碼頭改造工程中碳纖維加固技術(shù)的運(yùn)用

舒 亞

(中國(guó)人民解放軍92003部隊(duì)，廣東 湛江 524010)

隨著社會(huì)的進(jìn)步，建筑物的功能發(fā)生了明顯的變化，原有的建筑物不僅不能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，也不能滿足現(xiàn)階段的使用需求。因此，如何對(duì)這些建筑物進(jìn)行加固、維修，已成為一個(gè)不可忽視的難題。目前來看，加固方法有很多，其中最值得推薦的還是碳纖維加固技術(shù)。

利用碳纖維加固技術(shù)要按照以下步驟進(jìn)行:首先，將碳纖維用環(huán)氧樹脂浸成復(fù)合增強(qiáng)材料;接著將復(fù)合增強(qiáng)材料沿著與裂縫成90°角的方向貼在需要補(bǔ)強(qiáng)的地方，讓粘貼的增強(qiáng)材料和鋼筋混凝土形成新的復(fù)合體，增強(qiáng)建筑物的抗裂能力，使建筑物更具有延伸性，改變以往不能應(yīng)用于港口水工建筑物的局限。

1 需要加固碼頭的結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

需要加固的碼頭是一個(gè)突堤式的高樁碼頭，南北走向，突堤的東側(cè)水深足以容納5萬t級(jí)以下船舶，西側(cè)水深約－15m左右，可以停靠的船舶噸位最大是20萬t級(jí)。碼頭框架由4根鋼管樁構(gòu)成，其中，2根直樁，2根斜樁。鋼管樁的內(nèi)部灌注混凝土，在其東西兩側(cè)設(shè)有不同的抗震控制裝置。經(jīng)過不斷改造，碼頭上部縱梁的斷面不斷擴(kuò)大，縱梁附近是碼頭的2條裝機(jī)核心軌道。基于此現(xiàn)狀，下面對(duì)其進(jìn)行具體分析。

1.1 碼頭矩形縱梁壞損程度

通過《碼頭結(jié)構(gòu)裂縫檢測(cè)報(bào)告》，發(fā)現(xiàn)許多裂縫集中分布在碼頭上部的縱梁上，主要是縱梁中的東西2道，據(jù)報(bào)告統(tǒng)計(jì)，縱梁上的裂縫包括非獨(dú)立裂縫和獨(dú)立裂縫，共計(jì)204條，前者34條，后者170條。同時(shí)，《碼頭結(jié)構(gòu)裂縫檢測(cè)報(bào)告》還提供了裂縫的寬度、高度及深度等相關(guān)數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，東側(cè)縱梁的彎曲裂縫的寬度已經(jīng)達(dá)到1.0～1.5mm，同時(shí)，因氧化作用，有些鋼筋出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。與東側(cè)縱梁相比，西側(cè)縱梁的損壞程度更為嚴(yán)重，這些縱梁在抗彎能力和抗剪切能力方面都需要加固補(bǔ)強(qiáng)。

1.2 接岸段矩形梁的壞損程度

接岸段是碼頭的重要部分，連接突堤碼頭和陸地，同時(shí)也是裝船機(jī)經(jīng)過的通道。然而，從《碼頭結(jié)構(gòu)裂縫檢測(cè)報(bào)告》中可以清楚地看到，接岸段的橫梁受到嚴(yán)重?fù)p壞，橫梁上出現(xiàn)了很多裂縫，而且部分混凝土表面已經(jīng)疏松，必然造成鋼筋逐漸銹蝕，應(yīng)加強(qiáng)接岸段的補(bǔ)強(qiáng)工程，確保接岸段的安全通道功能。

1.3 碼頭上部其他部分的壞損程度

根據(jù)《碼頭結(jié)構(gòu)裂縫檢測(cè)報(bào)告》顯示，碼頭其他結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)不同程度的裂縫，例如:在一些橫梁上發(fā)現(xiàn)了水平裂縫，一些箍筋上出現(xiàn)明顯的銹蝕現(xiàn)象。這些信號(hào)都說明在對(duì)縱梁進(jìn)行加固時(shí)，還要及時(shí)修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)橫梁的裂縫，防止裂縫變寬，增加碼頭的安全系數(shù)。

2 加固補(bǔ)強(qiáng)碼頭結(jié)構(gòu)物

碼頭和接岸段是碼頭結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)的重要部分，這兩個(gè)構(gòu)件的接口是最容易出現(xiàn)裂縫的地方，必須引起高度重視。同時(shí)，在與之相關(guān)的其他構(gòu)件中，針對(duì)不同情況，也需要進(jìn)行一些必要處理，如:發(fā)現(xiàn)混凝土有疏松的跡象或是發(fā)現(xiàn)其開裂及鋼筋出現(xiàn)銹跡時(shí)，在對(duì)相關(guān)構(gòu)件進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)之前，必須先將基面上已經(jīng)疏松的混凝土清理掉，用專用鋼筋除銹工具對(duì)生銹的鋼筋進(jìn)行除銹處理，然后再用有防止鋼筋銹蝕功能的砂漿將基面修復(fù)完整。

