研究探索某水中燈樁內旋樓梯柱加固方案

謝俊奎 交通運輸部南海航海保障中心北海航標處

1.項目背景

某水中燈樁是港口航道口門標志，座落于礁石區。燈樁地基處理采用預制混凝土管樁技術，建筑物承臺底座平面尺寸為6.4m×6.4m，承臺上部建設圓形樁體，采用鋼筋混凝土結構，鋼筋混凝土強度等級C30，鋼筋保護層厚度50mm。筒體墻厚、板厚度為200mm。混凝土內旋樓梯柱高8m，梯級高度200mm，寬度280 mm。樁體標準層直徑2.8m。水中燈樁內旋樓梯柱出現鋼筋銹蝕及混凝土破裂、梯柱部分瓷片脫落。需要進行梁柱加固處理，使燈樁繼續發揮助導航效能，為港口經濟發展服務。

圖1 某燈樁內旋樓梯柱鋼筋腐蝕及混凝土崩落現狀

2.內旋樓梯柱鋼筋腐蝕破損現狀原因分析

組織技術人員現場對某水中燈樁原樓梯柱進行查勘。經現場測量：燈樁地基和建筑物承臺未出現傾斜，外層圓柱體也未有混凝土破裂，均符合設計要求。而現場查勘發現內旋樓梯柱原柱因鋼筋銹蝕及混凝土崩落，共有4處存在此情況（見圖1）。

根據某水中燈樁施工圖設計圖紙，同時考慮燈樁整體結構體系的影響，為查明內旋樓梯柱鋼筋銹蝕及混凝土破裂原因，技術人員繼續開展第三方檢測機構對樓梯柱混凝土氯離子含量進行質量檢測，檢測報告結論：柱內混凝土氯離子含量百分比為1.4。根據工業建筑防腐蝕設計規范對弱腐蝕環境下氯離子含量百分比要求為不高于0.1；混凝土設計等級為C30，現根據檢測結果為不大于C25；混凝土保護層厚度設計為70mm，現檢測為不大于35mm。

由此推斷：鋼筋銹蝕膨脹導致混凝土崩落是由于氯離子含量超標、混凝土保護層厚度也沒有達到設計要求。現有條件無法滿足受力要求，且原混凝土存在繼續銹蝕鋼筋的可能，將導致鋼筋失去應有性能并繼續膨脹往外擠脫混凝土。

3.內旋樓梯柱加固方案的選擇

根據對某水中燈樁現場查勘和第三方檢測機構質量檢測結論，最好的處理方案當然是敲掉置換，不過考慮現場情況，拆除中會對原結構有損壞的風險，并且施工周期比較長，成本過高，施工復雜就不必要考慮了。現需要對燈樁內旋樓梯柱鋼筋銹蝕膨脹導致混凝土崩落問題進行技術加固，以達到燈樁設計的使用年限。而對已有建筑物或構筑物加固方案的選擇非常重要，加固方案的優劣，不僅影響資金的投入，更重要的是影響加固質量。下面從技術可靠性、施工技術簡易性、施工成本等多角度，選擇一種技術加固方案。

3.1 技術加固方案一

使用碳纖維復合材是指碳纖維配合環氧樹脂結構膠的加固方法。使用碳纖維加固方案：

（1）現場將燈樁內旋樓梯柱采用砂漿修補好崩落位置和空鼓位置、修補原瓷磚。

（2）現場將原柱子修補好封閉之后，采用繞柱貼碳纖維布3層（具體層數需要設計單位測算其膨脹力，即原柱子鋼筋會繼續腐蝕膨脹往外擠壓），全柱全高貼好碳纖維箍住柱子。

（3）這種方案施工上方便可行，碳纖維的受力好，能抵御原柱子鋼筋繼續腐蝕膨脹往外擠壓的力度。

（4）第三方造價公司造價為18.163萬元。使用碳纖維加固具有以下優點：材料強度高、體積小，不增加構件尺寸、耐腐蝕性能好、安裝簡單、防水性能好。

3.2 技術加固方案二

（1）現場拆除某燈樁內旋樓梯柱原瓷磚，采用砂漿修補好崩落位置，外側涂抹防腐蝕性油漆或其他材料。

（2）采用工廠預制10mm厚圓鋼板，可采用兩半圓鋼板，現場焊接為圓鋼板。鋼板直徑（外徑）約為350mm，鋼板底部及頂部以樓梯踏步相應高度為準，鋼板嵌入梯板內約50mm，上下應盡量保證對齊。以此保證鋼板與原混凝土柱有一定間隙，并將樓梯荷載傳至鋼板之上。

（3）鋼板內外側均應采取相應防銹措施。

（4）第三方造價公司造價為28.586萬元。

以上為某水中燈樁原樓梯柱加固的技術方案。圓鋼板護筒包住原柱體，護筒內預留一定空間，用于原柱子鋼筋繼續腐蝕膨脹往外擠壓。將內旋樓梯荷載轉移至鋼板上。該方案需要工廠制定預制10mm厚圓鋼板，作業要精準控制，加上空間狹窄，施工技術難度大。

通過對比，以上二個加固方案均適合該燈樁內旋樓梯柱加固要求。但加固方案一經濟成本比較合理，對使用功能影響小、技術可靠、施工簡便、外觀整齊、加固效果好。建議作為推薦方案。

4.結語

建筑物或構筑物因各種原因受到含有腐蝕性介質的腐蝕，腐蝕過程是一個相當復雜的物理化學過程，而且鋼筋混凝土結構的腐蝕一旦出現，內部反應就加快，嚴重影響結構的正常使用。對于本文內旋樓梯柱加固，作業空間小，又是海上作業，加固處理難度較大。因此，在對待鋼筋混凝土腐蝕問題，應早發現早預防早處理，查勘原因，采取行之有效的加固方案為首選之策。一方面降低了施工成本，另一方面提升了整體施工質量，符合設計和燈樁管理要求。