寧波某散貨碼頭修復(fù)加固技術(shù)方案

范平易，曹宏生＊，周鳳妍，江世海

（1.南京水利科學(xué)研究院，江蘇 南京 210024；2.南京瑞迪建設(shè)科技有限公司，江蘇 南京 210024）

對(duì)于高樁碼頭而言，由于下部為透空式結(jié)構(gòu)，上部是梁板結(jié)構(gòu)，在長(zhǎng)期處于海浪侵蝕環(huán)境的情況下，高樁碼頭的結(jié)構(gòu)更容易受到破壞[1],同時(shí)由于使用年限較長(zhǎng)，老碼頭結(jié)構(gòu)出現(xiàn)銹蝕和變形等情況，都會(huì)使得碼頭承載能力降低，影響碼頭的正常使用。因此，對(duì)于海港中高樁碼頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，并對(duì)于受破壞結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)加固，提高碼頭承載力、適應(yīng)現(xiàn)有水運(yùn)環(huán)境是十分有必要的，相對(duì)于重新建造新碼頭，可以節(jié)省資金與人物力投入，在經(jīng)濟(jì)方面也具有較大優(yōu)勢(shì)[2]。本文以寧波某2000 噸級(jí)散貨碼頭為例，探討高樁碼頭結(jié)構(gòu)修復(fù)與加固的設(shè)計(jì)方案。

1 工程概況

本工程位于寧波市北侖區(qū)，碼頭靠泊等級(jí)為2000噸級(jí)，碼頭平臺(tái)長(zhǎng)94m，寬12m，頂面高程5.0m。采用高樁梁板式結(jié)構(gòu)，排架間距5.0—8.5m，每榀排架布置2 根Φ1000mm 鋼護(hù)筒嵌巖灌注樁，上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆樁帽、現(xiàn)澆聯(lián)系梁、現(xiàn)澆縱梁和現(xiàn)澆面板結(jié)構(gòu)；引橋采用高樁梁板式結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用2 根Φ1000mm 鋼護(hù)筒嵌巖灌注樁，上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆橫梁和現(xiàn)澆面板結(jié)構(gòu)；系纜墩采用重力式結(jié)構(gòu)，墩臺(tái)平面尺寸4.0m×4.0m，厚2.0m，頂面高程5.0m，基礎(chǔ)為已有的拋石護(hù)岸。碼頭平面布置圖如圖1 所示。

圖1 碼頭平面布置圖

2 碼頭結(jié)構(gòu)破損情況

對(duì)碼頭各部分各類構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估后發(fā)現(xiàn)：碼頭面板出現(xiàn)36 條裂縫，且大部分上下貫穿；除了1#排架的LXL1 外，其余12 個(gè)排架的下層橫向聯(lián)系梁LXL1 中間開孔處及兩側(cè)附近均出現(xiàn)2～3 條U 型裂縫，超過20%的梁體輕度損壞。鋼套筒表面銹蝕，尤其是泥面附近嚴(yán)重銹蝕。橡膠輪胎護(hù)舷局部破損，錨鏈銹蝕。除了以上破損外，其余構(gòu)件未見明顯破損，樁帽、基樁外觀基本完好，構(gòu)件表面平整、棱角分明。部分結(jié)構(gòu)破損如圖2-圖3 所示。

圖2 2#排架LXL1 中間3 條U 型縫

圖3 輪胎護(hù)舷局部破損，錨鏈銹蝕

對(duì)碼頭上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件和樁基進(jìn)行評(píng)估驗(yàn)算后發(fā)現(xiàn)，碼頭下層橫向聯(lián)系梁、中縱梁的承載力不滿足規(guī)范及使用要求，邊縱梁縱向受力鋼筋的配筋率不滿足規(guī)范規(guī)定的最小配筋率要求。樁基承載力滿足規(guī)范要求。對(duì)混凝土強(qiáng)度、碳化深度、混凝土中氯離子含量及分布、鋼筋腐蝕電位等進(jìn)行檢測(cè)，均滿足設(shè)計(jì)要求[3]。

綜上所述：該碼頭安全性等級(jí)為C 級(jí)，使用性等級(jí)為D 級(jí)，耐久性等級(jí)為C 級(jí)。

3 碼頭結(jié)構(gòu)修復(fù)方案

3.1 維修加固方案選擇

本碼頭設(shè)計(jì)使用年限為10 年，本次維修加固設(shè)計(jì)主要解決安全性和使用性問題，針對(duì)檢測(cè)評(píng)估報(bào)告確定的碼頭下層橫向聯(lián)系梁、中縱梁的承載力不滿足規(guī)范及使用要求，邊縱梁縱向受力鋼筋的配筋率不滿足規(guī)范規(guī)定的最小配筋率要求等問題作如下處理[4]：

（1）由于碼頭下層橫向聯(lián)系梁正截面受彎承載力與彎矩設(shè)計(jì)值相差較大，常規(guī)方法中除了加大截面加固法適用以外，其他的方法如外粘型鋼加固法、粘貼鋼板加固法、粘貼碳纖維復(fù)合材料加固法均已不適用。考慮到下層聯(lián)系梁位置低，易受到潮水影響，且碼頭上部沒有橫梁結(jié)構(gòu)，不利于承受船舶荷載等水平力，本次設(shè)計(jì)采用緊貼面板底部新增連接前后樁帽的橫梁，通過對(duì)其裂縫進(jìn)行處理，并作適當(dāng)?shù)募庸蹋岣咂淠途眯浴?/p>

