许昌市干线公路桥梁水下基础构件预防养护方法研究

摘要：本文河南省许昌市干线公路桥梁涉水基础为例，介绍水下检测后发现的水下基础表观缺陷构件的预防养护方法；论述了水下基础构件预防养护的新方法CFRP带水作业预防养护新方法的研究，对水下构件的传统围堰施工做补充，能够对水下构件的安全运营和耐久性保驾护航，为辖区内干线公路桥梁涉水基础水下预防养护提供借鉴和指导。

关键词：干线公路桥梁；水下构件预防养护；耐久性。

中图分类号：U446.2 文献标识码：B

1  工程概况

桥梁养护离不开先进的养护技术，更离不开先进的科学管理。主动的预防养护是新时代养护背景下的未来大交通发展的必然趋势。2019年中国工程建设标准化协会发布了《公路桥梁水下构件检测技术规程》[1]（T∕CECS G：J56-2019），规范了公路桥梁水下构件检测工作；2021年交通运输部修订的《公路桥涵养护规范》[2]（JTG 5120-2021），将桥梁水下构件检测列为特殊检查的一种，要求每3至5年检查一次。桥梁水下构件的缺陷将无处遁形，对应的桥梁水下构件养护维修工作也会出对应增加，桥梁水下构件预防养护工作量将会不断增加。通过开展桥梁水下构件预防养护，将有限的资金合理有效的用在桥梁水下构件预防养护上，同时降低未来桥梁维修养护成本，按照“预防为主，防治结合”的理念，将预防养护理念贯穿于桥梁运营养护的全过程中，使桥梁各构件耐久性得到显著提升，尤其是桥梁水下检测列入桥梁特殊检查，让桥梁水下构件等隐蔽构件的养护工作得以有据可依，本次桥梁水下基础构件预防养护项目，依据干线公路桥梁水下基础检测报告发现的问题及对应的养护建议，对干线公路上桥梁水下基础构件进行病害修复和预防养护，对桥梁隐蔽构件的耐久性进行主动性的保驾护航所必需的，对桥梁水下基础构件的安全性和耐久性提升，也为同类涉水桥梁的水下构件修复养护提供借鉴和指导。

2  桥梁水下基础预防养护方法

2.1 传统围堰养护施工

水下基础构件围堰传统养护施工是一种在水体中构建临时或永久结构的工程技术。围堰的作用是防止水和土进入施工区域，以便在围堰内排水、开挖基坑、修筑构造物。以下是一些常见的围堰施工方法和要点：1）土石围堰：适用于水深较小、流速较慢的场合。使用黏性土、粉质黏土或砂质黏土作为筑堰材料，填土应自上游开始至下游合龙。堰顶宽度可为1～2m，堰外边坡迎水一侧坡度宜为1：2～1：3。2）土袋围堰：使用草袋、麻袋、玻璃纤维袋或无纺布袋装土堆码，围堰中心部分可填筑黏土及黏性土芯墙。3）钢板桩围堰：适用于深水基础施工，具有施工速度快、成本低、安全性较高等优点。钢板桩围堰施工流程包括测量放线、插打定位钢板桩、插打钢板桩、围堰合拢、基坑吸沙、设置内支撑、混凝土封底等步骤。3）钢筋混凝土板桩围堰：适用于砂砾层的板桩桩头，应增设加劲钢筋或钢板。4）套箱围堰：无底套箱用木板、钢板或钢丝网水泥制作，内设木、钢支撑。5）双壁刚围堰：拼焊后应进行焊接质量检验及水密性试验。在养护施工过程中，需要注意以下几点：围堰外形设计必须考虑堰体结构的承载力和稳定性。围堰应高出施工期间可能出现的最高水位0.5～0.7m。施工前应进行详细的水文、地质调查，并根据实际情况选择合适的围堰类型。施工中应采取有效的安全措施，确保施工人员和结构的安全。施工完成后，应及时进行围堰的拆除和清理工作。此外，水下混凝土灌注也是水下基础构件围堰施工中的一个重要环节。水下混凝土灌注施工需要特别注意导管的密封性、混凝土的流动性和灌注过程中的连续性。传统围堰施工方法其实是将水下基础构件周边围堰后排水干作业方式，最终实现在水上作业的方法完成。此方法措施费用占据了养护施工作业的大部分成本。

