高樁碼頭簡支式伸縮縫的病害特征及修復方案

1.工程簡述

某地郵輪碼頭客運大樓工程，工程內容包括對現有郵輪碼頭修復、新建客運大樓、新建停車場、新建小型排水泵房、飲用水管網施工、電網輸送、廠區排水設施、現有道路的改造和新建小橋、新建圍欄及其他施工。對碼頭的實際情況進行檢查，發現碼頭的伸縮縫出現問題，對其正常運行存在隱患，分析病害和形成因素，提出解決措施，從而保障碼頭的運行。

2.伸縮縫病害特征

（1）懸臂伸縮縫的橫梁完好。（2）各結構段存在伸縮縫病害，部分較為嚴重。（3）梁的病害情況表現在內部鋼筋外漏、橫梁出現混凝土掉落。（4）縱梁伸縮縫病害也表現在梁內鋼筋暴露，同時邊角地方出現混凝土掉落。（5）縱梁處的擱置長度縮短，部分縱梁的放置寬度只是設計值的1/3。（6）伸縮縫位置處上下梁聯系過于緊密，沒有進行脫離。（7）橫梁受伸縮縫的影響較小，但縱梁受伸縮縫的影響較大。

3.伸縮縫病害原因剖析

3.1 設計原因

通常來說，高樁碼頭伸縮縫的寬度需要設置在20～30mm之間，通過對某碼頭伸縮縫病害進行觀測得知，一條伸縮縫其可以達到最大的伸縮寬度為53.28mm，這也說明了，國家的相關規范給出的伸縮縫的寬度值是偏小的。經過調查得知，碼頭結構的不均勻沉降會導致碼頭面板發生輕微的傾斜，在這樣的背景下所產生的伸縮縫往往具有上窄下寬或者局部范圍較小的特點，所以，在對伸縮縫寬度設計過程中，必須綜合考慮碼頭結構不均勻沉降變形以及溫度等因素。另外，確定伸縮縫寬度時，也必須將構件的制作偏差以及安裝允許偏差考慮進入，需要控制面板長度方向的制作誤差≤10mm。而面板預制施工需要將構件的制作偏差控制在合理范圍內，但實際現場安裝時偏差往往不容易控制。

經過分析，可以通過下式（1）對伸縮縫寬度進行計算和確定：

式（1）中：ΔS-伸縮縫設計寬度，mm；ΔS1-由溫度變化引起的構件伸長，mm；ΔS2-構件制作偏差，mm；ΔS3-構件安裝偏差，mm；ΔS4-結構不均勻沉降，mm。其中，ΔS2按規范一般取10mm，ΔS3按規范取10mm，ΔS1=α×Δt×L，其中α-線脹系數，其值為α=1.0×10-5，L-建筑段的長度，m。

3.2 施工原因

在安裝碼頭的預制縱梁時，通常使用強度在M 20 以上、厚度是10～20mm的砂漿鋪設下橫梁和上縱梁的擱置部分，然而簡支式伸縮縫位置禁止直接使用砂漿找平。對現場碼頭的伸縮縫處施工進行檢查，發現其直接使用砂漿找平處理，沒有進行隔離措施。因為當砂漿凝固后，縱梁不能在溫度發生變化時做出伸縮改變，便會產生剪力在于下橫梁間，當其在梁的摩擦力及砂漿粘結力雙重作用下，其剪力超出材料的極限強度時，擱置位置的混凝土便被損壞。在具有鋼筋保護的橫梁出現破壞時，通常是在鋼筋籠的外側位置脫落。所以，橫梁和縱梁的擱置處在施工時，未對伸縮縫處進行隔離處理，而導致橫梁損壞的重要原因就是直接使用砂漿找平。國家現行標準明確規定，高樁碼頭的預制縱梁長度在梁長10m內時可以存在10mm的誤差，擱置長度的可操作誤差值是15mm，縱向傾斜的操作誤差值是5mm；且預制梁的長度及擱置長度允許存在誤差，最大誤差值低于設計的1.5倍。根據施工規范進行梁的安裝可降低伸縮縫的縫值，夏季會導致混凝土體積變大，導致伸縮縫被擠壓，當伸縮縫的間距比中間的結構段產生的膨脹量小時，導致外側的結構段出現變形與增加附加應力。

