化學植筋法在海上靠泊構件埋件修復中的應用

張強林 張祥龍 吳衍劍

（中國電建集團福建省電力勘測設計院有限公司 福建福州 350003）

0 引言

高樁承臺基礎是目前海上風電工程應用較多的基礎型式之一，基礎一般設置有1 套頂靠和1 套側靠共2 套靠泊系統供運維人員上下使用。靠泊系統下部通過2～3 個抱箍與鋼管樁緊緊固定，上部與承臺澆筑時提前埋設的鋼板可靠焊接。高樁承臺基礎帶靠泊構件照片如圖1 所示。施工時靠泊構件的安裝一般先吊至預定位置，上部先與預埋鋼板進行焊接，下部則趁潮水位安裝樁上固定抱箍。

圖1 高樁基礎靠泊構件照片

受海上風浪條件惡劣影響，某海上風場一機位的高樁承臺基礎靠泊構件在僅僅與上部埋件進行了焊接時即有船只違規停靠，造成了靠泊構件脫落，連帶承臺預埋鋼板也被拔起，預埋件埋筋被拉斷，但連接部位承臺混凝土完好，埋板周邊僅部分承臺表層混凝土脫落，現場照片如圖2 所示。靠泊構件打撈后經檢查發現主體結構無質量問題，僅需將與承臺連接焊接段鋼管（此連接段鋼管一端與承臺埋件焊接，一端與主體結構間通過法蘭連接）替換后仍可以繼續使用。因此本次處理的主要內容即設法在承臺上原埋件位置繼續設置可靠鋼板埋件即可。

圖2 現場照片

考慮現場條件及海上施工難度，經過多種方案比選，最終確定在原埋件位置通過化學植筋法植入帶肋鋼筋固定埋板的方案，此法對承臺混凝土的損傷也足夠小。本文即對此次的化學植筋法進行了介紹，以期通過本次應用，為后繼其他海上工程應用時提供一定的參考。

1 化學植筋法

化學植筋法是在原有建構筑物上通過鉆設小孔、灌注化學膠體、插入植入筋、固化養護等，通過植入筋體將加固物與原有建構筑物進行可靠連接。化學植筋法在陸上既有建筑結構加固改造中常用［1］，港口碼頭靠泊改造也有但不多［2］，海上應用尚未見到。

2 化學植筋設計

靠泊構件埋件原設計的預埋筋為帶肋鋼筋，直徑25 mm，含彎折段總長為1 000 mm，材質三級鋼，而承臺混凝土為C50混凝土。

2.1 植筋選型

根據規范［3］第15.1.1 條，植筋所用的筋體可用帶肋鋼筋和全螺紋螺桿兩種。根據施工現場條件（現場各直徑的帶肋紋鋼筋多，而全螺紋螺桿需新購置），本次植筋采用帶肋鋼筋，材質、直徑同原埋件預埋筋。植筋體的一端加工成帶螺紋樣子，便于與新上鋼板通過螺母、墊片等固定。

2.2 植筋布置

原埋件板平面尺寸為700 mm×700 mm，共布設9 根鋼筋，錨筋間距約250 mm。本次錨筋布設位置既要避開承臺混凝土側壁鋼筋及原預埋筋的位置，又要與靠泊構件連接鋼管及加強肋焊接方便，還要考慮海上施工不便需盡量減少鉆孔深度節省作業時間。

結合本基礎靠泊構件單個埋件的受荷特點分析，最終確定錨筋布設方案如圖3 所示，共布設植筋12 根。

圖3 錨筋布設方案圖

2.3 植筋長度

本錨固承臺基礎混凝土強度等級為C50，植筋直徑為25 mm，植筋膠為A 級膠，根據圖4 布置計算，本次植筋間距最小176 mm（約7 d），植筋邊距100 mm（約4 d）。

本次施工主要為海上環境，各孔位一次鉆完，最后統一注膠及植筋，故混凝土孔壁潮濕影響系數取1.1。

施工溫度不超過60 ℃，故使用環境影響系數取1.0。

根據規范［3］第15.2.2 條計算公式，按不利情況計算植入筋體的錨固長度約620 mm。考慮施工環境、施工質量、結構重要性程度等綜合因素，結合文獻［1］的試驗研究成果，最終確定本次植筋體植入段長度為750 mm。