2.2 夹克法水下养护加固

“夹克法”是一种用于水下桩基、墩柱加固修复和防护的加固技术，主要应用于桥梁墩柱、码头桩基等结构的加固。这种方法也被称为水下玻纤套筒加固系统，它利用水下环氧灌浆料和定制的玻纤套筒来完成混凝土桩、钢桩、木桩等多种材质的桥桩修复和加固。“夹克法”的主要特点包括：1）防腐性：使用高分子聚合物，具有高强度的防腐蚀作用，能够应对海水腐蚀。2）水下施工：对水不敏感，在水下施工时仍能保持超强的粘结力，不需要搭建围堰或使用昂贵的排水设备。3）耐久性：能够抵抗因气候循环所引起的干湿、冷热、冻融等交互作用，以及水流、海洋潮汐、废水、电解等持续性或间歇性的腐蚀作用。4）施工快捷：施工过程简单，不需要封桥或断路施工，可以人工灌注或泵送环氧灌浆料。5）适应性强：适用于木、混凝土和钢墩柱，对所有类型的墩柱都有效。

与传统的修复方法相比，“夹克法”具有以下优势：1）免围堰施工，安装轻便快捷。2）对周边环境几乎无附加污染。3）几乎不增加阻水面积。4）大大降低了施工措施费用，缩短了施工工期。总的来说，“夹克法”是一种经济、高效、适应性高的水下墩柱病害创新解决方案，适用于各种受冲刷、腐蚀的水下墩柱等构件的修复加固。实际养护施工过程中本质上还是一种变水下作业为干作业实施的方式，实际操作过程中措施费用仍旧居高不下，水下灌浆材料费用也占据成本的一大部分。

2.3 CFRP水下构件预防养护

碳纤维增强聚合物基复合材料（CFRP）由于其高比强度和高比刚度，以及卓越的疲劳特性，已被广泛应用于水下构件的预防养护和加固。CFRP材料能够有效提高水下结构的耐久性和稳定性，尤其是在海洋和近海环境中，CFRP对于防止腐蚀和提高结构的承载能力具有显著效果。在水下构件的预防养护中，CFRP的应用通常包括以下几个步骤：1）表面处理：首先对水下构件表面进行清理，去除海生物、腐蚀层和其他附着物，确保表面干净、粗糙，以增强CFRP与构件的粘接效果。2）缺陷修复：对于水下构件的裂缝、空洞或其他损伤，需要先进行修复，以确保CFRP的应用效果。

3  结语

依据辖区内干线公路桥梁水下基础构件检测情况，对比分析三中水下基础构件养护施工的方法，对比其不同的施工环境和工程技术条件。传统围堰的施工方法适用范围最为广法，技术成熟，其成本也是最高的一个。夹克法水下养护加固是介于传统围堰施工和CFRP水下构件预防养护之间的一种方法，成本居中，具有一定的使用范围。而CFRP水下构件预防养护为带水作业施工，对水下环境及潜水施工人员素质要求较高，但其整体费用得到大幅度的控制，是以后推广的新趋势，随着水下机器人、机械手臂的普及，水下施工工艺的发展，CFRP水下构件预防养护也将得到大范围的推广实施，为成本节约提供了想像空间。

参考文献：

标准、规范：

[1].中华人民共和国交通运输部 公路桥梁水下构件检测技术规程：T/CECS G：J56-2019 人民交通出版社，2019.

[2].中华人民共和国交通运输部 公路桥涵养护规范：JTG 5120-2021 人民交通出版社，2021.

作者简介：徐力（1986-02-08），男（汉），河南许昌人，硕士研究生，主要从事国省干线公路桥梁养护管理工作