原址重建碼頭舊樁檢測及二次利用研究

唐豐禮，熊振華，劉天韻

（1.中國港灣工程有限責(zé)任公司，北京100027；2.中交二航局第一工程有限公司，湖北 武漢430012；3.中交天津港灣工程研究院有限公司，天津300222）

1 概述

貝拉港是莫桑比克第二大港口，港內(nèi)現(xiàn)有12個(gè)泊位，其中漁碼頭泊位因建造時(shí)間久遠(yuǎn)且標(biāo)準(zhǔn)較低，經(jīng)過漫長的使用期和數(shù)次自然災(zāi)害，部分區(qū)域已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p壞，只能以極低工作效率運(yùn)營，相關(guān)漁業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)受限。為恢復(fù)和擴(kuò)大漁業(yè)生產(chǎn)能力，莫桑比克政府漁業(yè)部啟動(dòng)了新的漁碼頭重建工程。新貝拉漁碼頭采用高樁梁板式結(jié)構(gòu)[1]，在原有漁碼頭岸線上進(jìn)行重新建設(shè)，在對原碼頭進(jìn)行拆除過程中，原有舊樁很難拔出，基本都按保留處理。本文針對保留的舊樁進(jìn)行試驗(yàn)檢測，根據(jù)檢測結(jié)果分析舊樁在新碼頭建設(shè)過程中二次利用的可行性。

2 舊碼頭樁基概況

原貝拉港漁碼頭為高樁結(jié)構(gòu)，樁基分2部分，海側(cè)4排為圓形混凝土灌注樁，直徑950mm，排架間距為4.55m，橫向間距6m；陸側(cè)8排為方樁，尺寸380mm×380mm，排距為2.2～2.4m，樁基之間由剪力撐、水平撐等聯(lián)排結(jié)構(gòu)連接，原碼頭圓樁、方樁斷面布置如圖1所示。

因混凝土灌注樁承載力較高，因此本文主要研究舊方樁的二次利用。因建設(shè)年代久遠(yuǎn)，搜集到的原漁碼頭設(shè)計(jì)資料有限，僅可以確定舊方樁為打入樁，采用C20混凝土，樁中主筋為4根?32mm一級光圓鋼筋，樁頂標(biāo)高+7～+9m。

3 舊方樁試驗(yàn)檢測

圖1 原碼頭樁基斷面布置圖（單位：m）

3.1 外觀裂化程度觀測

在舊碼頭拆除前，對舊方樁進(jìn)行外觀裂化程度觀測，頂部以下1m范圍內(nèi)，因?qū)儆诶藶R區(qū)，破損嚴(yán)重，混凝土大面積剝落，鋼筋外露銹蝕，基本喪失主要性能；而下部的樁，處于水位變動(dòng)區(qū)，尤其是海洋生物附著部分，除個(gè)別外，無明顯破損，外觀比較完整。

為觀測舊方樁混凝土內(nèi)部質(zhì)量，在標(biāo)高5.5m處，將舊方樁頂部破損嚴(yán)重部分切割掉。從切割后的舊方樁截面可以看到，下部的混凝土和鋼筋狀態(tài)完整，混凝土外觀質(zhì)量正常，鋼筋也沒有發(fā)生腐蝕，混凝土緊密包裹鋼筋。

3.2 室內(nèi)試驗(yàn)

為了獲得舊方樁經(jīng)過多年使用后混凝土和鋼筋的剩余強(qiáng)度，對舊方樁鉆取混凝土芯樣并取出方樁中的鋼筋進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。將取出的芯樣制作成尺寸?100mm×100mm的試樣，試樣表面光滑，膠結(jié)好，骨料分部均勻，混凝土質(zhì)量良好。對7根樁鉆取芯樣，每根樁制作3個(gè)試樣作為一組。對每組試樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，取3個(gè)試樣抗壓強(qiáng)度的平均值作為該樁的抗壓強(qiáng)度代表值，試驗(yàn)結(jié)果見表1。從舊方樁中取出8根鋼筋，制作成試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 混凝土試件抗壓試驗(yàn)結(jié)果匯總表

