夹克法与环氧砂浆在水下桩基修复中的应用研究 

1前言

水下桩基作为桥梁、码头等重要结构的基础部分，长期受到水流冲刷、腐蚀与荷载的共同作用，易发生裂缝、侵蚀和剥落等病害[1]。此类损伤不仅削弱桩基的结构性能和耐久性，还可能危及整个建筑物的稳定性[2]。因此，水下桩基的高效修复技术成为工程领域的重要研究方向之一。

传统修复方法在水下环境中面临诸多挑战，如施工复杂、操作难度大、材料粘结性差等问题[3]。夹克法作为一种高效的水下桩基修复工艺，凭借其便捷的包覆与加固能力，得到越来越广泛的应用。该方法通过在桩基外包覆钢制或复合材料“夹克”，增强其整体承载力[4]。但夹克法难以独立解决表面损伤和内部腐蚀问题，材料性能的提升至关重要[5]。

环氧砂浆具备高强度、优异粘结性与耐腐蚀性能，尤其适用于水下环境。其与夹克法结合使用，可有效修复缺陷并增强结构整体性[6]。

本文将探讨夹克法与环氧砂浆联用在水下桩基修复中的协同机制、施工工艺及其修复效果，为相关工程提供参考。

2技术原理与材料特性

2.1“夹克法“技术原理

“夹克法”是一种创新型水下加固技术，其核心是在需加固的墩柱外围安装高强度的玻璃纤维套筒，并向其与墩柱之间的间隙注入环氧砂浆，形成稳固的复合结构体。该方法有效将玻纤套筒与墩柱紧密结合，不仅隔绝了钢筋与外部环境的接触，显著抑制钢筋锈蚀，还提高了结构抵抗盐碱侵蚀、腐蚀性介质、干湿交替与冻融循环等环境因素的能力[7]。

水下玻纤套筒的应用显著提升了结构的抗腐蚀性能，同时简化了施工流程，加快了工程进度。从长远看，该技术有助于延长桥梁墩柱、码头桩基等基础设施的使用寿命，并通过减少材料和缩短工期，降低加固修复成本[8]。无论是修复已有混凝土桩、木桩或钢桩的腐蚀、剥落等问题，还是用于新建结构的预防性加固，夹克法均展现出优异的适用性与工程价值，已成为桥梁与港口结构中广泛应用的高效加固方案，加固方式如图1所示。

2.2环氧砂浆材料特性

2.2.1环氧树脂

环氧树脂作为环氧砂浆的主要粘结剂，具有优异的粘附性、耐腐蚀性和力学性能，其分子结构赋予其良好的耐热性和刚性。如图2所示，其分子式结构表现出强的稳定性和较强的抗化学腐蚀能力[9]。

双酚A型环氧树脂在水下或潮湿环境中可快速固化，粘结性强、收缩率低，能有效减少裂缝产生[10]。其耐久性表现优越，能在长期服役中保持稳定性能，降低后期维护频率与成本，是水下桩基修复的理想材料。

2.2.2固化剂

常用固化剂包括胺类和酸酐类，与环氧树脂反应后可使材料从液态转为固态。固化剂比例的不同直接影响环氧砂浆的固化速度、最终强度及耐热性能。研究表明，不同比例配置对其粘结强度和抗压性能影响显著[11]。

2.2.3填料

常用填料有石英砂、硅灰和粉煤灰等，这些组分不仅可增强环氧砂浆的体积稳定性与机械性能，还能提升其抗压强度和耐磨性，同时降低材料成本。填料的种类和用量将直接影响砂浆的密度、流动性及最终性能表现[12]。

环氧砂浆的性能指标应符合《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》（GB 50729-2011）中Ⅰ级聚合物砂浆的要求，其性能指标见表1。

3夹克法与环氧砂浆结合的工艺工法

夹克法通过在桩基外包覆钢制或复合材料“夹克”，增强其承载能力和抗损伤性能。该方法提供结构性保护，但对桩体表面损伤和腐蚀仍需借助修复材料。环氧砂浆能填补夹克与桩体之间的空隙，增强粘结力并实现有效修复。两者联用可兼顾结构加固与表面修复，提升整体修复效果。

3.1.1施工步骤

（1）表面准备：

夹克安装前，应彻底清理桩基表面，去除污垢、腐蚀层及水生附着物。处理方式包括高压水枪、磨砂工具或化学清洗，确保环氧砂浆具备良好粘结条件。

（2）夹克安装：

依据桩基状况选用适当材料（如钢夹克或复合夹克），通过切割、弯曲和固定等操作将其紧密包覆于桩体外部。夹克接缝应封闭严密，防止水分渗入。

（3）环氧砂浆灌入：

夹克安装完毕后，向夹克与桩体之间空隙灌入环氧砂浆。应选用适用于水下固化的类型，确保施工均匀、无气泡，提升修复质量。固化时间与工艺应严格依据材料说明书执行。

（4）固化与检测：

砂浆固化后，进行粘结强度与抗压等性能检测，验证修复质量。必要时可进行后续处理，以进一步提升耐久性。

3.1.2注意事项

（1）检查桩体时需要核查原钢护筒长度、钢筋外露的位置、钢护筒直径和桩基直径。

（2）表面处理深度视情况而定，如混凝土表面破损较严重，则应凿至主筋部位，如表面破损较浅的，凿除深度2cm，再用高压水枪冲洗。

（3）玻纤套筒安装前，先在预安装玻纤套筒位置安装限位器，使玻纤套筒与桩基四周有较均匀的间隙，以保证包裹桩基的胶体厚度均匀。

（4）制备完成的环氧砂浆应存放在干燥、通风和阴凉的地方，并且避免靠近火源，指定专人负责保管。

（5）当桥梁墩柱截面损失不超过25%时，主要通过环氧灌浆料或砂浆填补间隙，水分会自动从套筒中排出；当损失超过25%时，除使用环氧灌浆料填充间隙外，还需要填补套筒的顶部和底部。

