寧波某散貨碼頭修復加固技術方案

范平易，曹宏生＊，周鳳妍，江世海

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

對于高樁碼頭而言，由于下部為透空式結構，上部是梁板結構，在長期處于海浪侵蝕環境的情況下，高樁碼頭的結構更容易受到破壞[1],同時由于使用年限較長，老碼頭結構出現銹蝕和變形等情況，都會使得碼頭承載能力降低，影響碼頭的正常使用。因此，對于海港中高樁碼頭的結構進行檢測評估，并對于受破壞結構進行修復加固，提高碼頭承載力、適應現有水運環境是十分有必要的，相對于重新建造新碼頭，可以節省資金與人物力投入，在經濟方面也具有較大優勢[2]。本文以寧波某2000 噸級散貨碼頭為例，探討高樁碼頭結構修復與加固的設計方案。

1 工程概況

本工程位于寧波市北侖區，碼頭靠泊等級為2000噸級，碼頭平臺長94m，寬12m，頂面高程5.0m。采用高樁梁板式結構，排架間距5.0—8.5m，每榀排架布置2 根Φ1000mm 鋼護筒嵌巖灌注樁，上部結構采用現澆樁帽、現澆聯系梁、現澆縱梁和現澆面板結構；引橋采用高樁梁板式結構，基礎采用2 根Φ1000mm 鋼護筒嵌巖灌注樁，上部結構采用現澆橫梁和現澆面板結構；系纜墩采用重力式結構，墩臺平面尺寸4.0m×4.0m，厚2.0m，頂面高程5.0m，基礎為已有的拋石護岸。碼頭平面布置圖如圖1 所示。

圖1 碼頭平面布置圖

2 碼頭結構破損情況

對碼頭各部分各類構件進行檢測評估后發現：碼頭面板出現36 條裂縫，且大部分上下貫穿；除了1#排架的LXL1 外，其余12 個排架的下層橫向聯系梁LXL1 中間開孔處及兩側附近均出現2～3 條U 型裂縫，超過20%的梁體輕度損壞。鋼套筒表面銹蝕，尤其是泥面附近嚴重銹蝕。橡膠輪胎護舷局部破損，錨鏈銹蝕。除了以上破損外，其余構件未見明顯破損，樁帽、基樁外觀基本完好，構件表面平整、棱角分明。部分結構破損如圖2-圖3 所示。

圖2 2#排架LXL1 中間3 條U 型縫

圖3 輪胎護舷局部破損，錨鏈銹蝕

對碼頭上部結構構件和樁基進行評估驗算后發現，碼頭下層橫向聯系梁、中縱梁的承載力不滿足規范及使用要求，邊縱梁縱向受力鋼筋的配筋率不滿足規范規定的最小配筋率要求。樁基承載力滿足規范要求。對混凝土強度、碳化深度、混凝土中氯離子含量及分布、鋼筋腐蝕電位等進行檢測，均滿足設計要求[3]。

綜上所述：該碼頭安全性等級為C 級，使用性等級為D 級，耐久性等級為C 級。

3 碼頭結構修復方案

3.1 維修加固方案選擇

本碼頭設計使用年限為10 年，本次維修加固設計主要解決安全性和使用性問題，針對檢測評估報告確定的碼頭下層橫向聯系梁、中縱梁的承載力不滿足規范及使用要求，邊縱梁縱向受力鋼筋的配筋率不滿足規范規定的最小配筋率要求等問題作如下處理[4]：

（1）由于碼頭下層橫向聯系梁正截面受彎承載力與彎矩設計值相差較大，常規方法中除了加大截面加固法適用以外，其他的方法如外粘型鋼加固法、粘貼鋼板加固法、粘貼碳纖維復合材料加固法均已不適用。考慮到下層聯系梁位置低，易受到潮水影響，且碼頭上部沒有橫梁結構，不利于承受船舶荷載等水平力，本次設計采用緊貼面板底部新增連接前后樁帽的橫梁，通過對其裂縫進行處理，并作適當的加固，提高其耐久性。