從試驗(yàn)結(jié)果看，舊方樁混凝土抗壓強(qiáng)度平均值20.66MPa，最低值為18.76MPa；直徑?32mm光圓鋼的屈服強(qiáng)度平均值為247.6MPa，最低值為235MPa，與搜集的原碼頭設(shè)計(jì)資料中舊方樁采用C20混凝土，?32mm一級光圓鋼筋的情況相符合，混凝土和鋼筋的性能基本未發(fā)生降低。

3.3 方樁低應(yīng)變檢測

表2 鋼筋試件拉伸試驗(yàn)結(jié)果匯總表

對截掉頂部破損部位后的舊方樁進(jìn)行低應(yīng)變檢測，檢測了14根樁，試驗(yàn)處樁頂標(biāo)高5.5m，典型低應(yīng)變檢測波形如圖2所示。由于低應(yīng)變激勵(lì)能量偏小，對樁的檢測深度有限，根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)和檢測儀器能力，檢測深度不超過30m，根據(jù)14根樁的波形圖，在30m范圍內(nèi)均無反射波，據(jù)此可得出如下判斷，方樁樁長至少30m以上，在30m長度范圍內(nèi)并未存在缺陷。

4 舊方樁承載力計(jì)算

4.1 根據(jù)混凝土強(qiáng)度計(jì)算

從室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果看，舊方樁的混凝土和鋼筋仍保持較好的承載性能,從表1中選取最低的抗壓強(qiáng)度代表值18.76MPa作為計(jì)算舊方樁軸向抗壓承載力的混凝土抗壓強(qiáng)度，舊方樁邊長0.38m，分項(xiàng)系數(shù)取1.55，得到舊方樁的軸向抗壓承載力設(shè)計(jì)值為1173.8kN。

4.2 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法計(jì)算

圖2 典型方樁低應(yīng)變檢測波形圖

根據(jù)《港口工程樁基規(guī)范》（JTS 167），按打入樁軸向抗壓承載力設(shè)計(jì)值經(jīng)驗(yàn)參數(shù)公式計(jì)算。

因原始設(shè)計(jì)資料有限，并無樁長或樁的打設(shè)深度資料，根據(jù)低應(yīng)變檢測結(jié)果，從標(biāo)高5.5m開始，樁長至少30m且無缺陷，因此按照樁頂標(biāo)高5.5m，樁長30m計(jì)算，參照圖2，樁底在粘土層內(nèi)。采用該重建項(xiàng)目工程勘察報(bào)告推薦的打入樁單位樁側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值和單位樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值[3]，不考慮塊石層和淤泥層側(cè)摩阻力，計(jì)算結(jié)果見表3。

5 舊方樁的二次利用

根據(jù)新建漁碼頭施工單位鋼平臺(tái)施工方案中的計(jì)算結(jié)果，若采用舊方樁作為樁基施工鋼平臺(tái)的臨時(shí)支撐，每根方樁需承受300kN的荷載。

從外觀劣化程度、混凝土強(qiáng)度、鋼筋強(qiáng)度、樁基完整性等試驗(yàn)檢測結(jié)果看，原碼頭舊方樁仍具有良好的性能。根據(jù)承載力計(jì)算結(jié)果，舊方樁單樁軸向抗壓承載力至少為751.6kN，完全滿足新碼頭樁基施工鋼平臺(tái)的臨時(shí)支撐要求。在實(shí)際施工中，施工單位對舊方樁進(jìn)行二次利用，作為鋼平臺(tái)的臨時(shí)支撐，節(jié)約了工程造價(jià)。目前樁基施工已經(jīng)結(jié)束，鋼平臺(tái)使用良好，本工程舊樁的試驗(yàn)檢測和二次利用經(jīng)驗(yàn)可以為今后類似重建工程項(xiàng)目提供借鑒。

表3 舊方樁的單樁軸向抗壓承載力設(shè)計(jì)值

[1]莫桑比克貝拉漁碼頭重建工程項(xiàng)目工程可行性研究報(bào)告[R].中國港灣工程有限責(zé)任公司,2013.

[2]JTS164-4-2012港口工程樁基規(guī)范[S].

[3] 莫桑比克貝拉漁碼頭重建工程巖土工程：勘察報(bào)告[R].中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司,2015.

[4]JGJ106-2003建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S].

[5] 李家釗.低應(yīng)變法的有效檢測深度估算方法[J].建筑監(jiān)督檢測與造價(jià)，2014,8(5):15-18.