高樁碼頭簡支式伸縮縫的病害特征及修復(fù)方案

1.工程簡述

某地郵輪碼頭客運大樓工程，工程內(nèi)容包括對現(xiàn)有郵輪碼頭修復(fù)、新建客運大樓、新建停車場、新建小型排水泵房、飲用水管網(wǎng)施工、電網(wǎng)輸送、廠區(qū)排水設(shè)施、現(xiàn)有道路的改造和新建小橋、新建圍欄及其他施工。對碼頭的實際情況進行檢查，發(fā)現(xiàn)碼頭的伸縮縫出現(xiàn)問題，對其正常運行存在隱患，分析病害和形成因素，提出解決措施，從而保障碼頭的運行。

2.伸縮縫病害特征

（1）懸臂伸縮縫的橫梁完好。（2）各結(jié)構(gòu)段存在伸縮縫病害，部分較為嚴重。（3）梁的病害情況表現(xiàn)在內(nèi)部鋼筋外漏、橫梁出現(xiàn)混凝土掉落。（4）縱梁伸縮縫病害也表現(xiàn)在梁內(nèi)鋼筋暴露，同時邊角地方出現(xiàn)混凝土掉落。（5）縱梁處的擱置長度縮短，部分縱梁的放置寬度只是設(shè)計值的1/3。（6）伸縮縫位置處上下梁聯(lián)系過于緊密，沒有進行脫離。（7）橫梁受伸縮縫的影響較小，但縱梁受伸縮縫的影響較大。

3.伸縮縫病害原因剖析

3.1 設(shè)計原因

通常來說，高樁碼頭伸縮縫的寬度需要設(shè)置在20～30mm之間，通過對某碼頭伸縮縫病害進行觀測得知，一條伸縮縫其可以達到最大的伸縮寬度為53.28mm，這也說明了，國家的相關(guān)規(guī)范給出的伸縮縫的寬度值是偏小的。經(jīng)過調(diào)查得知，碼頭結(jié)構(gòu)的不均勻沉降會導(dǎo)致碼頭面板發(fā)生輕微的傾斜，在這樣的背景下所產(chǎn)生的伸縮縫往往具有上窄下寬或者局部范圍較小的特點，所以，在對伸縮縫寬度設(shè)計過程中，必須綜合考慮碼頭結(jié)構(gòu)不均勻沉降變形以及溫度等因素。另外，確定伸縮縫寬度時，也必須將構(gòu)件的制作偏差以及安裝允許偏差考慮進入，需要控制面板長度方向的制作誤差≤10mm。而面板預(yù)制施工需要將構(gòu)件的制作偏差控制在合理范圍內(nèi)，但實際現(xiàn)場安裝時偏差往往不容易控制。

經(jīng)過分析，可以通過下式（1）對伸縮縫寬度進行計算和確定：

式（1）中：ΔS-伸縮縫設(shè)計寬度，mm；ΔS1-由溫度變化引起的構(gòu)件伸長，mm；ΔS2-構(gòu)件制作偏差，mm；ΔS3-構(gòu)件安裝偏差，mm；ΔS4-結(jié)構(gòu)不均勻沉降，mm。其中，ΔS2按規(guī)范一般取10mm，ΔS3按規(guī)范取10mm，ΔS1=α×Δt×L，其中α-線脹系數(shù)，其值為α=1.0×10-5，L-建筑段的長度，m。

3.2 施工原因

在安裝碼頭的預(yù)制縱梁時，通常使用強度在M 20 以上、厚度是10～20mm的砂漿鋪設(shè)下橫梁和上縱梁的擱置部分，然而簡支式伸縮縫位置禁止直接使用砂漿找平。對現(xiàn)場碼頭的伸縮縫處施工進行檢查，發(fā)現(xiàn)其直接使用砂漿找平處理，沒有進行隔離措施。因為當(dāng)砂漿凝固后，縱梁不能在溫度發(fā)生變化時做出伸縮改變，便會產(chǎn)生剪力在于下橫梁間，當(dāng)其在梁的摩擦力及砂漿粘結(jié)力雙重作用下，其剪力超出材料的極限強度時，擱置位置的混凝土便被損壞。在具有鋼筋保護的橫梁出現(xiàn)破壞時，通常是在鋼筋籠的外側(cè)位置脫落。所以，橫梁和縱梁的擱置處在施工時，未對伸縮縫處進行隔離處理，而導(dǎo)致橫梁損壞的重要原因就是直接使用砂漿找平。國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定，高樁碼頭的預(yù)制縱梁長度在梁長10m內(nèi)時可以存在10mm的誤差，擱置長度的可操作誤差值是15mm，縱向傾斜的操作誤差值是5mm；且預(yù)制梁的長度及擱置長度允許存在誤差，最大誤差值低于設(shè)計的1.5倍。根據(jù)施工規(guī)范進行梁的安裝可降低伸縮縫的縫值，夏季會導(dǎo)致混凝土體積變大，導(dǎo)致伸縮縫被擠壓，當(dāng)伸縮縫的間距比中間的結(jié)構(gòu)段產(chǎn)生的膨脹量小時，導(dǎo)致外側(cè)的結(jié)構(gòu)段出現(xiàn)變形與增加附加應(yīng)力。