（2）碼頭中縱梁由于正截面受彎承載力約是彎矩設計值的75%，可選擇的加固方法相對比較廣，考慮中縱梁也處于面板底部，本次設計采用加大截面加固法，可以與新增橫梁一并施工較為方便。

（3）碼頭邊縱梁存在縱向受力鋼筋的配筋率不滿足規范規定的最小配筋率要求，本次設計采用在梁底粘貼碳纖維布的方法，達到規范要求。

（4）碼頭面板的大量裂縫，且大部分上下貫穿，這些裂縫屬于施工期收縮裂縫，產生的原因是碼頭面板未設置分段縫，且切縫位置不合理，雖不影響結構安全，但會影響結構耐久性，裂縫修補時不能將其結合成整體，以免不能適應后期的熱脹冷縮變形，因此本次設計采用柔性材料填充的方法。

3.2 維修加固方案

（1）碼頭下層聯系梁修復。經核算，聯系梁正截面受彎承載力不滿足規范及使用要求。對下層聯系梁上的裂縫，采取封閉方法和注射法（化學灌漿法）進行處理。根據裂縫寬度的不同，寬度不大于0.3mm 的裂縫采用封閉法修補，寬度大于0.3mm 的裂縫采用注射法修補。裂縫修復完成后，梁底和跨中區段梁側粘貼兩層碳纖維布加固。在緊貼面板底部新增連接前后樁帽的橫梁，橫梁與原樁帽之間采用C28mm 植筋連接，鋼筋綁扎模板立設后，通過從碼頭面板上開孔灌注混凝土，為保證新老混凝土結合良好，新澆梁體與面板接觸沿線每隔300～400mm 左右設一注漿孔，采用0.4MPa 壓力灌漿（水泥凈漿）。加固后下層聯系梁不再作為主要受力構件使用。

（2）中縱梁結構加固。經核算，中縱梁正截面受彎承載力、受剪承載力不滿足規范及使用要求。中縱梁加固采用加大截面加固法。考慮碼頭面皮帶機廊道基礎位于碼頭面板中部偏岸側，本次設計緊貼中縱梁岸側和面板底部加大梁截面，寬500mm，高1000mm，梁底標高+3.4m。混凝土采用C45 微膨脹混凝土，縱向受力鋼筋和箍筋均采用HRB400 級鋼。與本次加大截面混凝土接觸的原構件（面板、中縱梁）混凝土表面需鑿毛，并清理干凈。鋼筋綁扎模板立設后，通過從碼頭面板上開孔灌注混凝土，為保證新老混凝土結合良好，新澆梁體與面板接觸沿線每隔300～400mm 左右設一注漿孔，采用0.4MPa 壓力灌漿（水泥凈漿）。

（3）邊縱梁結構加固。經核算，邊縱梁縱向受力鋼筋的配筋率不滿足規范規定的最小配筋率要求。本次設計采用在梁底粘貼兩層碳纖維布加固，達到規范規定的最小配筋率要求。

（4）碼頭面板維修方案。經核算，面板承載力滿足規范及使用要求，但碼頭面板出現了大量裂縫，主要是由于面板較長，未合理設置伸縮縫所致。本次設計在碼頭面板裂縫開展位置，用開槽工具沿裂縫走向開出寬度約20mm，深度約30mm 的U 型槽；使用環氧類材料SIKA 31 灌入U 型槽內。該材料可保持良好的流動性使填充料依靠自重滲入縫隙內，并在裂縫上部存有不超過5mm 的高差。

4 結語

碼頭結構關系到使用安全和經濟效益，對于易受銹蝕和水運環境發生改變的老舊碼頭要進行定期檢查，及時發現碼頭結構的破損并進行修復。本次工程對于碼頭結構中碼頭下層橫向聯系梁、中縱梁的承載力不滿足規范及使用要求，邊縱梁縱向受力鋼筋的配筋率不滿足規范規定的最小配筋率要求等問題采用新增橫梁、加大截面加固法、梁底粘貼碳纖維布法、柔性材料填充法等進行修復和加固，提升碼頭承載力，使其滿足規范及安全使用要求。