碼頭混凝土樁基加固維修技術(shù)分析

王 濤

(河北港口集團(tuán)港口工程有限公司，河北省 秦皇島市海港區(qū) 066000)

1.前言

隨著時(shí)代的變遷，碼頭在運(yùn)輸行業(yè)的地位越來(lái)越高。在古代，碼頭的主要作用就是供人們出行和搬運(yùn)貨物。而如今它在探索海域資源、與外交流以及捍衛(wèi)領(lǐng)土等方面作用也越來(lái)越突出。近年來(lái)，隨著水運(yùn)事業(yè)的快速發(fā)展，碼頭停泊船只日趨大型化、停泊作業(yè)日趨頻繁，超載運(yùn)營(yíng)和船舶操作失誤使碼頭樁基受損情況時(shí)有發(fā)生。樁基受損后，應(yīng)盡快對(duì)其進(jìn)行修復(fù)處理，否則，碼頭的安全性及耐久性均存在隱患。

2.碼頭的發(fā)展、重要性及其破壞特征

古代時(shí)碼頭稱為渡頭、埠頭，是海邊、江河邊專供乘客上下、貨物裝卸的建筑物。通常見(jiàn)于水陸交通發(fā)達(dá)的商業(yè)城市。那時(shí)碼頭主要是客運(yùn)碼頭和貨運(yùn)碼頭?？瓦\(yùn)碼頭主要是讓乘客上船和落船。我們通常見(jiàn)到古裝電視劇中的碼頭就是這種客運(yùn)碼頭。貨運(yùn)碼頭則主要是裝卸貨物。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，交通工具越來(lái)越多，但這些新型的交通工具并沒(méi)有取代碼頭，相反地促進(jìn)了碼頭的發(fā)展。郵輪碼頭、汽車碼頭、游艇碼頭、石油碼頭以及集裝箱碼頭就是典型的代表。近年來(lái)，人們加快了對(duì)海域資源的開(kāi)發(fā)，在這一開(kāi)發(fā)進(jìn)程中，碼頭為人們提供了極大的便利，它們承接著陸地和海洋，連接不同國(guó)家或地區(qū)，運(yùn)輸著重要的物資，比如石油。

碼頭的破壞具有如下特征:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)破壞的嚴(yán)重;外海建筑比港內(nèi)建筑破壞的嚴(yán)重;沿海建筑比內(nèi)河建筑破壞的嚴(yán)重;南方碼頭比北方碼頭破壞的嚴(yán)重;高樁碼頭比重力式碼頭破壞的嚴(yán)重;于水位變動(dòng)區(qū)和浪濺區(qū)的部位破壞比其它部位嚴(yán)重,浪濺區(qū)則更嚴(yán)重。

3.分析混凝土樁基及其常見(jiàn)病害

樁基是由樁和連接樁頂?shù)臉冻信_(tái)組成的深基礎(chǔ)或由柱與樁基連接的單樁基礎(chǔ)。樁基具有承載力高、沉降量小而較均勻的特點(diǎn)，幾乎可以應(yīng)用于各種工程地質(zhì)條件和各種類型的工程，尤其是碼頭在沿海以及軟土地區(qū)。而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)則是最常見(jiàn)的樁基結(jié)構(gòu)。與鋼材和木材相比，混凝土或鋼筋混凝土抵抗環(huán)境作用的能力較強(qiáng)，常被認(rèn)為是耐久的材料。

然而事實(shí)上，混凝土樁基的耐久性并沒(méi)有人們想象中的那么好。由于材料老化、不良使用條件、環(huán)境污染、不當(dāng)使用方法等的影響，所造成的混凝土腐蝕及其內(nèi)部鋼筋銹蝕問(wèn)題已成為混凝土結(jié)構(gòu)中的普遍現(xiàn)象，尤其是在碼頭這種海洋環(huán)境下，混凝土樁基能使用的年限遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于應(yīng)有的年限。海水的堿性，酸雨，二氧化碳濃度的升高等外在環(huán)境嚴(yán)重地影響了混凝土樁基，降低了其結(jié)構(gòu)的使用性和耐久性。近幾十年來(lái)，許多國(guó)家由于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性不良引發(fā)的工程事故不斷發(fā)生，由此造成的工程損失和維修費(fèi)用大大增加?；炷聊途眯砸咽钱?dāng)今世界性的重大工程問(wèn)題。

碼頭混凝土樁基常見(jiàn)的病害主要有兩種。第一種是在正常使用情況下出現(xiàn)的病害，由于天氣、環(huán)境、化學(xué)反應(yīng)等不可抗拒因素，如酸雨頻繁、地下水高硫酸鹽、CO2濃度增高等，容易出現(xiàn)混凝土脹裂、脫落、鋼筋銹蝕等混凝土缺陷，從而影響結(jié)構(gòu)的耐久性。而另一種則是碼頭被撞擊造成的樁基損壞，主要表現(xiàn)為樁基斷裂，樁基頂部、水面以下甚至泥面以下的樁基部位都可能出現(xiàn)斷裂，嚴(yán)重地影響了結(jié)構(gòu)的安全性。

