高樁碼頭混凝土樁基修復加固技術分析

姜學洲

煙臺市交通運輸執法監察支隊

1 前言

在港口工程高樁碼頭中，采用預應力混凝土樁作為基樁結構，有防腐蝕性強、造價低等優勢。但同時，預應力混凝土樁不具備較強的抗彎能力，當處在淤泥土體中，存在明顯的不適性。經調查發現，高樁碼頭混凝土樁在應用過程中，因碼頭的回淤環境造成岸坡淤積的情況，會使混凝土樁基發生破損或裂縫的問題，并且比較普遍。此外，因受到船舶的意外撞擊作用，混凝土樁基很可能出現斷裂等嚴重受損情況，會對高樁碼頭的安全使用造成很大影響。對此，需仔細研究高樁碼頭混凝土樁基的實際受損情況、周圍環境等，采用有效的修復加固技術。

2 高樁碼頭混凝土樁基的常規修復加固方法

高樁碼頭具有透空結構，在碼頭平面下，有波浪和水流通過，不會發生發射波浪的情況，不對泄洪處理造成影響，并可在一定程度上減少淤積，在軟土地基上有較好的適用性。近年來高樁碼頭是采用大型預應力混凝土管柱或鋼管柱等。

2.1 現澆混凝土包覆法的應用

在高樁碼頭混凝土樁基修復處理中，采用現澆混凝土包覆法，先找出樁基破損的具體位置，再搭建相應的固定模板，并配合澆筑適量的混凝土。這可能會使高樁碼頭樁基礎恢復原有的尺寸大小，也可能會使混凝土樁基局部的截面尺寸增大，起到修復樁基的目的。現澆混凝土包覆法進行加固處理有較好的耐久性，修復加固效果較好。

2.2 加樁法的應用

在高樁碼頭混凝土樁基發生斷裂情況后，通常會用加樁法實施處理，即采用加樁方式進行修復加固。在實際的修復處理過程中，加樁法的應用是先找到原樁位，在附近位置處加設樁基，再用現澆樁帽節點連接原結構和樁頂，起到修復加固的效果。若高樁碼頭混凝土樁基嚴重受損情況，并且可以將其判定為三類樁，也是采用加樁法進行修復加固。

2.3 外部包覆防腐系統法的應用

當高樁碼頭混凝土樁基位于水位變動區時，長期受到海浪的沖擊，其中的鋼結構會發生嚴重腐蝕的情況。對此，可采用外包覆防腐系統法實施加固處理，其中的PTC新型包覆防蝕系統等能起到較好的防海水侵蝕的作用。若高樁碼頭混凝土樁基的鋼管樁因水位變動沖擊，而出現涂層破損的情況，外包覆防腐系統法的應用能得到很好的修復效果。

2.4 玻纖套筒加固法的應用

在高樁碼頭混凝土樁基出現混凝土脫落、露出鋼筋等受損情況，可采用玻纖套筒加固法對缺陷進行修復加固，也能處理比較嚴重的樁基裂縫缺陷。玻纖套筒加固法對碼頭樁基、橋墩柱等缺陷有較好的修復加固效果。玻纖套筒加固法的應用，主要是應用定制玻纖套筒、漿料等實施操作，其中玻纖套筒在灌漿材料作業中發揮模板作用，有較好的耐腐蝕性。

3 高樁碼頭混凝土樁基的新型修復加固方法

3.1 復合纖維材料包覆法的應用

復合纖維材料有較好的耐腐蝕性能，同時具備質量較輕和厚度較薄的優點，存在抗壓能力不強的缺點。在實際修復加固處理操作中，復合纖維材料的包覆基本上不會使加固構件的自重、截面大小等增加，可采用普通的施工設備完成操作，實際施工速度很快，在修補加固結構中得以有效應用。在港口高樁碼頭混凝土樁基的修復處理中，采用復合纖維材料包覆法主要是修復結構耐久性，也可以用于加固處理抗拉的結構。若高樁碼頭混凝土樁基受損程度較輕，如出現細微的裂縫等，能將其評定為二類樁，樁基承載力沒有明顯降低，才能利用復合纖維材料進行包覆加固處理，起到提升結構耐久性的作用。在以往修復加固處理中，復合纖維適用膠無法在水下實現固化。這使得復合纖維材料包覆法通常用于修復加固處理碼頭的上部結構，不能在修復處理水下樁基。當前，能支持在水下固化的復合纖維材料適用膠已被研究出來，能用高樁碼頭混凝土樁基的加固處理。

