高樁碼頭樁基修復(fù)技術(shù)

楊新濤

樁基是高樁碼頭的重要組成部分。受海洋環(huán)境的影響，預(yù)應(yīng)力混凝土樁基在使用過程中會逐漸出現(xiàn)不同程度的裂縫、局部混凝土脫落等現(xiàn)象，從而為氯離子侵入提供便利；如果未及時修復(fù)處理，勢必會對碼頭結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性造成嚴(yán)重影響。高樁碼頭樁基修復(fù)不僅能夠提高工程適用性和安全性，而且有利于延長工程使用壽命。本文以具體的高樁碼頭工程案例為研究對象，通過檢測碼頭樁基現(xiàn)狀，分析樁基破損原因，并提出相應(yīng)的修復(fù)處理措施，以期為高樁碼頭樁基修復(fù)提供參考。

1 高樁碼頭工程概況

某高樁集裝箱碼頭位于我國海岸線中部，以諸島嶼為屏障，外海波浪難以進(jìn)人工程水域。碼頭處于亞熱帶海洋性氣候區(qū)，四季分明，氣候溫和濕潤，氣溫年際變化小，雨量充沛。碼頭1-2號泊位于2009年建成，為高樁梁板式結(jié)構(gòu)，排架間距10m，每榀排架有5個樁帽節(jié)點(diǎn)；上部結(jié)構(gòu)為預(yù)制邊梁、縱梁、軌道梁以及現(xiàn)澆橫梁、預(yù)制疊合面板，樁基采用直徑為1200 mm的預(yù)應(yīng)力混凝土組合管樁，共有1 044根。因受海洋環(huán)境和集裝箱船靠泊的影響，碼頭部分樁基出現(xiàn)一定程度的損傷，亟待修復(fù)處理，以確保碼頭作業(yè)安全穩(wěn)定，提升工程使用的有效性和安全性。

2 高樁碼頭樁基檢測

在對樁基進(jìn)行修復(fù)處理之前，需要全面系統(tǒng)地檢測和評定高樁碼頭技術(shù)狀態(tài)，掌握碼頭樁基腐蝕損傷情況。根據(jù)JTS 310-2013《港口設(shè)施維護(hù)技術(shù)規(guī)范》細(xì)列高樁碼頭樁基檢測項(xiàng)目（見表1），以便對樁基實(shí)施全面檢測和評定。

經(jīng)檢測，發(fā)現(xiàn)有23根預(yù)應(yīng)力混凝土管樁出現(xiàn)周向裂縫。樁基完整性檢測結(jié)果顯示，裂縫位置主要位于樁基中上部。分析樁基完整性檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，管樁出現(xiàn)裂縫的主要原因是管樁混凝土自身碳化以及內(nèi)部鋼筋腐蝕造成損傷。高樁碼頭常年處于水位變動區(qū)，海浪的反復(fù)沖刷使海水中的鹽分逐漸滲入混凝土管樁裂縫；此外，隨著潮位逐漸下降，沾附于管樁的海水蒸發(fā)后留下的鹽分存于縫隙之中，鹽分中的氯離子對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生非常不利的影響。檢測碼頭構(gòu)件中的氯離子含量，發(fā)現(xiàn)混凝土構(gòu)件中的氯離子污染程度整體呈梯度分布：越靠近混凝土表層位置，氯離子含量越高；越靠近混凝土內(nèi)部，氯離子含量越低。

3 高樁碼頭樁基修復(fù)措施

針對高樁碼頭樁基出現(xiàn)周向裂縫的問題，根據(jù)我國現(xiàn)行有關(guān)工程施工質(zhì)量規(guī)范和碼頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)制訂相應(yīng)修復(fù)措施：首先修復(fù)裂縫，然后采用復(fù)合材料包覆。

3.1 裂縫修復(fù)

按照J(rèn)TS 311-2011《港口水工建筑物修補(bǔ)加固技術(shù)規(guī)范》的相應(yīng)規(guī)定：對于處于海水環(huán)境中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的靜止裂縫，可以采取封閉法或注射法（化學(xué)灌漿法）進(jìn)行處理。根據(jù)碼頭現(xiàn)場實(shí)際情況，采取封閉法修復(fù)樁基裂縫。

