碼頭混凝土樁基加固維修技術分析

王 濤

(河北港口集團港口工程有限公司，河北省 秦皇島市海港區 066000)

1.前言

隨著時代的變遷，碼頭在運輸行業的地位越來越高。在古代，碼頭的主要作用就是供人們出行和搬運貨物。而如今它在探索海域資源、與外交流以及捍衛領土等方面作用也越來越突出。近年來，隨著水運事業的快速發展，碼頭停泊船只日趨大型化、停泊作業日趨頻繁，超載運營和船舶操作失誤使碼頭樁基受損情況時有發生。樁基受損后，應盡快對其進行修復處理，否則，碼頭的安全性及耐久性均存在隱患。

2.碼頭的發展、重要性及其破壞特征

古代時碼頭稱為渡頭、埠頭，是海邊、江河邊專供乘客上下、貨物裝卸的建筑物。通常見于水陸交通發達的商業城市。那時碼頭主要是客運碼頭和貨運碼頭?？瓦\碼頭主要是讓乘客上船和落船。我們通常見到古裝電視劇中的碼頭就是這種客運碼頭。貨運碼頭則主要是裝卸貨物。隨著科學技術的進步，交通工具越來越多，但這些新型的交通工具并沒有取代碼頭，相反地促進了碼頭的發展。郵輪碼頭、汽車碼頭、游艇碼頭、石油碼頭以及集裝箱碼頭就是典型的代表。近年來，人們加快了對海域資源的開發，在這一開發進程中，碼頭為人們提供了極大的便利，它們承接著陸地和海洋，連接不同國家或地區，運輸著重要的物資，比如石油。

碼頭的破壞具有如下特征:鋼筋混凝土結構比混凝土結構破壞的嚴重;外海建筑比港內建筑破壞的嚴重;沿海建筑比內河建筑破壞的嚴重;南方碼頭比北方碼頭破壞的嚴重;高樁碼頭比重力式碼頭破壞的嚴重;于水位變動區和浪濺區的部位破壞比其它部位嚴重,浪濺區則更嚴重。

3.分析混凝土樁基及其常見病害

樁基是由樁和連接樁頂的樁承臺組成的深基礎或由柱與樁基連接的單樁基礎。樁基具有承載力高、沉降量小而較均勻的特點，幾乎可以應用于各種工程地質條件和各種類型的工程，尤其是碼頭在沿海以及軟土地區。而鋼筋混凝土結構則是最常見的樁基結構。與鋼材和木材相比，混凝土或鋼筋混凝土抵抗環境作用的能力較強，常被認為是耐久的材料。

然而事實上，混凝土樁基的耐久性并沒有人們想象中的那么好。由于材料老化、不良使用條件、環境污染、不當使用方法等的影響，所造成的混凝土腐蝕及其內部鋼筋銹蝕問題已成為混凝土結構中的普遍現象，尤其是在碼頭這種海洋環境下，混凝土樁基能使用的年限遠遠低于應有的年限。海水的堿性，酸雨，二氧化碳濃度的升高等外在環境嚴重地影響了混凝土樁基，降低了其結構的使用性和耐久性。近幾十年來，許多國家由于混凝土結構耐久性不良引發的工程事故不斷發生，由此造成的工程損失和維修費用大大增加?；炷聊途眯砸咽钱斀袷澜缧缘闹卮蠊こ虇栴}。

碼頭混凝土樁基常見的病害主要有兩種。第一種是在正常使用情況下出現的病害，由于天氣、環境、化學反應等不可抗拒因素，如酸雨頻繁、地下水高硫酸鹽、CO2濃度增高等，容易出現混凝土脹裂、脫落、鋼筋銹蝕等混凝土缺陷，從而影響結構的耐久性。而另一種則是碼頭被撞擊造成的樁基損壞，主要表現為樁基斷裂，樁基頂部、水面以下甚至泥面以下的樁基部位都可能出現斷裂，嚴重地影響了結構的安全性。

