滨海高腐蚀环境桥梁墩柱水下玻纤维套筒加固施工技术要点研究

摘要：水下玻纤维套筒加固技术凭借其耐腐蚀、强度高、施工便捷、对环境影响小等优势，成为滨海高腐蚀环境下桥梁墩柱水下加固的优选方案。本文分析了墩柱腐蚀破坏机理，并系统研究了水下玻纤维套筒加固施工的核心技术要点，包括水下基层处理、玻纤维套筒安装、水下灌浆等环节，提出针对性的质量控制措施，以期可为同类工程施工提供参考。

关键词：滨海高腐蚀环境；桥梁墩柱；水下玻纤维套筒；加固施工；技术要点

引言

玻纤维套筒（FRP套筒）是一种以玻璃纤维为增强材料、环氧树脂为基体的复合材料构件，具有耐腐蚀、强度高、重量轻、柔韧性好、施工便捷等优点，能够有效隔绝海水等腐蚀介质与墩柱混凝土的接触，同时可与灌浆材料协同作用，提升墩柱的承载能力和耐久性。水下玻纤维套筒加固技术无需围堰排水，可在水下直接施工，大幅缩短施工周期、降低施工成本，且加固效果显著，已广泛应用于滨海桥梁墩柱、码头桩基等水下结构的加固维修工程中。

本文结合滨海高腐蚀环境的腐蚀特点和墩柱破坏机理，系统梳理水下玻纤维套筒加固施工的全流程，深入研究各施工环节的技术要点和质量控制措施，旨在完善该技术的施工工艺体系，为滨海高腐蚀环境下桥梁墩柱水下加固工程提供科学参考。

1 滨海高腐蚀环境桥梁墩柱腐蚀破坏机理

1.1 氯离子侵蚀破坏

海水中含有大量的氯离子（Cl^-），其半径小、渗透性强，能够通过混凝土的孔隙、裂缝等通道侵入墩柱内部。当氯离子浓度达到临界值时，会破坏钢筋表面的钝化膜（主要成分为Fe₂O₃·nH₂O），导致钢筋发生电化学腐蚀。钢筋锈蚀后会生成体积膨胀2-6倍的锈蚀产物（如FeO(OH)、Fe₂O₃等），对混凝土产生巨大的膨胀应力，当应力超过混凝土的抗拉强度时，会导致混凝土出现裂缝、剥落，进而使更多的氯离子侵入，形成“腐蚀-开裂-进一步腐蚀”的恶性循环，最终导致墩柱截面损伤、承载能力下降。氯离子侵蚀是滨海高腐蚀环境下墩柱破坏的最主要原因，尤其在潮汐交替区，墩柱反复处于湿润与干燥状态，氯离子的迁移速度更快，腐蚀破坏更为严重。

1.2 硫酸盐侵蚀破坏

海水中含有一定量的硫酸盐（SO₄^2-），硫酸盐会与混凝土中的水泥水化产物（如氢氧化钙、铝酸三钙等）发生化学反应，生成膨胀性物质（如钙矾石、石膏等）。其中，钙矾石的体积比原反应物增大1.5倍以上，晶体生长产生的内应力会导致混凝土内部产生微裂纹并逐步扩展，造成混凝土疏松、开裂、剥落；石膏的生成则会降低混凝土的强度和耐久性，加速结构劣化。硫酸盐侵蚀常与氯离子侵蚀协同作用，形成耦合破坏效应，显著加速墩柱混凝土的劣化速率，比单一离子侵蚀更具危害性。

1.3 冻融循环破坏

对于北方滨海地区，冬季气温较低，墩柱水下部分会经历冻融循环过程。海水中的水分侵入混凝土孔隙后，在低温下冻结体积膨胀，产生膨胀压力，反复的冻融循环会导致混凝土孔隙扩大、微裂纹扩展，最终使混凝土出现酥松、剥落等现象，削弱混凝土的强度和耐久性，同时加速氯离子、硫酸盐等腐蚀性介质的侵入，加剧钢筋锈蚀。冻融循环与盐结晶压力共同作用，会形成恶性循环，显著加速混凝土表层破坏进程。

2 滨海高腐蚀环境桥梁墩柱水下玻纤维套筒加固施工技术要点

2.1水下基层处理

首先，潜水作业人员携带水下打磨设备和切割设备，潜入水下加固区域，对墩柱表面进行全面清理。对于表面的浮锈、腐蚀层，采用水下打磨设备进行打磨，直至露出新鲜的混凝土表面；对于松散、剥落的混凝土，采用水下切割设备或风镐进行清除，确保基层混凝土质地坚硬、无松动；对于墩柱表面的裂缝，需根据裂缝宽度进行处理，裂缝宽度小于0.2mm时，可直接打磨清理；裂缝宽度大于0.2mm时，需采用水下密封材料进行封堵，防止灌浆材料流失和海水渗入。

其次，清理过程中，需及时将打磨、切割产生的杂物、碎屑清理出水面，避免杂物堆积在基层表面，影响粘结效果；同时，用清水冲洗基层表面，去除表面的灰尘和油污，确保基层表面干净、无杂质。需要注意的是，水下基层处理过程中，应控制海水流速，避免水流过快导致清理后的基层再次被污染，可采用临时挡水设施减缓水流速度。