3.3 運行因素

高樁碼頭的伸縮縫為30mm，采用油浸木板進行填充。根據現場的檢查情況得出，油浸木板不宜作為伸縮縫處的填充材料，是因為盡管對木板使用了油浸處理，使用的越長則木板已經腐爛。油浸木板無論是壓縮性能還是回彈性能均非常差，夏季時，混凝土因為膨脹致使伸縮縫減小，因為油浸木板的壓縮性差，不能從伸縮縫中出來，變形的木板使得其他結構段產生變形。冬季時，混凝土因收縮體積減小使得伸縮縫增大，而油浸木板無法進行反彈，導致在運行中伸縮縫會落下異物，進而使得伸縮縫的功能逐漸降低直至喪失。碼頭運行時間越久則伸縮縫的功能便會持續降低，混凝土在夏季時因受熱會導致其體積變大，同時落入伸縮縫的異物對結構會產生影響，混凝土體積的變化會導致結構段產生變形，并且會加大應力，然而動機混凝土收縮，伸縮縫將落入更多的異物，伴隨碼頭運行時間越久，其損壞更加嚴重。

4.修復處理

4.1 修復處理措施

應使用成熟的技術設計修復處理的措施，且修復方案需經濟合理。確保修復位置與原結構連接完整，杜絕出現不明確的傳力形式和受力狀態，對原結構和有關的構件等不產生負面影響。修復的施工應盡可能的降低對碼頭運行的影響，杜絕不必要的更換和拆除，使得后期維護工作較少。結合伸縮縫的病害特點、病害的成因及對碼頭的影響分析，并依據線下的規范制度和技術水平等，給出通過在橫梁上放置鋼筋在澆筑混凝土的措施實現對擱置長度的加長，如圖1。

4.2 修復方案的技術要點

圖1 一般縱梁擱置位置修復圖

伸縮縫處病害的修復過程為：將損壞處的混凝土清理干凈，放置鋼筋同時對其綁定，立模工序，進行隔離處理，澆筑混凝土，維護，修復破損。主要的技術要點是：（1）在進行修復施工前，應先對縱梁的擱置位置進行檢查，對不平穩的縱梁增加支撐保護裝置。（2）將支墩及破損面上的混凝土清理干凈直至漏出完好的混凝土為止。（3）植入的鋼筋通常選用尺寸是20mm，且植入的長度應＞350mm，當需要植入鋼筋碰撞到橫梁鋼筋時，可適當變換植入的位置。鋼筋的植入步驟是：先打孔，清孔，加注粘結劑，粘結劑的注入要從上到下，緩慢注入并不能產生氣泡直至注滿，插入鋼筋。（4）粘結劑應適用潮濕的環境，同時粘結劑的性能應具有合格證和質保證等符合相關規范標準。（5）植入鋼筋的結構膠應符合設計的標準，采用尺寸為8mm的鋼筋用于植入。（6）選用強度較大的混凝土，并采用C40對截面進行修復處理。（7）選用摩擦系數小的材料用于伸縮縫處，而聚四氟乙烯便是最佳選擇材質。（8）施工的時間最好在枯水期。

4.3 修復施工建議

（1）經過現場檢查得出，高樁碼頭伸縮縫出現嚴重的問題。（2）在實施修復處理時，縱梁擱置部分直接采用砂漿找平的工序，沒有對其進行隔離措施，這是高樁碼頭簡支式伸縮縫產生病害的主要因素，選擇不合理的伸縮縫填充材料及運行中落入伸縮縫的異物也導致病害的嚴重。（3）通過在橫梁上植入鋼筋來增長縱梁的長度的方法即經濟又效果顯著。（4）嚴格掌控預制梁的安裝誤差。（5）增大伸縮縫的設計高度，并選好填縫材料。（6）定期維護伸縮縫，并及時清理縫內異物。

5.結束語

綜上所述，本文主要對導致高樁碼頭簡支式伸縮縫出現病害的原因進行詳細介紹，同時并提出修復方案，對簡支式伸縮縫的填充材料的進行合理選擇，根據施工規范進行修復處理，應首先對伸縮縫進行隔離工序處理，然后在采用砂漿進行找平，禁止兩個工序錯位，定期對伸縮縫進行維護，清理落入伸縮縫內的雜物，給碼頭的安全運行提供保障。