4 ．碼頭混凝土樁基受損具體原因

混凝土樁基受損的具體原因主要由以下幾類：

混凝土的碳化:混凝土中氫氧化鈣與滲透進混凝土中的一氧化碳或其他酸性氣體發生了化學反應；

氯離子的侵蝕:氯離子對混凝土的侵蝕是氯離子從外界環境侵入已硬化的混凝土造成的。海水是氯離子的主要來源,北方寒冷地區冬季道路、橋面撒鹽化雪除冰都有可能使氯離子滲入混凝土中。氯離子對混凝土的侵蝕屬于化學侵蝕,對結構的危害是多方面的,但最終表現為鋼筋的銹蝕；

混凝土表層缺陷:主要蜂窩老化、剝落、鋼筋外露等；

裂縫:混凝土結構的裂縫是由材料內部的初始缺陷、微裂縫的擴展而引起的；

堿一骨料反應:水泥中的堿和骨料中的活性硅發生反應,生成堿硅酸鹽凝膠,并吸水產生膨脹壓力,造成混凝土開裂；

還有凍融循環破壞和鋼筋銹蝕等。

因鋼筋混凝土結構受多種因素影響，往往未到設計使用年限,就會發生了不同程度的破損。如不及時采取有效的維修措施,將造成較大的經濟損失或重大安全責任事故。通過一些技術手段，對碼頭結構進行維修加固，使碼頭結構恢復原有設計承載能力和具備靠泊更大等級船舶的能力，才能保障港口運行的安全。

5.碼頭混凝土樁基加固維修技術

碼頭易受損的部位就是混凝土樁基，因此碼頭的加固維修主要就是為對混凝土構件破損的修補。分為非耐久修補和耐久修補。非耐久性修補主要為由于施工遺留的混凝土缺陷、溫度應力等引起的裂縫進行修補。有封縫材料、化學灌漿、聚合物水泥砂漿、立模澆筑混凝土、噴射混凝土等多種方法。而耐久性修補就比較復雜。首先要對破損情況進行等級劃分，然后根據結果對不同的等級采用不同的技術和方法。維修、加固工程一般均會涉及到對原結構的承載力加固提高。加固方法主要有加大截面加固法、外粘型鋼加固法、粘貼鋼板加固法和粘貼碳纖維復合材料加固法等。在這幾種方法中，最主要的是碳纖維布加固法。這是一項新興的結構加固技術，具有高強高效、施工便捷、具有極佳的耐腐蝕性能和耐久性能的特點。

除此之外還要注意鋼筋的銹蝕問題。目前針對鋼筋混凝土主要的防護措施有如下幾種：高性能混凝土，摻硅灰、粉煤灰、礦渣等超細礦物摻合料，并與適當的外加劑相結合，最大限度地提高混凝土的密實性；適當增加混凝土對鋼筋的保護層厚度；最大限度地減少混凝土微觀、宏觀裂紋，采用合理養護、溫度控制及纖維混凝土、聚合物改性混凝土等技術措施； 鋼筋防護層或改變材質，采用環氧涂層鋼筋、鍍鋅鋼筋、耐蝕鋼筋、不銹鋼鋼筋等技術措施；鋼筋阻銹劑；化學保護，主要采用陰極保護及電化學除鹽、電化學重新堿化等技術措施； 混凝土表面涂覆蓋層、滲透層、封閉層、隔離層、水泥基聚合物砂漿層等。

6.結束語

本文主要從碼頭的重要性、混凝土樁基、樁基受損原因及維修加固技術等方面進行分析，著重地講述了混凝土樁基受損原因，提出了一些實用的維修加固方法，有一定的經濟和實用價值。

[1] 鄭全平,錢七虎,周早生,胡金華,徐加先. 鋼筋混凝土震塌厚度計算公式對比研究[J]. 工程力學. 2003(03)

[2] 鄭全平,周早生,錢七虎,胡金華. 防護結構中的震塌問題[J]. 巖石力學與工程學報. 2003(08)