝土和环氧树脂反应而粘结。新老混凝土结合密实的标准是结合界面能否有效地传递和承担应力，为此，试验着重测试新老混凝土结合面的抗拉和抗剪性能。

1．试验室试验。该工程图纸推荐使用湿固性环氧混凝土，这是目前在其他省份比较常用在水下混凝土修补的材料，配合比是水泥：中砂：瓜米石：E44环氧树脂：邻苯二甲酸二丁脂：KH-560硅烷偶联剂：固化剂=446：669：967：119：7.4：2.2：89（重量比）。

试验情况：

（1）有侧限试验。产品用抗折试模在水下与旧砼进行粘接，水中养护。7天抗拉强度2.1Mpa，抗压强度55 Mpa。10天抗拉强度3.2Mpa，抗压强度62Mpa。

（2）无侧限试验。在水下与旧砼进行侧面粘接，新、旧砼不能马上结合，由于没有侧面限制，在重力作用下，会下坠分离，要在外侧立模加侧压力。

（3）该修补砼能满足与旧砼在水下粘接的要求，自身抗压强度高，结合较密实。由于各原料混在一起后，黏度很大，较难拌和均匀。施工时岸上拌和砼，由于混凝土成型需要有侧向限制压力，潜水员要在施工位置安装模板后，才能在内填充砼。

因为在对一些使用湿固性环氧混凝土的工地的参观学习，发现该材料在使用过程存在施工烦琐、质量难保证等问题，根据对市场的调研，经过多次试验，配置了第二种配合比：水泥：水：固化剂=1:0.4:0.3（重量比）。

试验情况：

（1）有侧限试验。产品用抗折试模在水下与旧砼进行粘接，水中养护。4天抗拉强度1.9Mpa，抗压强度45Mpa。7天抗拉强度2.3Mpa，抗压强度53 Mpa。

（2）无侧限试验。在水下与旧砼进行侧面粘接，新、旧砼能马上结合，虽然没有侧向限制，但不会下坠分离。

（3）该修补砼能满足与旧砼在水下粘接的要求，自身及结合都密实，拌和容易。在岸上拌和砼，由于成型不需要侧向限制压力，潜水员可直接抹在并粘接在旧砼上，无需模板外侧加力，只需防冲刷遮挡。

2．两种配合比的比较

3．现场试验

为了验证水下施工的可行性、修补材料在特定环境条件下的性能以及施工质量的可靠程度，现场模拟施工试验，材料使用。选取在实验室试验中满足水下修补要求且施工简易的第二种配合比砼用于现场进行试验。

潜水员在水下清理干净桩基表面缺陷，把在岸上拌和好的砼水下直接抹在缺陷处。7天后，抽芯并进行试验。抽芯试样如下图：

轴拉强度1.7 Mpa，劈拉强度1.14 Mpa，剪切强度2.16 Mpa，所有试件的破坏均为老混凝土破坏，现场试验数据与实验室试验数据基本吻合。

本次试验不设锚筋，相关研究表明，锚筋能提高劈拉强度70%左右，提高剪切强度50%左右。

3．试验结论：使用第二种配合比砼在水下能与旧砼结合紧密，而且施工简单，特别适合于水下桩基表面修补。

四、工程应用

1．工程概况。京珠高速公路广珠段桥梁水中桩基缺陷维修加固工程处理的病害主要是沿线桥梁水下桩基由于施工或海水冲刷等原因，部分桩基、承台、系梁及墩柱存在较为严重的蜂窝、麻面、缺损及空洞等病害，部分缺陷较深钢筋外露，已经影响到结构的耐久性。病害共涉及9座大桥36个墩82根桩374处修补位置。

2．施工工艺。水下作业的施工工艺，若需要潜水员配合，工艺越简单效果越好。清除混凝土表面垃圾，将缺损部位凿毛；若最大缺损深度大于或等于5cm的缺陷，按要求植入锚筋，增加连接强度；结合面涂抹湿固性良好的界面剂，以利于新旧混凝土间的结合；采用湿固性环氧混凝土（上面第二种配合比砼）修补；设置保护模板，保证10小时内湿固性环氧混凝土不被海水冲刷。拆除模板。以上工序都是潜水员在水下完成，砼的拌和在岸上完成，

3．施工效果。本工程仅用了45天就完成了水下桩基表面修补，经水下拍照和抽检抽芯，经检测各项指标满足设计要求。

五、结论

通过施工试验和工程的实际应用，验证了本工程在水下桩基表面修补所采用的原材料和施工工艺是科学的、有效的，施工质量是可以控制的。检测得到的成果表明经修补后的混凝土密实度满足预期的工程要求。该项技术适用于所有水工、海岸工程等结构的混凝土水下缺陷修补，尤其在无法或难于修筑围堰的情况下，运用该项技术更是切实可行。由于不须弃水施工，大大节约工期，减少投资，是混凝土水下病害整治的一条新途径，具有显著的经济效益，推广应用前景广阔。

参考文献

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[3]林宝玉．水工混凝土建筑物老化、病害及修补[A]．全国第三届大坝安全学术讨论会论文集[C]．南京：河海大学出版社，1996．

[4]鲁一晖，孙志恒．水工混凝土建筑物病害评估与修补文集[C]．北京：中国水利水电出版社，2001．

作者简介：杨炜（1977- ），男，供职于广东省长大公路工程有限公司，研究方向：路桥设计与施工管理。