3.1.1修復(fù)工藝

根據(jù)現(xiàn)場施工需要，選取卡本封閉膠作為樁基裂縫修復(fù)封閉材料。卡本封閉膠具有固化后無收縮的優(yōu)點(diǎn)，其性能參數(shù)如下：抗壓強(qiáng)度為100 MPa；鋼對C45混凝土正拉結(jié)強(qiáng)度為3.5 MPa，且為混凝土內(nèi)聚破壞；凝固時間為2.5-3.5h；工作溫度不低于40C。高樁碼頭樁基封閉法修復(fù)工藝如圖1所示。

3.1.2修復(fù)方法

（1）裂縫修復(fù)前處理用鋼絲刷清除裂縫兩側(cè)表面污泥、雜質(zhì)及碎屑，用清潔劑清除混凝土裂縫附近的油污。

（2）開U形槽用開槽工具沿裂縫走向開出寬約20 mm、深約30 mm的U形槽。

（3）U形槽內(nèi)表面處理清除U形槽內(nèi)表面碎屑等雜質(zhì)并確保U形槽內(nèi)干燥，再涂一層界面劑或低黏度樹脂，以增加填充材料與混凝土的黏結(jié)力。

（4）調(diào)配填充材料按照配比調(diào)配填充材料。

（5）封閉裂縫將調(diào)配好的專用環(huán)氧砂漿灌人U形槽內(nèi)，確保材料具有良好的流動性，使材料依靠自身重力滲入縫隙內(nèi)，從而達(dá)到封閉裂縫的目的。

（6）養(yǎng)護(hù)修復(fù)后的裂縫位置需要養(yǎng)護(hù)7d后方可進(jìn)行其他施工。

3.1.3 注意事項(xiàng)與質(zhì)量檢查

施工過程中注意防止凝結(jié)，周圍環(huán)境溫度要高于露點(diǎn)溫度3cC以上。封閉施工前，對裂縫周圍進(jìn)行適當(dāng)處理，將裂縫周邊的灰塵、浮渣和松散物等清理干凈。修復(fù)完工后，通過放大鏡等對修復(fù)處實(shí)施外觀檢查，確保接觸面周邊修復(fù)材料可見且不留縫隙。

3.2 復(fù)合材料包覆

樁基裂縫修復(fù)完成后，采用復(fù)合纖維布對樁基表面進(jìn)行包覆。根據(jù)環(huán)境實(shí)際需求，復(fù)合纖維布采用泰扶。芳玻韌布，黏結(jié)膠采用水下專用環(huán)氧樹脂。泰扶。芳玻韌布性能參數(shù)如下：抗拉強(qiáng)度不小于1 570 MPa;抗拉彈性模量不小于7.24x10 4 MPa；極限延伸率不小于1.8%；纖維復(fù)合材料與混凝土正拉結(jié)強(qiáng)度不小于2.5 MPa；單位面積質(zhì)量不小于915 g/m2。水下浸漬膠性能參數(shù)如下：7d抗壓強(qiáng)度為48.3-55.2 MPa；凝固時間為2.5-3.5 h；工作溫度不低于4℃。

3.2.1 粘貼方式

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，確定樁基復(fù)合材料包覆修復(fù)方法為：先豎向粘貼復(fù)合纖維材料3層，再周向粘貼復(fù)合纖維材料1層；要求附著力大于2.5 MPa，有效黏結(jié)面積大于95%。

3.2.2施工工藝

3.2.2.1 操作步驟

（1）表面處理利用機(jī)械打磨清除砼構(gòu)件粘貼面上的灰漿、油污、松散沙粒、已被腐蝕的砼組織等，削平凸出部位；轉(zhuǎn)角部位要倒成半徑為20 mm的轉(zhuǎn)角。施工前對修復(fù)部位進(jìn)行鑿毛處理，具體要求如下：注意不要損壞原構(gòu)件中的鋼筋，鑿除松動、松散部位，不能全部鑿除時，也應(yīng)適當(dāng)鑿深；去除舊的混凝土表面；所有鑿毛處在澆筑混凝土前須用淡水沖洗干凈。

（2）修補(bǔ)找平混凝土表面凹下部位應(yīng)使用修補(bǔ)膠（摻入相當(dāng)于其2倍質(zhì)量的重質(zhì)碳酸鈣粉）找平，段差和轉(zhuǎn)角部位須用修補(bǔ)膠抹成平滑曲線。

