幾種重力式沉箱碼頭受損沉箱的修復

唐家風

（山東省交通廳港航局，山東 濟南 250000）

幾種重力式沉箱碼頭受損沉箱的修復

唐家風

（山東省交通廳港航局，山東 濟南 250000）

概要：本文結合工程實際，主要介紹了對常見的重力式沉箱結構碼頭的受損進行修復的方法。希望對同類碼頭修復工程提供可借鑒的經驗。

重力式沉箱碼頭；沉箱受損；加固修復

引 言

重力式沉箱結構碼頭，沉箱在施工場地存放、安裝使用等過程中，由于受風浪的作用或船舶碰撞等往往會出現沉箱受損情況，受損主要表現為沉箱隔墻出現裂縫、隔墻變形、外墻局部混凝土脫落或者撞出大洞、混凝土被撞壞等。針對這些情況，損壞的沉箱需要修復，受損沉箱修復設計原則應該是：在保證鋼筋混凝土沉箱結構整體性、安全性及耐久性不低于原設計的原則下進行沉箱混凝土裂縫、隔墻變形和撞壞混凝土外墻等加固修復設計。

1 沉箱受損情況

1.1 在受風浪的作用下沉箱受損情況

在受風浪的作用下沉箱在臨時水上存放場存放時，往往是內隔墻受到損害較嚴重。內隔墻由于受到大于設計設防能力的垂直力的作用，隔墻受損主要表現為：隔墻存在明顯的永久殘余彎曲變形，變形擾度在1～10cm之間；變形隔墻的加強角部位均出現明顯的裂縫，裂縫貫穿隔墻，而且彎曲變形的隔墻中間部位也出現有豎向裂縫，并且相鄰轉角之間也有裂縫。裂縫最長的從沉箱頂至下達14 m（沉箱高16 m），裂縫寬度0.1～60 mm，裂縫深度5～20cm。某工程碼頭為重力式沉箱結構，由于受風浪的作用或船舶碰撞碼頭受損，沉箱受損情況見圖1～圖4。

圖1 沉箱頂裂縫示意

圖2 沉箱1號倉格裂縫展開示意

圖3 沉箱2號倉格裂縫展開示意

圖4 沉箱5號倉格裂縫展開示意

1.2 船舶碰撞沉箱受損情況

沉箱在拖運時受到船舶碰撞或者在沉箱安放后使用時受到船舶的碰撞，沉箱都會受到不同程度的損害，其損害主要是外墻。外墻受到船舶撞擊，損害位置往往是在外墻的上部，局部混凝土脫落或者撞出大洞，混凝土撞壞、鋼筋折斷，其損害附近出現有裂縫。

2 修復依據

1）JTS202-2-2011《水運工程混凝土質量控制標準》；

2）JTS202-2011《水運工程混凝土施工規范》；

3）JTS151-2011《水運工程混凝土結構設計規范》；

4）JTS311-2011《港口水工建筑物修補加固技術規范》；

5）JTJ/T271-99《港口工程混凝土粘接修補技術規程》；

6）《碼頭破損沉箱檢測報告》。

3 沉箱混凝土裂縫修復

依照《水運工程混凝土質量控制標準》、《水運工程混凝土施工規范》、《港口水工建筑物修補加固技術規范》和《港口工程混凝土粘接修補技術規程》中的相關規定，為保證鋼筋混凝土沉箱結構的整體性、安全性及耐久性，對沉箱隔墻混凝土出現的裂縫應進行加固修復。

3.1 技術要求

1）為恢復沉箱結構的整體性，保證沉箱在正常使用和安放情況的安全，在以下范圍內需采用壓力灌漿法進行加固修復，要求如下：

從沉箱頂至距箱頂4.0 m范圍內，對縫寬大于等于0.2 mm的混凝土裂縫；

在沉箱頂以下4.0 m至沉箱底板以上范圍內，隔墻與外墻相交的結點處且縫寬大于等于0.3 mm混凝土裂縫；

在沉箱頂以下4.0 m至沉箱底板以上范圍內，縱、橫隔墻相交的結點處且縫寬大于等于0.5 mm的混凝土裂縫。

2）為保證恢復沉箱結構的耐久性，在以下范圍內需采用水下裂縫封閉修復，要求如下：

從沉箱頂至距箱頂4.0m范圍內，縫寬在0.1～0.2 mm之間的混凝土裂縫；

在沉箱頂以下4.0 m至沉箱底板以上范圍內，對縫寬在0.2～0.5 mm之間的混凝土裂縫；

采用沉箱頂以下4.0 m和沉箱頂4.0 m范圍內的分界，主要是以潮差段和潮差段以下的分界。潮差段由于受波浪較大，所以在潮差段處所提出的修復要求較嚴格。

3.2 修補材料及性能

1）壓力灌漿采用水上環氧型灌漿材料

漿液抗壓強度≥45 MPa；

漿液抗折強度≥12 MPa；

混凝土粘接抗折強度≥ 6MPa。

2）水下裂縫封閉修復采用水下環氧防腐粘結劑封閉

8字型砂漿的粘結抗拉強度≥2.45 MPa；

抗壓強度≥30 MPa。

修補材料物理力學性能試驗及修補材料的粘接力學性能試驗按照《港口工程混凝土粘接修補技術規程》中附錄A及附錄B的規定執行。

3.3 修復方法及施工要求

混凝土修復方法及施工應嚴格按照《港口工程混凝土粘接修補技術規程》中的第5章的規定執行，質量檢驗按照《港口工程混凝土粘接修補技術規程》中的第6章的規定執行。

實施混凝土裂縫修復時應根據《碼頭破損沉箱檢測報告》所檢測出的裂縫位置及裂縫寬度，按前述修復方案施工。

4 沉箱已變形隔墻的加固修復

根據《碼頭破損沉箱檢測報告》中沉箱的縱或橫隔墻均出現不同程度的變形，為保證鋼筋混凝土沉箱結構的整體性、安全性及耐久性，采取在已變形隔墻相關倉格內下部實施水下升漿混凝土、上部現澆混凝土的加固修復方案。