（6）灌浆施工结束后，使用低模量环氧胶密封玻纤套筒与桥梁墩柱之间的接缝，且在维修加固工作全部完成之前，拆除紧固带。

4技术优势

（1）增强修复效果

夹克法通过在桩基外包覆钢制或复合材料夹克，有效提升整体强度与承载能力。但单靠结构增强难以彻底解决表面损伤和内部腐蚀问题。环氧砂浆可填补夹克与桩体间的缺陷与裂缝，增强粘结力，避免夹克与原桩间滑移，进一步提升结构稳定性与修复效果。

（2）提高耐久性

环氧砂浆具备出色的水下耐腐蚀性和耐久性，能有效抵御腐蚀介质的侵蚀。与夹克法结合使用，不仅提高了抗压强度，也增强了修复区域的长期使用性能。夹克的物理包覆与砂浆的化学保护协同作用，有助于延长桩基寿命并保持良好的结构表现。

（3）适应复杂环境

潮湿、低温、盐水等水下环境条件复杂严酷。夹克法能有效屏蔽外部冲击，而环氧砂浆具备优异的水下固化与耐湿性，可在潮湿或水中正常反应和固化。两者结合可显著提升对复杂环境的适应能力，确保修复作业顺利推进，且具备持久稳定性。

（4）提升施工效率和成本效益

夹克法施工便捷、效率高，可快速完成加固任务；而环氧砂浆的使用则简化了传统修复流程，降低施工难度。二者配合不仅能压缩施工周期，还可减少后期维护频率，从而优化整体工程成本。联合应用兼顾质量、效率与经济性，是具推广价值的高效修复方案。

（5）提升综合性能

夹克法提供结构加固与外部保护，环氧砂浆则作为高性能填充材料，二者互补形成更优的整体修复体系。该方案可同时解决表面缺陷与内部损伤，适用于多种复杂工况。在极端环境中亦能保持优良性能，确保修复质量、结构可靠性与使用年限。

5技术局限与未来展望

5.1技术局限性

尽管夹克法与环氧砂浆联合修复技术在水下桩基修复中表现突出，但仍存在一些不可忽视的局限：

（1）施工难度较高

水下环境复杂，尤其在深水、强流或低能见度条件下，施工操作面临较大挑战。夹克法虽具良好物理包覆效果，但其水下安装仍需依赖专业设备及熟练技术人员。环氧砂浆的水下施工则对材料性能和固化条件要求严格，稍有疏忽易出现施工缺陷。

（2）材料成本偏高

环氧砂浆为高性能材料，其生产与使用成本较高。在大规模水下修复工程中，材料费用可能成为主要成本压力。此外，夹克材料（如钢制或复合材）价格不低，且长期浸水后易发生腐蚀或老化，增加后期维护成本。

（3）长期性能数据不足

当前，该技术在短期内展现良好修复成效，但在严苛水下环境中的长期耐久性、抗老化性等方面的研究仍有限。夹克和环氧砂浆在长时间服役过程中的性能退化情况需进一步跟踪与评估。

5.2未来发展方向

夹夹克法与环氧砂浆结合的水下修复技术仍具广阔前景，未来通过技术优化和创新可在以下几方面取得突破：

（1）新材料的开发与应用

随着材料技术发展，具备更高耐腐蚀性、耐久性及环保性能的修复材料将不断涌现[13]。例如，可快速水下固化的新型树脂、复合材料或具自修复能力的环氧砂浆，可进一步提升结构寿命并降低使用成本。

（2）施工工艺的自动化与智能化

未来修复作业将更多依赖水下机器人与智能化装备，如自动夹克安装设备、水下自动灌浆系统等[14]。结合传感器技术，实现材料固化状态、夹套密封性等参数的实时监控，有助于提高施工质量与效率，减少人为误差与风险。

（3）长期性能监测机制的建立

需构建系统化的性能评价与监控体系，通过布设传感器或采用无损检测手段，实时跟踪修复结构的健康状态。定期监测夹克结构与环氧砂浆界面的结合质量及力学性能变化，可为后期维护与加固决策提供科学依据。

（4）绿色环保技术的推动

在可持续发展理念指导下，未来水下修复更应注重环境友好性。包括开发低污染、无毒害的环氧砂浆材料，优化施工流程以减少能耗与排放等[15]，这些都将成为下一阶段技术研发的关键方向。

总体而言，尽管夹克法结合环氧砂浆的修复技术尚有改进空间，但随着新材料与智能施工技术的进步，其在水下结构修复中的应用将更高效、经济与环保。持续的研究创新将为水下基础设施的长期稳定与可持续运维提供有力支撑。

参考文献：

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