3.2 鋼套筒壓力灌漿法的應用

鋼套筒壓力灌漿技術是新型技術，能應用連接在海上風電基礎設施的樁基與導管架，能有效傳遞荷載，并且形成穩定的施工質量。鋼套筒壓力灌漿法是利用外套鋼板套筒進行施壓，使高強灌漿料能灌入，會形成向鋼管混凝土樁的結構，和原有的樁基共同承受壓力。鋼套筒壓力灌漿法的有效應用，主要是鋼套筒發揮了很好的承載能力，將高強灌漿料壓入鋼套管的空腔內中，有效連接鋼套筒和原樁，形成一個整體，從而獲得明顯的加固效果。若高樁碼頭混凝土樁基受損嚴重，可判定為三類樁，可利用鋼套筒壓力灌漿法進行修復加固處理。但是鋼套筒壓力灌漿法有很大的缺點，需要對鋼套筒進行額外的防腐處理，并且耐久性比較差，容易發生再次腐蝕的情況。此外，在實際修復加固過程中，鋼套筒的自重較大，會增加施工的難度，在施工方面的費用支出較高。

4 某港口高樁碼頭混凝土樁基修復實例

4.1 工程概況分析

某高樁碼頭是采用預應力混凝土組合管樁作為樁基，每個排架設置有十二根基樁。在高樁碼頭使用過程中，由于外部邊界的多種條件發生變化，在碼頭樁基阻流作用下，碼頭下方出現嚴重淤積的情況。在淤積土體的影響下，一些大管樁的樁頂處出現裂縫的情況，導致耐久性大幅度下降，應實施修復加固處理。經檢測鑒定，受損的樁基出現裂縫的位置都在向岸斜樁靠岸邊一側，基本都在距離樁頂2m范圍內。有很少數的樁基裂縫是在距離樁頂的2m～3m范圍內。

4.2 修復加固處理方案分析

經檢查高樁碼頭混凝土樁基，樁頂裂縫基本上都在水位變動區，只能在低水位時進行施工處理，施工單位按照退潮規律實施作業，施工作業的空間較為狹窄。這種施工環境下，大型船機、大型施工設備等都不能進入現場進行施工作用。對此，本次修復加固工作采用的修復加固技術及工藝必須滿足這些要求，并且施工材料能夠支持水下固化。如果采用加固法實施修復加固處理，需要新增設樁基，并且還要將碼頭上部結構拆除，實際的費用投入較高，會影響整個碼頭的運營，應排除這種方法。常規現澆混凝土包覆法的應用，需要在受損處搭設模板，并且要求在碼頭下方實施混凝土澆筑作業。而本次施工作業只能在破損位置露出水面后進行修復加固處理，有一些裂縫是一直沒在水中，不支持相應的搭設模板和澆筑混凝土的施工操作，不具備可行性。玻纖套筒加固法可支持在水下施工作業，沒有搭設模板及設備等要求，符合本工程混凝土樁基修復的要求。但本工程混凝土樁基出現受力裂縫，需要進行相應的封閉補強處理，并且要求修復材料有較強的抗壓性能。玻纖套筒加固法主要是進行修復耐久性，需要完成較多的施工步驟，才能做好混凝土樁基的修復加固處理，單根受損的混凝土樁基需要投入費用較高。