根據(jù)《碼頭結(jié)構(gòu)裂縫檢測(cè)報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示，碼頭上部的部分主體結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重的破壞，需要通過工程措施進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，增強(qiáng)斷面的抗彎能力，通過碳纖維的抗拉強(qiáng)效果，達(dá)到提高斷面的抗扭曲能力的目的。碳纖維布中起作用的主要是里面的碳纖維絲，碳纖維絲里面的聚丙腈基材料必須是小束的，在12k及其以下，同時(shí)，根據(jù)碳纖維布的面積采用相應(yīng)的配套粘結(jié)劑、修補(bǔ)膠和底膠等。碳纖維布必須嚴(yán)格按照相關(guān)的政策法規(guī)規(guī)定使用，碳纖維布的安全性能指標(biāo)見下表。

碳纖維布的安全性能指標(biāo)

在使用碳纖維布對(duì)碼頭建筑物進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，每一步均要按照嚴(yán)格的規(guī)章制度執(zhí)行。由于碼頭水工結(jié)構(gòu)物的縱梁存在不同層次的裂縫，結(jié)合縱梁裂縫的寬度、高度及深度，設(shè)計(jì)碼頭縱梁的加固方式如圖1所示。

圖1 碼頭縱梁的加固方式 單位:mm

據(jù)了解，此次加固已經(jīng)不是碼頭第一次加固，之前對(duì)碼頭縱梁施行加寬處理時(shí)忽視了一個(gè)關(guān)鍵步驟，即沒有在混凝土內(nèi)外層間加強(qiáng)錨固。為了吸取之前的教訓(xùn)，使碼頭建筑物更加堅(jiān)固，本次對(duì)碼頭縱梁進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)需要加入一些M16的錨栓，詳見圖2。

圖2 錨栓加固 單位:mm

碼頭加固補(bǔ)強(qiáng)措施只能起到延長(zhǎng)碼頭使用壽命的作用，要想提高碼頭的整體壽命，必須嚴(yán)格施工流程。只有在建造時(shí)就充分考慮到各種可能發(fā)生的損壞才能防患于未然，也只有這樣，才能真正保證碼頭的長(zhǎng)期安全使用。

3 結(jié)語

a.根據(jù)海水環(huán)境設(shè)計(jì)碼頭主要受力結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)加固方案，在選擇水工建筑物的補(bǔ)強(qiáng)加固材料以及與之配套的樹脂、修補(bǔ)膠、界面劑等相關(guān)材料時(shí)，一定要按照海水環(huán)境的要求進(jìn)行。

b.做好碼頭建筑物鋼材質(zhì)構(gòu)件的防腐蝕工作，采用碳纖維補(bǔ)強(qiáng)加固時(shí)不要接觸到鋼樁上沿和護(hù)舷鋼箱，讓碳纖維布避開這些可能對(duì)鋼樁造成損害的障礙物，避免碼頭水工建筑物的鋼樁等關(guān)鍵構(gòu)件受到影響。

c.有效的管理能夠提高組織的工作效率和效果，所以在進(jìn)行碼頭水工結(jié)構(gòu)物的補(bǔ)強(qiáng)加固過程中，相關(guān)責(zé)任部門須嚴(yán)格把關(guān)。只有對(duì)施工過程進(jìn)行嚴(yán)格的管理，才能保證碼頭補(bǔ)強(qiáng)加固按照規(guī)定的要求執(zhí)行，真正實(shí)現(xiàn)碼頭水工結(jié)構(gòu)物加固補(bǔ)強(qiáng)的耐久性效果。因此，要將建筑物補(bǔ)強(qiáng)加固的設(shè)計(jì)與施工和檢測(cè)聯(lián)系起來，從設(shè)計(jì)開始一步步完成碼頭結(jié)構(gòu)物的加固補(bǔ)強(qiáng)。■

1 王巧平，吳勝興，唐杰峰.碳纖維布在銹蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用研究［J］.混凝土，2002(6):49-51.

2 王磊，張繼紅.碳纖維加固鋼筋混凝土梁的抗剪及耐久性研究［J］.建筑技術(shù)，2010，41(5):451-453.

3 陳現(xiàn)榮.廣州港洪圣沙碼頭碳纖維加固修復(fù)工程［J］.水運(yùn)工程，2006(7):73-74.

4 CECS146碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2003.

5 GB 50367—2006混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.