2.4 植筋施工

植筋施工工序同陸上常規植筋施工工序方法類似，主要為搭設施工平臺、定位放線、鉆孔、清孔、填膠、植筋及固化養護等。

（1）搭設施工平臺。由于本次埋件修復是在海上作業，且在圓形承臺側壁上鉆孔植筋。根據現場條件借助基礎承臺頂面進行固定，兩側下垂爬梯，兩爬梯下端搭設鉆孔植筋臨時施工作業面。

（2）定位放線。考慮被撞掉靠泊構件的主體結構仍可使用，本次僅需在原預埋件位置原位新固定一鋼板即可。因此本次新上鋼板的定位中心、埋設方位均與原預埋件一致，相關植筋孔位根據相對埋件中心根據圖2 來確定。

（3）鉆孔施工。原植筋孔位布設位置未考慮與承臺側壁周邊鋼筋布置碰撞情況，實際鉆孔前先利用探筋儀等手段對擬鉆孔位附近的鋼筋分布進行探明，如與鉆孔有影響則對孔位進行微調。

考慮所植鋼筋直徑為25 mm，本次鉆孔直徑定為32 mm，采用與鉆孔直徑一致的常規水鉆進行鉆孔。考慮到后期對新上鋼板的固定，鉆孔過程中要求鉆孔基本垂直基礎承臺側面，深度偏差控制5 mm 以內。鉆孔孔位混凝土芯樣如圖4 所示。

圖4 孔位混凝土芯樣圖

（4）清孔。采用高壓氣體將每個孔位清理干凈，同時也使用長條毛刷、吹氣筒等仔細清孔并重復幾次，以保證孔內清潔。

（5）灌膠及植筋。通過專用的注膠槍從孔底位置開始灌膠，預估灌膠位置約為孔深1/3 時開始進行旋轉插筋，確保能達到孔底并微調復核植筋位置以保證基本處于孔心位置后，沿順時針或逆時針進行單向旋轉多次，以保證膠體能與鋼筋及混凝土孔壁粘結密實。如旋轉插筋后孔外有植筋膠流出，說明孔內充實飽滿。

（6）固化養護。植筋后為保證植筋質量，建議按植筋膠的建議固化時間來等待膠體固化，同時植筋后應盡量減少外界擾動，避免對膠體固定造成破壞，影響施工效果。本次修復加固是考慮所有植筋孔位全部鉆孔完畢后統一注漿植筋，膠體固化時間為3 d。同時由于所處環境為海上強腐蝕性環境，植筋外漏段也進行了覆膜保護。

2.5 新上鋼板加工

植筋施工期間，提前按原埋件鋼板大小加工鋼板，并在對應位置開穿筋孔，墊片及配套螺母等也相應提前備好，以便后期膠體固化完成后緊固鋼板使用。

2.6 新上鋼板固定

新上鋼板固定施工前需清除原埋件附近混凝土并整平，以便后續鋼板的埋設施工。

考慮到承臺基礎為圓弧面，為保證固定鋼板能同原混凝土面緊密契合，對與埋件鋼管面的交接混凝土進行鑿毛處理。新上鋼板固定后，在對兩者之間的縫隙用高強灌漿料進行充填密封，以保證交接面的連接可靠。

2.7 現場防腐處理

后期了解現場情況得知，植筋錨固鋼板及靠泊構件施工一切正常，同時在對鋼板、墊片及錨筋在進行海上常規防腐外，還設置了保護帽（類似于金屬小盒子套在錨筋、墊片外，同時小盒子周邊也與鋼板進行了點焊）對連接位置進行了保護。

3 結論

針對某海上風場風機基礎的靠泊構件，在尚未安裝完成時意外被撞落于海中，承臺上的連接預埋件被拉脫，預埋筋被拉斷，而靠泊構件主體完好。根據搜集到的資料，提出通過化學植筋法在原埋件位置重新埋設鋼板，而后對靠泊構件正常施工的方案。從實際施工過程來看，此化學植筋法固定埋板的處理效果較好，也便于施工，可以供其他海上風場工程做參考。