4.3 綜合性比選多種施工方案

本工程的混凝土樁基裂縫的位置有所不同，需要采用兩種修復加固方法實施處理。高樁碼頭混凝土樁基的裂縫和樁頂位置距離較遠，在進行水上裂縫封閉施工處理時，若不能確保有足夠的施工可采用鋼制套筒壓力灌注法。將鋼套筒當做高強灌漿材料的模板，同時作為受力構件與原樁進行連接，借助壓力灌漿能對水下裂縫實施修復加固處理。鋼套筒能和原樁成為一個整體，使樁基抗彎強度明顯提高。對于在樁頂附近的裂縫，若能進行水上封閉裂縫施工處理，可使用復合纖維材料包覆法實施處理，利用可在水下固化的適用膠粘合復合材料，修復加固施工較為方便，并且費用支出較少。針對本工程高樁碼頭混凝土樁基的受損情況，應采用鋼制套筒壓力灌注法和復合纖維材料包覆法進行修復加固處理，起到較好的修復補強作用。

4.3.1 鋼套筒壓力灌漿法的具體應用

若高樁碼頭混凝土樁基的裂縫和樁頂有較大距離時，裂縫位置只能在較短時間內露出水面，不能為裂縫注膠等施工操作提供足夠的時間。應采用鋼制套筒壓力灌漿法進行修復處理，將鋼套筒包覆在大管樁的外部，用壓力將高性能灌漿材料灌注在樁間的空腔內，達到封閉包覆裂縫的效果，才能實現修復耐久性的作用。鋼套筒起到灌漿模板的作用，同時也能和原樁形成整體，大幅度提升原樁基的承載能力，并且有較強的傳力效果。在實際的修復加固處理時，需要在施工現場實施鋼套筒合抱拼接，施工高強螺栓連接拼接縫。依據相關施工規定要求，大管樁和鋼套筒內壁應保持回形空間，并且確定空間厚度為60mm厚才能開展施工。對于鋼制套筒的包覆處理，包覆長度原則上應控制在超過裂縫位置，必須超出五百毫米以上，用橡膠止漿條設置在鋼制套筒的底部與頂部位置處，防止灌漿材料溢出。為延長鋼套筒的使用壽命，可實施相應的防腐處理，需要加設防腐涂層。在鋼制套筒內灌漿使用壓力灌漿材料，鋼套筒的底部有預制安裝的注漿管，壓力將從注漿管中進入鋼套筒內。在實施注漿處理時，將其中的水與氣從鋼套筒的頂部的溢漿處后排出，使鋼套筒內完全灌滿灌漿材料。

4.3.2 復合纖維材料包覆法的具體應用

若高樁碼頭混凝土樁基的裂縫是在樁頂及附近位置，在低水位的情況下，能支持水上封閉修復裂縫施工，可采用復合纖維材料包覆法實施修復加固處理。先采用化學灌漿法對裂縫實施封閉處理，完成封閉處理后，再用復合材料包覆大管樁的外部。依據高樁碼頭混凝土樁基裂縫的實際情況，需要利用四層復合纖維布修復系統實施有效處理。在樁基有裂縫的一側，需要炎垂直走向粘貼三層纖維布，再用纖維布在外圍部分包覆一周，更好地修復裂縫部分，使此次修復加固處理有較強的耐久性。首先，需要打磨樁體的表面，并將殘渣清理干凈，將混凝土樁體磨出新鮮面，確保需要修復面平整。若在混凝土表面在打磨后，出現凹陷部分，需要用修補膠進行找平處理。在樁體上粘貼水下復合纖維，并用滾筒進行滾壓，確保粘結劑能夠完全浸透，將其中的氣泡壓出。

4.4 修復加固處理效果分析

此次修復加固施工需要在趕潮時進行施工處理，在碼頭下方有比較有限的施工空間，施工難度較高。在進行修復加固方案設計時，需要充分考慮施工期限、施工方法是否可行等。在對高樁碼頭混凝土樁基進行修復加固處理后，鋼套筒沒有出現較大的變位問題，并且復合材料能將管樁很好地包裹住。在實施跟蹤檢測后，此處高樁碼頭沒有出現明顯的位移趨勢，取得了較好的加固處理效果。

5 總結

綜上，在港口高樁碼頭混凝土樁基修復加固處理中，有加樁法、復合纖維包覆法等多種處理方法，并且有對應的優點與不足，需要依據實際受損情況、施工條件等，制定完善的樁基修復方法。