4.1 相關技術要求

1）沉箱內現澆混凝土強度等級為C25 F200。

2）沉箱內升漿混凝土強度等級不低于C15。

3）施工時沉箱內回填塊石，實施升漿混凝土或現澆混凝土時，相鄰倉格間的高差不應大于1.0 m。在施工過程中要觀察外墻及隔墻的變形情況，如有異常情況應采取安全措施。

4）實施升漿混凝土或現澆混凝土時，要求每施工2 m達到初凝后再繼續施工。

5）為保證沉箱內升漿混凝土與現澆混凝土的整體性，在兩者之間設置了用于連接的舊50 kg鋼軌。

6）位于沉箱頂的植筋強度應滿足鋼筋的抗拉強度。

4.2 修復方法及施工要求

對于已變形的隔墻相關倉格內實施下部水下升漿混凝土，上部現澆混凝土的加固修復措施后，由于采用水下升漿混凝土，上部改為現澆混凝土與原設計填料相比自重加大，基床反力也會相應增大，為此應核算底板的強度。若底板強度不滿足要求時可在升漿中心預留孔以減少其重量，達到減小基床反力的目的；或者升漿部分從底板頂面開始。升漿部分的深度是根據隔墻變形情況和出現裂縫的深度決定的，一般升漿的深度大于裂縫深度0.5 m即可。

由于隔墻變形過大，在加強角處伴有裂縫，隔墻作為支承，外墻的作用受到削弱，為此在隔墻變形大的外墻頂部和隔墻加強角處采用植筋，然后在沉箱頂現澆鋼筋混凝土蓋板，混凝土蓋板厚度應根據上部荷載計算確定，但不宜小于0.5 m厚，采用植筋和鋼筋混凝土蓋板的主要目的是保證沉箱結構的整體性、安全性和耐久性。

5 沉箱外墻頂部受擠壓或被撞損壞的修復

根據《碼頭破損沉箱檢測報告》，對于沉箱的外墻頂部，均存在由于磕碰或擠壓造成的混凝土局部開裂或剝落。由于此種損傷未造成沉箱結構上的破壞，但需鑿除損壞部位混凝土，重新澆筑。澆筑后的混凝土強度等級同原沉箱設計強度等級。

對損壞嚴重、出現孔洞的情況，應將損壞混凝土鑿除，將鋼筋順直，對受損害的鋼筋與新補鋼筋采取搭接焊，搭接焊焊縫長度應滿足規范的規定，然后支模現澆混凝土將孔洞修復。對于有裂縫的倉格采用升漿混凝土。沉箱加固修復情況見圖5～圖8。

圖5 液體化工碼頭3#沉箱加固平面

圖6 沉箱內頂部預埋鋼筋布置

圖7 沉箱內預埋舊鋼軌布置

圖8 沉箱修復斷面示意

6 修復效果

針對修復后的受損沉箱，根據技術要求及相應的技術規范進行了檢測驗證。對于沉箱混凝土裂縫，采用非金屬超聲波檢測儀，分6個測區分別進行檢測，檢測結果見表1。

表1 修復沉箱混凝土聲速檢測結果

依據表1所列聲速值，按數理統計方法計算了42個測點混凝土聲速平均值MV、標準差SV和變異系數δV，計算結果見表2。

表2 修復沉箱混凝土聲速統計特征值

依據JTJ/T271-99《港口工程混凝土粘接修補技術規程》，經現場檢測計算，滿足設計修復要求。檢驗結果見表3。

表3 沉箱裂縫修復檢驗結果

對于水下涂料及灌漿修復，依據JTJ/T271-99《港口工程混凝土粘接修補技術規程》，經現場采用WES—300B型萬能試驗機、TYE—300型水泥壓力試驗機、WDL—20000電子萬能試驗機進行檢測后通過室內試驗驗證，結果也滿足設計修復要求。試驗結果見表4。

表4 涂料力學性能檢驗報告

表5 灌漿材料檢驗報告

7 結 語

從上述檢測結論中可以看出，從混凝土聲速判斷，混凝土平均聲速值MV＞3 500 m/s，修復后混凝土質量可靠；從混凝土的波形、振幅和聲時綜合評估，沉箱混凝土結構是完整的。因此，修復效果完整可靠，滿足規范及設計要求。

由于碼頭結構及地域條件不同，對于受損的同類重力式沉箱碼頭結構，其沉箱修復方法不是唯一的，本文所提供的方法可能還有一些缺陷，僅供有關技術人員參考。

Rehabilitation of Damaged Caissons for Various Gravity Caisson Berth Structures

Tang Jiafeng
(Port and Channel Bureau,Department of Communication of Shandong Province,Jinan Shandong 250000,China)

Based on the engineering practice,an introduction is made to the rehabilitation method for the damaged part of conventional gravity caisson berth structure.The above method may serve as a reference for the renovation of similar berth structures

gravity caisson berth structure; damaged caisson; reinforcement and rehabilitation

U656.1+11；U656.107

：A

：1004-9592（2016）06-0027-04

10.16403/j.cnki.ggjs20160607

2015-12-03

唐家風（1966-），高級工程師，主要從事港口航道等水運工程的建設管理工作。