2.2玻纤维套筒安装

首先，根据墩柱的截面尺寸和加固高度，将定制好的玻纤维套筒进行预组装，检查套筒的尺寸、接口平整度和密封性能，确保套筒接口严密、无破损，尺寸与墩柱匹配。玻纤维套筒的搭接长度应符合设计要求，一般不小于100mm，搭接处需采用专用密封材料进行密封，防止灌浆时出现漏浆现象。同时，在套筒内表面设置限位块，用于控制灌注材料的厚度，限位块的间距和数量应根据设计要求设置。

其次，采用吊装设备将预组装好的玻纤维套筒缓慢吊至水下加固区域，由潜水作业人员进行定位和安装。安装过程中，需确保套筒与墩柱同心，套筒轴线与墩柱轴线重合，偏差不大于5mm；套筒与墩柱表面之间的间隙应均匀，间隙宽度应符合设计要求，一般为20-30mm，便于后续灌浆作业。同时，调整套筒的高度，确保套筒覆盖整个腐蚀区域，且套筒顶部高出最高水位500mm以上，防止海水从套筒顶部渗入。

然后，套筒定位完成后，采用专用固定装置将套筒固定在墩柱上，固定装置的间距应根据设计要求设置，一般不大于1.5m，确保套筒在灌浆过程中不发生位移、变形。固定装置应选用耐腐蚀材料制作，避免长期浸泡在海水中发生腐蚀，影响固定效果。同时，对套筒接口和顶部、底部进行密封处理，采用密封材料填充接口缝隙，确保密封严密，防止海水渗入和灌浆材料流失。玻纤套筒安装闭环后，应在锁扣搭接位置间隔设置紧固件，保证锁扣搭接牢固。

2.3水下灌浆

首先，灌浆材料的配制。根据设计要求和材料说明书，在岸上进行灌浆材料的配制，配制过程中需严格控制材料的配比，确保灌浆材料的流动性、抗水分散性和力学性能符合要求。配制好的灌浆材料需进行搅拌均匀，避免出现结块、分层现象，搅拌完成后应及时使用，避免材料凝固。对于环氧类灌浆材料，需控制配制环境的温度和湿度，避免影响材料的固化效果；对于水泥基类灌浆材料，需严格控制水胶比，确保材料的强度和抗渗性能。

其次，灌浆设备的安装和调试。将灌浆泵、灌浆管等设备安装到位，灌浆管的一端连接灌浆泵，另一端伸入玻纤维套筒底部的灌浆口，确保灌浆管安装牢固、密封严密，无漏浆现象。灌浆前，需对灌浆设备进行调试，检查灌浆泵的压力和流量，确保设备运行正常；同时，用清水冲洗灌浆管，去除管内的杂物和灰尘，避免堵塞灌浆管。

然后，水下灌浆作业。灌浆作业应在潮汐平缓、海水流速较小的时段进行，避免水流过快影响灌浆效果。灌浆时，采用低压慢灌的方式，灌浆压力控制在0.2-0.5MPa，灌浆速度根据间隙宽度和灌浆材料的流动性合理调整，一般为1-2L/min，确保灌浆材料能够均匀填充整个间隙，无空隙、无气泡。灌浆过程中，潜水作业人员需在水下观察灌浆情况，及时调整灌浆管的位置，确保灌浆材料填充饱满；同时，注意观察套筒接口和密封处是否有漏浆现象，若出现漏浆，需及时采用密封材料进行封堵。当灌浆材料从套筒顶部的排气口溢出时，说明间隙内已填充饱满，此时停止灌浆，关闭灌浆泵和灌浆管阀门，防止灌浆材料回流。

最后，灌浆后的封口处理。灌浆完成后，及时用密封材料封堵灌浆口和排气口，确保密封严密，防止海水渗入，影响灌浆材料的固化效果。同时，做好灌浆记录，详细记录灌浆时间、灌浆压力、灌浆量、灌浆材料配比等参数，便于后续质量追溯和检测。

3结论

综上所述，滨海高腐蚀环境下，桥梁墩柱的腐蚀破坏是氯离子侵蚀、硫酸盐侵蚀、水流冲刷、波浪冲击、冻融循环等多重因素协同作用的结果，具有隐蔽性、渐进性和不可逆性，严重威胁桥梁运营安全。水下玻纤维套筒加固技术凭借其耐腐蚀、强度高、施工便捷、对环境影响小等优势，能够有效隔绝腐蚀介质，修复墩柱病害，提升墩柱的承载能力和耐久性，是滨海高腐蚀环境下桥梁墩柱水下加固的优选方案。且通过规范落实水下基层处理、玻纤维套筒安装、水下灌浆等技术要点，可有效确保施工质量，延长桥梁服役寿命。

参考文献

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[2]向富荣.碳纤维布在桥梁维修加固中的应用研究[J].现代工程科技,2025,4(23):141-144.

课题：中国建筑第二工程局有限公司科技研发课题2026ZC040012-《基于耐久性提升的桥梁墩柱水下玻纤维套筒施工技术研究》