南昌某集裝箱碼頭灌注樁修復(fù)技術(shù)方案研究及應(yīng)用

錢偉，曹宏生

（1.南京瑞迪建設(shè)科技有限公司，江蘇 南京 210029；2.南京水利科學(xué)研究院，江蘇 南京 210024）

灌注樁具有承載力大、施工方便、對四周其他建筑物影響較小等特點(diǎn)[1]，被廣泛應(yīng)用于港口碼頭結(jié)構(gòu)中。但其對施工質(zhì)量控制要求較高，施工過程控制不當(dāng)，容易造成塌孔、縮孔、鋼筋籠偏位等缺陷，缺陷大部分存在于泥面以下，不易被發(fā)現(xiàn)，給碼頭結(jié)構(gòu)留下安全隱患。當(dāng)由于某些原因，造成原泥面以下灌注樁被部分暴露出來后，因使用條件的變化樁身缺陷裸露若不及時(shí)處理將會影響碼頭結(jié)構(gòu)安全。因此，對缺陷灌注樁進(jìn)行修復(fù)研究是必要的。

本文對目前碼頭工程中常用的樁基修復(fù)方法進(jìn)行總結(jié)，并以南昌某集裝箱碼頭灌注樁修復(fù)為例，針對不同區(qū)域破損灌注樁，提出相應(yīng)的修復(fù)措施，且已成功應(yīng)用實(shí)施，修復(fù)效果較好，為今后類似灌注樁修復(fù)提供參考。

1 常用樁基修復(fù)方法

1.1 擴(kuò)大截面法

擴(kuò)大截面法通過在樁基破損位置搭建固定模板再澆筑高于原混凝土強(qiáng)度等級的混凝土，恢復(fù)樁基原有尺寸或擴(kuò)大截面尺寸，達(dá)到樁基修復(fù)的目的。該方法常用于樁頂連接處，具有加固效果好，施工工作面小等優(yōu)點(diǎn)，但該方法受水位影響較大，大多應(yīng)用于樁基水上部分的修復(fù)。

1.2 復(fù)合纖維材料包裹法

復(fù)合纖維材料包裹法通過在樁基破損位置包裹復(fù)合纖維材料的方法進(jìn)行樁基修復(fù)。該方法常用于受損程度較輕的混凝土樁，比如存在輕微裂縫的混凝土樁等，具有耐腐蝕，不增加樁身自重和截面尺寸，對施工設(shè)備要求低，施工速度快等優(yōu)點(diǎn)[2-4]，但由于復(fù)合纖維粘貼膠水下不易固化，一般應(yīng)用于水上樁基修復(fù)。

1.3 玻纖套筒加固法

碼頭混凝土樁基出現(xiàn)混凝土脫落、鋼筋裸露等缺陷時(shí)，可采用玻纖套筒加固法進(jìn)行修復(fù)。該方法主要由高強(qiáng)環(huán)氧灌漿料或水下水泥基灌漿料和玻纖套筒組成，玻纖套筒作為模板，在模板和原樁基間填充高強(qiáng)環(huán)氧灌漿料或水下水泥基灌漿料，共同形成樁基修復(fù)系統(tǒng)。該方法具有耐腐蝕，自重小，施工便利等優(yōu)點(diǎn)，且對水不敏感，可用于水下樁基的修復(fù)[4]。

1.4 鋼套筒壓力灌漿加固法

鋼套筒壓力灌漿加固法采用外套鋼套筒作為模板，并壓力灌入高強(qiáng)水泥基灌漿料，形成鋼管混凝土樁與原有樁基共同受力體系。該方法既充分利用了鋼套筒的模板功能，又利用了鋼套筒的承載力，通過空腔內(nèi)高強(qiáng)灌漿料可使鋼套筒和原有樁基有效連接為整體，加固效果顯著。缺點(diǎn)是鋼套筒自重較大，施工相對不便，且鋼套筒需額外防腐，耐久性差[5-6]。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

南昌某集裝箱碼頭位于贛江左岸，為1000 噸級貨船碼頭，泊位長度為200m，總寬度為48.8m，分為前平臺和后平臺，其中前平臺寬39.15m，后平臺寬9.65m。碼頭結(jié)構(gòu)型式為高樁框架結(jié)構(gòu)，共34 榀排架，前平臺每榀排架下設(shè)6 根Φ1200mm 灌注樁；后平臺每榀排架下設(shè)2 根Φ1200mm 灌注樁。

根據(jù)檢測結(jié)果，碼頭前沿三排灌注樁樁身部分裸露，裸露部位出現(xiàn)混凝土保護(hù)層破損、鋼筋銹蝕等現(xiàn)象。典型樁基受損情況見圖1。

圖1 樁基破損情況

2.2 樁基缺陷原因分析

碼頭前沿河床連年下切導(dǎo)致水位大幅下降，為滿足船舶?？啃枰?，港池需根據(jù)水深要求進(jìn)行浚深處理，港池浚深后，碼頭下方岸坡塌陷形成了高邊坡，導(dǎo)致現(xiàn)有碼頭前沿三排樁基自由長度增加較多，樁基原泥面以下部分出現(xiàn)了不同程度的裸露，原先因塌孔、縮孔、鋼筋籠偏位等因素造成的樁身缺陷已影響到碼頭結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

