一种高寒区港口RC桩基础修复加固与防腐施工方法

技术领域

本发明涉及一种桩基础修复防腐方法，尤其是一种高寒区港口RC桩基础修复加固与防腐施工方法，属于海洋和港口工程桩基础修复技术领域。

背景技术

随着北极航道和海上丝绸之路开通改变世界海洋航运格局，成为新兴黄金航道和战略保障通道，沿线海港、跨海桥梁、钻井平台等海洋工程基础设施需求越来越大。海洋与严寒环境多场耦合作用引发港口RC桩基础冻害、裂缝、腐蚀问题一直未获得长期有效的根本解决，每年因海水腐蚀而破坏的RC桩基础数目巨大，造成严重的损失。

目前，高寒区的RC桩基础在海水中的主要防腐蚀措施是涂层保护，其具有一定的防腐蚀能力和耐久性，在日韩欧美等国家的港口工程中应用广泛。防腐涂层在海水环境中的使用周期为1～3年，涂层保护一般在一年就容易出现局部失效，周期短。钢筋混凝土处于海水中受腐蚀破坏后，修复工作难度较大，常规的水下混凝土适用于大体积桩基础整体浇筑成型，存在新旧混凝土的粘接能力较差、浇筑质量差等问题，同时在寒冷环境下混凝土浇筑施工需要克服低温条件保证混凝土水化过程，也要防止混凝土因水化热引起的温度应力裂，因此难以实现局部有效修复加固，也缺乏合适的材料去替代原有桩基中锈蚀的钢筋材料。当采用钢板进行修复时，仅具有临时性作用，暂缓了桩体腐蚀速度，对桩体的强度和耐久性提升影响较小。实际工程中缺乏相关设备和技术对水下受损RC桩基础进行局部修复加固与防腐处理，沿线已建或待建港口RC桩基础(包括桥墩)的修复加固与防腐成为了亟需解决的问题。

鉴于此，有必要提出一种高寒区港口RC桩基础修复加固与防腐施工方法，以有效解决高寒区港口的RC桩基础在修复加固过程中面临的难题，这对于加快推进北极航道和海上丝绸之路沿线港口码头建设具有极其重要的工程意义和战略意义。

发明内容

为解决背景技术存在的不足，本发明提供一种高寒区港口RC桩基础修复加固与防腐施工方法，可以在水下对局部受损的RC桩基础进行修复加固与防腐施工，极大地提升桩体的耐久性、承载力以及抗腐蚀性。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种高寒区港口RC桩基础修复加固与防腐施工方法，该施工方法需要使用材料单元、模具单元、控制单元以及排水单元；

所述材料单元包括FRP网格筋、聚合物水泥砂浆及硅烷浸渍剂，所述模具单元包括密封组合模具及多个耐腐蚀螺钉，所述密封组合模具由两个半圆形护壁对接成圆筒状，所述两个半圆形护壁两侧对接端之间垫装硅橡胶胶条，通过所述多个耐腐蚀螺钉将两个半圆形护壁连接固定，密封组合模具上下两端的模具上端口及模具下端口分别预先粘接固定半环形硅橡胶胶圈，连接固定后分别对接成完整的胶圈与RC桩接触，所述控制单元包括计算机、微机控制材料储存罐、导轨及水下机器人，所述微机控制材料储存罐设有两个小罐体存储所述聚合物水泥砂浆和所述硅烷浸渍剂，并分别引出有注浆导管和涂料导管，所述两个小罐体分别配合有通过所述计算机控制能够向各自内部进行供压的压缩机，所述注浆导管和所述涂料导管插入密封组合模具并进行密封处理，注浆导管及涂料导管的自由端安装喷头并固定在水下机器人上，所述导轨包括两个分体并分别固定在密封组合模具的两个半圆形护壁内侧，密封组合模具连接固定后导轨的所述两个分体拼装为螺旋状环绕在RC桩周围，所述水下机器人能够沿导轨进行移动并带有摄像头通过计算机实时显示，所述排水单元包括防腐抗冻软管、水泵及吸水端头，模具上端口固定所述吸水端头并进行密封处理，所述水泵的抽水端与防腐抗冻软管一端连接，所述防腐抗冻软管另一端与吸水端头上端连接；