4 ．碼頭混凝土樁基受損具體原因

混凝土樁基受損的具體原因主要由以下幾類：

混凝土的碳化:混凝土中氫氧化鈣與滲透進(jìn)混凝土中的一氧化碳或其他酸性氣體發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)；

氯離子的侵蝕:氯離子對(duì)混凝土的侵蝕是氯離子從外界環(huán)境侵入已硬化的混凝土造成的。海水是氯離子的主要來(lái)源,北方寒冷地區(qū)冬季道路、橋面撒鹽化雪除冰都有可能使氯離子滲入混凝土中。氯離子對(duì)混凝土的侵蝕屬于化學(xué)侵蝕,對(duì)結(jié)構(gòu)的危害是多方面的,但最終表現(xiàn)為鋼筋的銹蝕；

混凝土表層缺陷:主要蜂窩老化、剝落、鋼筋外露等；

裂縫:混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是由材料內(nèi)部的初始缺陷、微裂縫的擴(kuò)展而引起的；

堿一骨料反應(yīng):水泥中的堿和骨料中的活性硅發(fā)生反應(yīng),生成堿硅酸鹽凝膠,并吸水產(chǎn)生膨脹壓力,造成混凝土開(kāi)裂；

還有凍融循環(huán)破壞和鋼筋銹蝕等。

因鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受多種因素影響，往往未到設(shè)計(jì)使用年限,就會(huì)發(fā)生了不同程度的破損。如不及時(shí)采取有效的維修措施,將造成較大的經(jīng)濟(jì)損失或重大安全責(zé)任事故。通過(guò)一些技術(shù)手段，對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修加固，使碼頭結(jié)構(gòu)恢復(fù)原有設(shè)計(jì)承載能力和具備靠泊更大等級(jí)船舶的能力，才能保障港口運(yùn)行的安全。

5.碼頭混凝土樁基加固維修技術(shù)

碼頭易受損的部位就是混凝土樁基，因此碼頭的加固維修主要就是為對(duì)混凝土構(gòu)件破損的修補(bǔ)。分為非耐久修補(bǔ)和耐久修補(bǔ)。非耐久性修補(bǔ)主要為由于施工遺留的混凝土缺陷、溫度應(yīng)力等引起的裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。有封縫材料、化學(xué)灌漿、聚合物水泥砂漿、立模澆筑混凝土、噴射混凝土等多種方法。而耐久性修補(bǔ)就比較復(fù)雜。首先要對(duì)破損情況進(jìn)行等級(jí)劃分，然后根據(jù)結(jié)果對(duì)不同的等級(jí)采用不同的技術(shù)和方法。維修、加固工程一般均會(huì)涉及到對(duì)原結(jié)構(gòu)的承載力加固提高。加固方法主要有加大截面加固法、外粘型鋼加固法、粘貼鋼板加固法和粘貼碳纖維復(fù)合材料加固法等。在這幾種方法中，最主要的是碳纖維布加固法。這是一項(xiàng)新興的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，具有高強(qiáng)高效、施工便捷、具有極佳的耐腐蝕性能和耐久性能的特點(diǎn)。

除此之外還要注意鋼筋的銹蝕問(wèn)題。目前針對(duì)鋼筋混凝土主要的防護(hù)措施有如下幾種：高性能混凝土，摻硅灰、粉煤灰、礦渣等超細(xì)礦物摻合料，并與適當(dāng)?shù)耐饧觿┫嘟Y(jié)合，最大限度地提高混凝土的密實(shí)性；適當(dāng)增加混凝土對(duì)鋼筋的保護(hù)層厚度；最大限度地減少混凝土微觀、宏觀裂紋，采用合理養(yǎng)護(hù)、溫度控制及纖維混凝土、聚合物改性混凝土等技術(shù)措施； 鋼筋防護(hù)層或改變材質(zhì)，采用環(huán)氧涂層鋼筋、鍍鋅鋼筋、耐蝕鋼筋、不銹鋼鋼筋等技術(shù)措施；鋼筋阻銹劑；化學(xué)保護(hù)，主要采用陰極保護(hù)及電化學(xué)除鹽、電化學(xué)重新堿化等技術(shù)措施； 混凝土表面涂覆蓋層、滲透層、封閉層、隔離層、水泥基聚合物砂漿層等。

6.結(jié)束語(yǔ)

本文主要從碼頭的重要性、混凝土樁基、樁基受損原因及維修加固技術(shù)等方面進(jìn)行分析，著重地講述了混凝土樁基受損原因，提出了一些實(shí)用的維修加固方法，有一定的經(jīng)濟(jì)和實(shí)用價(jià)值。

[1] 鄭全平,錢七虎,周早生,胡金華,徐加先. 鋼筋混凝土震塌厚度計(jì)算公式對(duì)比研究[J]. 工程力學(xué). 2003(03)

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