2.3 修復(fù)方案

碼頭前沿第一排灌注樁裸露樁身缺陷部位大部分常年位于水位以下，第二排、第三排灌注樁裸露樁身缺陷部位枯水季節(jié)位于水面以上，具備干地施工條件，但碼頭下方施工空間有限，大型船機(jī)設(shè)備無法進(jìn)場。因此，樁基修復(fù)方案需要綜合考慮施工便利性和工程經(jīng)濟(jì)性。

為有效修復(fù)灌注樁裸露樁身缺陷，滿足樁基使用要求，修復(fù)范圍應(yīng)延伸至現(xiàn)狀泥面以下500mm 左右。據(jù)此，根據(jù)現(xiàn)有修復(fù)加固技術(shù)和新材料，經(jīng)綜合比選，結(jié)合灌注樁所處位置，采用兩種不同的修復(fù)方法：第一排灌注樁裸露樁身缺陷修復(fù)方法采用鋼套筒+玻纖套筒+高強(qiáng)水下水泥基灌漿料法，施工水位以下部分采用鋼套筒作為模板，施工水位以上部分采用玻纖套筒作為模板，通過灌注水下水泥基灌漿料，可實(shí)現(xiàn)水下施工，無需打設(shè)鋼板樁圍堰，節(jié)省造價(jià)。第二排和第三排灌注樁裸露樁身缺陷修復(fù)枯水期具備干地施工條件，采用玻纖套筒+普通水泥基灌漿料方法，玻纖套筒作為模板，為節(jié)省造價(jià)，此處將水下水泥基灌漿料更換為普通水泥基灌漿料，同樣能夠達(dá)到灌注樁耐久性修復(fù)的目的。

2.3.1 鋼套筒+玻纖套筒+水下水泥基灌漿料聯(lián)合法

該方法應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄晁馁Y料，確定合適施工水位，確?？菟竟?jié)完成施工。該方法主要修復(fù)步驟如下，修復(fù)示意圖見圖2。

圖2 鋼套筒+玻纖套筒+水下灌漿料法示意圖

（1）裸露樁身表面采用高壓水槍沖洗表面松散混凝土；

（2）彈線定位，進(jìn)行植筋鉆孔，植筋位置若遇沖突可適當(dāng)調(diào)整；

（3）植筋鉆孔完成后，進(jìn)行洗孔注膠，植入鋼筋，并進(jìn)行現(xiàn)場錨固承載力檢驗(yàn)；

（4）綁扎焊接箍筋；

（5）樁周采用船機(jī)或高壓水槍配合水下開挖基槽；

（6）樁周基槽開挖完成后回填中粗砂至設(shè)計(jì)泥面高程；

（7）船機(jī)配合葫蘆現(xiàn)場拼接鋼套筒，為方便安裝，鋼套筒可分為1.5m 一段，拼接完成后，鋼套筒沉入中粗砂約300mm；

（8）鋼套筒安裝完成后，安裝玻纖套筒，頂部灌注水下水泥基灌漿料；

（9）灌漿完成后，按要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，頂部采用聚合物水泥砂漿封堵、抹平。

2.3.2 玻纖套筒+普通灌漿料聯(lián)合法

該方法主要修復(fù)步驟如下，修復(fù)示意圖見圖3。

圖3 玻纖套筒+普通灌漿料法示意圖

（1）裸露樁身表面采用高壓水槍沖洗表面松散混凝土；

（2）樁周采用人工開挖基槽，開挖完成后采用50mm 厚水泥砂漿打底；

（3）安裝固定玻纖套筒，頂部灌注普通水泥基灌漿料，按要求養(yǎng)護(hù)后，頂部采用聚合物水泥砂漿封堵、抹平。

2.4 修復(fù)效果

樁基修復(fù)工程需結(jié)合贛江枯水期施工，工程河段水情復(fù)雜，樁基修復(fù)工程量大，碼頭下方施工空間有限，大型船機(jī)設(shè)備無法進(jìn)場，施工條件不佳。修復(fù)方案充分考慮了施工的可行性和便捷性，如為便于鋼套筒吊裝，鋼套筒采用現(xiàn)場分段拼裝的方式，又如為便于鋼套筒沉放至設(shè)計(jì)標(biāo)高且不能漏漿，采用先開挖基槽后回填中粗砂的方式等，最終確保了樁基修復(fù)按期保質(zhì)保量順利完工。圖4 為施工完成后效果照片，可見灌注樁裸露樁身缺陷問題已全部解決，觀感較好，達(dá)到了樁基耐久性修復(fù)目的。根據(jù)樁基修復(fù)施工期碼頭沉降位移監(jiān)測結(jié)果，碼頭未出現(xiàn)異常情況，結(jié)構(gòu)安全，處于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖4 樁基修復(fù)效果圖

3 結(jié)語

目前水運(yùn)工程混凝土樁基修復(fù)方法主要有擴(kuò)大截面法、復(fù)合纖維材料包裹法、玻纖套筒加固法、鋼套筒壓力灌漿法等，每種方法都各有優(yōu)勢和劣勢，需根據(jù)工程特點(diǎn)靈活選用，揚(yáng)長避短，選擇最合理最經(jīng)濟(jì)的修復(fù)方案。本文以南昌某集裝箱碼頭灌注樁修復(fù)為例，針對灌注樁所處不同區(qū)域，環(huán)境條件的不同，分別提出了鋼套筒+玻纖套筒+高強(qiáng)水下水泥基灌漿料聯(lián)合法和玻纖套筒+普通水泥基灌漿料聯(lián)合法，并成功應(yīng)用實(shí)施，取得了良好工程效果，可為今后類似樁基修復(fù)設(shè)計(jì)提供參考。