施工方法包括以下步骤：

步骤一：先通过起吊设备结合人工下潜在RC桩损坏部位处布置并绑扎固定所述FRP网格筋；

步骤二：再通过起吊设备结合人工下潜将密封组合模具的两个半圆形护壁套装在RC桩损坏部位外部，通过多个耐腐蚀螺钉将两个半圆形护壁连接固定，在固定前观察导轨拼装良好并将水下机器人安装到导轨上，之后用HY-137胶水对密封组合模具两侧的对接位置、上下两端半环形硅橡胶胶圈的对接位置以及上下两端与RC桩的连接位置进行密封，使密封组合模具与RC桩之间形成密封空间结构；

步骤三：开启水泵通过吸水端头将密封组合模具内部海水排出，随后通过计算机控制压缩机向微机控制材料储存罐的存储聚合物水泥砂浆的小罐体供压，同时控制水下机器人沿导轨上下移动，将带压输送过来的聚合物水泥砂浆喷射在RC桩周围，待与RC桩原有混凝土一体化后，再通过计算机控制压缩机向微机控制材料储存罐的存储硅烷浸渍剂的小罐体供压，同时控制水下机器人沿导轨上下移动，将带压输送过来的硅烷浸渍剂喷射在聚合物水泥砂浆表面形成防水涂层，上述操作结合水下机器人上的摄像头在计算机上实时显示控制喷射区域；

步骤四：最后再通过起吊设备结合人工下潜将密封组合模具拆卸后连带水下机器人进行转移。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过密封组合模具将待修复的RC桩基础环绕密闭包裹，形成密封空间结构，之后通过水泵排水，为密封组合模具内的水下机器人喷射注浆材料与防腐涂料营造无水环境，便于砂浆和涂层快速固结，保证修复质量和耐久性，水下机器人通过电脑进行控制，在密封组合模具内的导轨上进行移动同时进行喷射作业，相关操作可以在海上平台或港口码头上进行远程控制，智能化程度高，受环境条件限制较小，可以在水下对局部受损的RC桩基础进行修复加固与防腐施工，极大地提升桩体的耐久性、承载力以及抗腐蚀性，修复质量高。

附图说明

图1是本发明的施工结构示意图；

图2是本发明的组合模具的内部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1～图2所示，一种高寒区港口RC桩基础修复加固与防腐施工方法，该施工方法需要使用材料单元、模具单元、控制单元以及排水单元；

所述材料单元包括FRP网格筋2、聚合物水泥砂浆3及硅烷浸渍剂4，所述FRP网格筋2作为修复骨架，所述聚合物水泥砂浆3作为注浆材料，所述硅烷浸渍剂4作为防腐涂料；

所述模具单元包括密封组合模具8、耐腐蚀螺钉9、模具下端口18及模具上端口19，所述密封组合模具8由两个半圆形护壁对接成圆筒状，所述两个半圆形护壁两侧对接端分别对应预留有多个穿孔，并且两个半圆形护壁两侧对接端之间垫装硅橡胶胶条，所述硅橡胶胶条的厚度宜采用0.5cm，为便于安装可预先粘接固定在一个半圆形护壁两侧，密封组合模具8通过多个耐腐蚀螺钉9将两个半圆形护壁连接固定，并且密封组合模具8上下两端分别设有模具上端口19及模具下端口18，所述模具上端口19及所述模具下端口18分别预先粘接固定柔软性好且耐腐蚀的半环形硅橡胶胶圈20，两个半圆形护壁连接固定后模具上端口19和模具下端口18分别对接成完整的胶圈与RC桩1进行良好的接触；

所述控制单元包括计算机12、微机控制材料储存罐13、导轨15及水下机器人16，所述微机控制材料储存罐13设有两个小罐体分别用于存储聚合物水泥砂浆3和硅烷浸渍剂4，所述两个小罐体分别配合有通过所述计算机12控制能够向各自内部进行供压的压缩机，存储聚合物水泥砂浆3的小罐体引出有注浆导管14，存储硅烷浸渍剂4的小罐体引出有涂料导管11，在模具上端口19开设导管端口10，所述导管端口10供注浆导管14和涂料导管11穿过插入密封组合模具8内部，所述注浆导管14及所述涂料导管11与模具上端口19连接位置进行密封处理，注浆导管14及涂料导管11的自由端均安装喷头并固定在水下机器人16上，所述导轨15包括两个分体并分别固定在密封组合模具8的两个半圆形护壁内侧，密封组合模具8连接固定后导轨15的两个分体拼装为螺旋状环绕在RC桩1周围，所述水下机器人16能够沿导轨15进行移动并带有摄像头能够通过计算机12实时显示，为现有技术，也可采用授权公告日2021年02月05日、公开号CN212473864U、名称为一种海底管道检测水下机器人的实用新型专利的方案；