（2）碼頭中縱梁由于正截面受彎承載力約是彎矩設(shè)計(jì)值的75%，可選擇的加固方法相對(duì)比較廣，考慮中縱梁也處于面板底部，本次設(shè)計(jì)采用加大截面加固法，可以與新增橫梁一并施工較為方便。

（3）碼頭邊縱梁存在縱向受力鋼筋的配筋率不滿足規(guī)范規(guī)定的最小配筋率要求，本次設(shè)計(jì)采用在梁底粘貼碳纖維布的方法，達(dá)到規(guī)范要求。

（4）碼頭面板的大量裂縫，且大部分上下貫穿，這些裂縫屬于施工期收縮裂縫，產(chǎn)生的原因是碼頭面板未設(shè)置分段縫，且切縫位置不合理，雖不影響結(jié)構(gòu)安全，但會(huì)影響結(jié)構(gòu)耐久性，裂縫修補(bǔ)時(shí)不能將其結(jié)合成整體，以免不能適應(yīng)后期的熱脹冷縮變形，因此本次設(shè)計(jì)采用柔性材料填充的方法。

3.2 維修加固方案

（1）碼頭下層聯(lián)系梁修復(fù)。經(jīng)核算，聯(lián)系梁正截面受彎承載力不滿足規(guī)范及使用要求。對(duì)下層聯(lián)系梁上的裂縫，采取封閉方法和注射法（化學(xué)灌漿法）進(jìn)行處理。根據(jù)裂縫寬度的不同，寬度不大于0.3mm 的裂縫采用封閉法修補(bǔ)，寬度大于0.3mm 的裂縫采用注射法修補(bǔ)。裂縫修復(fù)完成后，梁底和跨中區(qū)段梁側(cè)粘貼兩層碳纖維布加固。在緊貼面板底部新增連接前后樁帽的橫梁，橫梁與原樁帽之間采用C28mm 植筋連接，鋼筋綁扎模板立設(shè)后，通過從碼頭面板上開孔灌注混凝土，為保證新老混凝土結(jié)合良好，新澆梁體與面板接觸沿線每隔300～400mm 左右設(shè)一注漿孔，采用0.4MPa 壓力灌漿（水泥凈漿）。加固后下層聯(lián)系梁不再作為主要受力構(gòu)件使用。

（2）中縱梁結(jié)構(gòu)加固。經(jīng)核算，中縱梁正截面受彎承載力、受剪承載力不滿足規(guī)范及使用要求。中縱梁加固采用加大截面加固法。考慮碼頭面皮帶機(jī)廊道基礎(chǔ)位于碼頭面板中部偏岸側(cè)，本次設(shè)計(jì)緊貼中縱梁岸側(cè)和面板底部加大梁截面，寬500mm，高1000mm，梁底標(biāo)高+3.4m。混凝土采用C45 微膨脹混凝土，縱向受力鋼筋和箍筋均采用HRB400 級(jí)鋼。與本次加大截面混凝土接觸的原構(gòu)件（面板、中縱梁）混凝土表面需鑿毛，并清理干凈。鋼筋綁扎模板立設(shè)后，通過從碼頭面板上開孔灌注混凝土，為保證新老混凝土結(jié)合良好，新澆梁體與面板接觸沿線每隔300～400mm 左右設(shè)一注漿孔，采用0.4MPa 壓力灌漿（水泥凈漿）。

（3）邊縱梁結(jié)構(gòu)加固。經(jīng)核算，邊縱梁縱向受力鋼筋的配筋率不滿足規(guī)范規(guī)定的最小配筋率要求。本次設(shè)計(jì)采用在梁底粘貼兩層碳纖維布加固，達(dá)到規(guī)范規(guī)定的最小配筋率要求。

（4）碼頭面板維修方案。經(jīng)核算，面板承載力滿足規(guī)范及使用要求，但碼頭面板出現(xiàn)了大量裂縫，主要是由于面板較長(zhǎng)，未合理設(shè)置伸縮縫所致。本次設(shè)計(jì)在碼頭面板裂縫開展位置，用開槽工具沿裂縫走向開出寬度約20mm，深度約30mm 的U 型槽；使用環(huán)氧類材料SIKA 31 灌入U(xiǎn) 型槽內(nèi)。該材料可保持良好的流動(dòng)性使填充料依靠自重滲入縫隙內(nèi)，并在裂縫上部存有不超過5mm 的高差。

4 結(jié)語

碼頭結(jié)構(gòu)關(guān)系到使用安全和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于易受銹蝕和水運(yùn)環(huán)境發(fā)生改變的老舊碼頭要進(jìn)行定期檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)碼頭結(jié)構(gòu)的破損并進(jìn)行修復(fù)。本次工程對(duì)于碼頭結(jié)構(gòu)中碼頭下層橫向聯(lián)系梁、中縱梁的承載力不滿足規(guī)范及使用要求，邊縱梁縱向受力鋼筋的配筋率不滿足規(guī)范規(guī)定的最小配筋率要求等問題采用新增橫梁、加大截面加固法、梁底粘貼碳纖維布法、柔性材料填充法等進(jìn)行修復(fù)和加固，提升碼頭承載力，使其滿足規(guī)范及安全使用要求。