（3）涂刷底膠用吹風(fēng)機(jī)將混凝土表面清理干凈并保持干燥。將底膠按規(guī)定的質(zhì)量比混合均勻，使用滾刷或毛刷均勻地涂抹至粘貼面。根據(jù)現(xiàn)場氣溫確定底膠用量并嚴(yán)格控制使用時間，一般情況下應(yīng)在2h內(nèi)用完。用滾筒刷將底膠均勻地涂刷于混凝土表面，待膠固化后（固化時間視現(xiàn)場氣溫而定，以指觸干燥為準(zhǔn)）再進(jìn)入下一道工序。本工程采用特種膠黏劑，固化時間約為3h。

（4）粘貼復(fù)合纖維布將黏結(jié)膠按規(guī)定質(zhì)量比混合均勻，使用滾筒或毛刷、刮板蘸膠均勻地涂抹在混凝土粘貼面上，涂抹量約1 000 g/m2；確定粘貼部位無誤后，用特制滾子沿復(fù)合纖維布方向反復(fù)滾壓，去除氣泡，并使黏結(jié)膠充分浸透復(fù)合纖維布。重復(fù)上述步驟多層粘貼，直到復(fù)合纖維布表面指觸干燥方可粘貼下一層。

3.2.2.2注意事項(xiàng)

復(fù)合纖維布長方向上的接頭搭接長度應(yīng)為10-20 mm。底層黏結(jié)膠充分滲透后，刮涂上層黏結(jié)膠，涂刷量約為200 g/m2，往復(fù)涂刮，使黏結(jié)膠滲透到復(fù)合纖維布中。常溫下靜置1-2h后，使用硬橡膠輥或塑料刮板往復(fù)碾壓，清除可能出現(xiàn)的浮起和錯動。最后一層復(fù)合纖維布表面應(yīng)均勻涂刷一道黏結(jié)膠。

3.2.3 質(zhì)量檢查

（1）施工前，檢查復(fù)合纖維布和黏結(jié)材料的產(chǎn)品合格證以及相關(guān)測試報告，確保所用材料的各項(xiàng)指標(biāo)符合要求。

（2）使用復(fù)合纖維布對結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)或加固時，嚴(yán)格按照施工技術(shù)要求操作，確?；嫫秸?。

3.2.4工程驗(yàn)收

（1）復(fù)合纖維布與原有結(jié)構(gòu)物必須黏結(jié)密實(shí)，有效黏結(jié)面積不得小于95%。

（2）施工完畢后，采用小錘輕擊等方式檢查復(fù)合纖維布黏結(jié)處。每平方米復(fù)合纖維布內(nèi)的空鼓數(shù)量不得超過10個，空隙率不得超過5%，空鼓最大直徑小于20 mm。若復(fù)合纖維布的單個空鼓面積小于100 cm2，可采用針管注膠方式補(bǔ)救；若復(fù)合纖維布的單個空鼓面積大于100 cm2，必須切除該處纖維布，重新搭建粘貼。

4 高樁碼頭樁基修復(fù)效果

上述高樁碼頭樁基修復(fù)方法符合國家有關(guān)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求。樁基裂縫修復(fù)后，有效避免氯離子侵入，保證樁基的完整性和安全性，滿足港口運(yùn)行相關(guān)規(guī)范要求，達(dá)到提高港口工程的適用性和安全性、延長港口工程使用壽命的目的。除了上述修復(fù)方法外，高樁碼頭樁基的日常檢查維護(hù)也非常重要。工程技術(shù)人員需要根據(jù)規(guī)范要求擬定具體的樁基檢查制度，定期檢查樁基腐蝕程度，針對樁基腐蝕問題及時制訂相應(yīng)修復(fù)方案并實(shí)施修復(fù)，以保證樁基的穩(wěn)定性和安全性。

5 結(jié)束語

樁基是高樁碼頭工程的關(guān)鍵組成部分之一。優(yōu)化樁基設(shè)計(jì)和施工技術(shù)，加強(qiáng)樁基修復(fù)處理是碼頭穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。高樁碼頭大多處于海洋環(huán)境中，海水、季風(fēng)、熱帶氣旋等勢必對其使用性能造成負(fù)面影響；因此，有必要加強(qiáng)樁基修復(fù)處理，確保樁基穩(wěn)定性。此外，還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)混凝土和表面防腐涂層等施工材料性能研究，通過提高樁基的耐久性避免氯離子對樁基產(chǎn)生負(fù)面影響。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工程技術(shù)人員可以通過利用新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備來延長高樁碼頭使用壽命，從而推動我國航運(yùn)業(yè)健康、穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展。

（編輯：曹莉瓊收稿日期：2022-03-16）