3.3 運行因素

高樁碼頭的伸縮縫為30mm，采用油浸木板進行填充。根據(jù)現(xiàn)場的檢查情況得出，油浸木板不宜作為伸縮縫處的填充材料，是因為盡管對木板使用了油浸處理，使用的越長則木板已經(jīng)腐爛。油浸木板無論是壓縮性能還是回彈性能均非常差，夏季時，混凝土因為膨脹致使伸縮縫減小，因為油浸木板的壓縮性差，不能從伸縮縫中出來，變形的木板使得其他結(jié)構(gòu)段產(chǎn)生變形。冬季時，混凝土因收縮體積減小使得伸縮縫增大，而油浸木板無法進行反彈，導(dǎo)致在運行中伸縮縫會落下異物，進而使得伸縮縫的功能逐漸降低直至喪失。碼頭運行時間越久則伸縮縫的功能便會持續(xù)降低，混凝土在夏季時因受熱會導(dǎo)致其體積變大，同時落入伸縮縫的異物對結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生影響，混凝土體積的變化會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)段產(chǎn)生變形，并且會加大應(yīng)力，然而動機混凝土收縮，伸縮縫將落入更多的異物，伴隨碼頭運行時間越久，其損壞更加嚴重。

4.修復(fù)處理

4.1 修復(fù)處理措施

應(yīng)使用成熟的技術(shù)設(shè)計修復(fù)處理的措施，且修復(fù)方案需經(jīng)濟合理。確保修復(fù)位置與原結(jié)構(gòu)連接完整，杜絕出現(xiàn)不明確的傳力形式和受力狀態(tài)，對原結(jié)構(gòu)和有關(guān)的構(gòu)件等不產(chǎn)生負面影響。修復(fù)的施工應(yīng)盡可能的降低對碼頭運行的影響，杜絕不必要的更換和拆除，使得后期維護工作較少。結(jié)合伸縮縫的病害特點、病害的成因及對碼頭的影響分析，并依據(jù)線下的規(guī)范制度和技術(shù)水平等，給出通過在橫梁上放置鋼筋在澆筑混凝土的措施實現(xiàn)對擱置長度的加長，如圖1。

4.2 修復(fù)方案的技術(shù)要點

圖1 一般縱梁擱置位置修復(fù)圖

伸縮縫處病害的修復(fù)過程為：將損壞處的混凝土清理干凈，放置鋼筋同時對其綁定，立模工序，進行隔離處理，澆筑混凝土，維護，修復(fù)破損。主要的技術(shù)要點是：（1）在進行修復(fù)施工前，應(yīng)先對縱梁的擱置位置進行檢查，對不平穩(wěn)的縱梁增加支撐保護裝置。（2）將支墩及破損面上的混凝土清理干凈直至漏出完好的混凝土為止。（3）植入的鋼筋通常選用尺寸是20mm，且植入的長度應(yīng)＞350mm，當(dāng)需要植入鋼筋碰撞到橫梁鋼筋時，可適當(dāng)變換植入的位置。鋼筋的植入步驟是：先打孔，清孔，加注粘結(jié)劑，粘結(jié)劑的注入要從上到下，緩慢注入并不能產(chǎn)生氣泡直至注滿，插入鋼筋。（4）粘結(jié)劑應(yīng)適用潮濕的環(huán)境，同時粘結(jié)劑的性能應(yīng)具有合格證和質(zhì)保證等符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。（5）植入鋼筋的結(jié)構(gòu)膠應(yīng)符合設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，采用尺寸為8mm的鋼筋用于植入。（6）選用強度較大的混凝土，并采用C40對截面進行修復(fù)處理。（7）選用摩擦系數(shù)小的材料用于伸縮縫處，而聚四氟乙烯便是最佳選擇材質(zhì)。（8）施工的時間最好在枯水期。

4.3 修復(fù)施工建議

（1）經(jīng)過現(xiàn)場檢查得出，高樁碼頭伸縮縫出現(xiàn)嚴重的問題。（2）在實施修復(fù)處理時，縱梁擱置部分直接采用砂漿找平的工序，沒有對其進行隔離措施，這是高樁碼頭簡支式伸縮縫產(chǎn)生病害的主要因素，選擇不合理的伸縮縫填充材料及運行中落入伸縮縫的異物也導(dǎo)致病害的嚴重。（3）通過在橫梁上植入鋼筋來增長縱梁的長度的方法即經(jīng)濟又效果顯著。（4）嚴格掌控預(yù)制梁的安裝誤差。（5）增大伸縮縫的設(shè)計高度，并選好填縫材料。（6）定期維護伸縮縫，并及時清理縫內(nèi)異物。

5.結(jié)束語

綜上所述，本文主要對導(dǎo)致高樁碼頭簡支式伸縮縫出現(xiàn)病害的原因進行詳細介紹，同時并提出修復(fù)方案，對簡支式伸縮縫的填充材料的進行合理選擇，根據(jù)施工規(guī)范進行修復(fù)處理，應(yīng)首先對伸縮縫進行隔離工序處理，然后在采用砂漿進行找平，禁止兩個工序錯位，定期對伸縮縫進行維護，清理落入伸縮縫內(nèi)的雜物，給碼頭的安全運行提供保障。