所述排水单元包括防腐抗冻软管5、水泵6及吸水端头17，在模具上端口19还开设出水端口7，所述出水端口7处固定吸水端头17，所述吸水端头17与模具上端口19连接位置进行密封处理，吸水端头17下端接近模具下端口18便于将密封组合模具8内部海水充分排出，所述水泵6的抽水端与防腐抗冻软管5一端连接，所述防腐抗冻软管5另一端与吸水端头17上端连接；

施工方法包括以下步骤：

步骤一：先通过起吊设备结合人工下潜在RC桩1损坏部位处布置并绑扎固定FRP网格筋2；

步骤二：再通过起吊设备结合人工下潜将密封组合模具8的两个半圆形护壁套装在RC桩1损坏部位外部，通过多个耐腐蚀螺钉9将两个半圆形护壁连接固定，在固定前观察导轨15拼装良好并将水下机器人16安装到导轨15上，之后用HY-137胶水对密封组合模具8两侧的对接位置、上下两端半环形硅橡胶胶圈20的对接位置以及上下两端与RC桩1的连接位置进行密封，使密封组合模具8与RC桩1之间形成密封空间结构；

步骤三：开启水泵6通过吸水端头17将密封组合模具8内部海水排出，为聚合物水泥砂浆3和硅烷浸渍剂4的喷涂作业提供无水空间，使其更好的固结，随后通过计算机12控制压缩机向微机控制材料储存罐13的存储聚合物水泥砂浆3的小罐体供压，同时控制水下机器人16沿导轨15上下移动，将带压输送过来的聚合物水泥砂浆3喷射在RC桩1周围，聚合物水泥砂浆3的喷射量为覆盖FRP网格筋2并加厚3～6mm，待与RC桩1原有混凝土一体化后，再通过计算机12控制压缩机向微机控制材料储存罐13的存储硅烷浸渍剂4的小罐体供压，同时控制水下机器人16沿导轨15上下移动，将带压输送过来的硅烷浸渍剂4喷射在聚合物水泥砂浆3表面形成防水涂层，上述操作结合水下机器人16上的摄像头在计算机12上实时显示，更好的控制喷射区域；

步骤四：最后再通过起吊设备结合人工下潜将密封组合模具8拆卸后连带水下机器人16进行转移。

本施工方法解决海水与严寒环境下受腐蚀的RC桩基础的局部修复加固与防腐处理，可以任意时间节点对RC桩1进行区域施工加固与防腐，避免了水下混凝土大体积整体浇筑或新旧混凝土粘接性差的问题，同时有效解决了原有混凝土内部锈蚀损伤钢筋强度低、抗腐差的境况，加之密封组合模具8的使用可以在无水的密闭环境中进行聚合物水泥砂浆3及硅烷浸渍剂4的喷射，可以更好的进行结合，具有良好的粘接力，大大提高了RC桩1的抗腐蚀特性和耐久性；

引入FRP网格筋2、聚合物水泥砂浆3及硅烷浸渍剂4三种新型材料应用到高寒区的海水环境下RC桩基础的局域修复加固与防腐工作中，首先，FRP网格筋2将碳纤维、玻璃纤维等高性能连续纤维，浸渍在耐腐蚀性能良好的树脂中形成整体网格，具有较好的抗拉强度和耐腐蚀性，大幅度提高混凝土整体承载力、刚度、抗裂性能，同时自身轻质高强，材料结合力高，可以充分替代原混凝土中受损的钢筋，其次，聚合物水泥砂浆3不仅充当FRP网格筋2与RC桩1的粘接砂浆，同时也充当RC桩1表层混凝土修复材料，聚合物水泥砂浆3具有水下不分离性、自密实性、抗冻性、低泌水性等特性，能够确保FRP网格筋2的纤维与RC桩1的原混凝土可靠连接，与原混凝土变形协调，满足承载力和耐久性要求，最后，在浇筑完成后喷涂硅烷浸渍剂4，硅烷浸渍剂4在聚合物水泥砂浆3的毛细孔表面形成一层牢固的憎水性有机硅网络保护层，阻止外部水分和有害物质的入侵，同时让内部水气和有害气体溢出，大大提高防水性和抗腐蚀特性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。