幾種重力式沉箱碼頭受損沉箱的修復(fù)

唐家風(fēng)

（山東省交通廳港航局，山東 濟(jì)南 250000）

幾種重力式沉箱碼頭受損沉箱的修復(fù)

唐家風(fēng)

（山東省交通廳港航局，山東 濟(jì)南 250000）

概要：本文結(jié)合工程實(shí)際，主要介紹了對(duì)常見的重力式沉箱結(jié)構(gòu)碼頭的受損進(jìn)行修復(fù)的方法。希望對(duì)同類碼頭修復(fù)工程提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

重力式沉箱碼頭；沉箱受損；加固修復(fù)

引 言

重力式沉箱結(jié)構(gòu)碼頭，沉箱在施工場(chǎng)地存放、安裝使用等過(guò)程中，由于受風(fēng)浪的作用或船舶碰撞等往往會(huì)出現(xiàn)沉箱受損情況，受損主要表現(xiàn)為沉箱隔墻出現(xiàn)裂縫、隔墻變形、外墻局部混凝土脫落或者撞出大洞、混凝土被撞壞等。針對(duì)這些情況，損壞的沉箱需要修復(fù)，受損沉箱修復(fù)設(shè)計(jì)原則應(yīng)該是：在保證鋼筋混凝土沉箱結(jié)構(gòu)整體性、安全性及耐久性不低于原設(shè)計(jì)的原則下進(jìn)行沉箱混凝土裂縫、隔墻變形和撞壞混凝土外墻等加固修復(fù)設(shè)計(jì)。

1 沉箱受損情況

1.1 在受風(fēng)浪的作用下沉箱受損情況

在受風(fēng)浪的作用下沉箱在臨時(shí)水上存放場(chǎng)存放時(shí)，往往是內(nèi)隔墻受到損害較嚴(yán)重。內(nèi)隔墻由于受到大于設(shè)計(jì)設(shè)防能力的垂直力的作用，隔墻受損主要表現(xiàn)為：隔墻存在明顯的永久殘余彎曲變形，變形擾度在1～10cm之間；變形隔墻的加強(qiáng)角部位均出現(xiàn)明顯的裂縫，裂縫貫穿隔墻，而且彎曲變形的隔墻中間部位也出現(xiàn)有豎向裂縫，并且相鄰轉(zhuǎn)角之間也有裂縫。裂縫最長(zhǎng)的從沉箱頂至下達(dá)14 m（沉箱高16 m），裂縫寬度0.1～60 mm，裂縫深度5～20cm。某工程碼頭為重力式沉箱結(jié)構(gòu)，由于受風(fēng)浪的作用或船舶碰撞碼頭受損，沉箱受損情況見圖1～圖4。

圖1 沉箱頂裂縫示意

圖2 沉箱1號(hào)倉(cāng)格裂縫展開示意

圖3 沉箱2號(hào)倉(cāng)格裂縫展開示意

圖4 沉箱5號(hào)倉(cāng)格裂縫展開示意

1.2 船舶碰撞沉箱受損情況

沉箱在拖運(yùn)時(shí)受到船舶碰撞或者在沉箱安放后使用時(shí)受到船舶的碰撞，沉箱都會(huì)受到不同程度的損害，其損害主要是外墻。外墻受到船舶撞擊，損害位置往往是在外墻的上部，局部混凝土脫落或者撞出大洞，混凝土撞壞、鋼筋折斷，其損害附近出現(xiàn)有裂縫。

2 修復(fù)依據(jù)

1）JTS202-2-2011《水運(yùn)工程混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》；

2）JTS202-2011《水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范》；

3）JTS151-2011《水運(yùn)工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》；

4）JTS311-2011《港口水工建筑物修補(bǔ)加固技術(shù)規(guī)范》；

5）JTJ/T271-99《港口工程混凝土粘接修補(bǔ)技術(shù)規(guī)程》；

6）《碼頭破損沉箱檢測(cè)報(bào)告》。

3 沉箱混凝土裂縫修復(fù)

依照《水運(yùn)工程混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》、《水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范》、《港口水工建筑物修補(bǔ)加固技術(shù)規(guī)范》和《港口工程混凝土粘接修補(bǔ)技術(shù)規(guī)程》中的相關(guān)規(guī)定，為保證鋼筋混凝土沉箱結(jié)構(gòu)的整體性、安全性及耐久性，對(duì)沉箱隔墻混凝土出現(xiàn)的裂縫應(yīng)進(jìn)行加固修復(fù)。

3.1 技術(shù)要求

1）為恢復(fù)沉箱結(jié)構(gòu)的整體性，保證沉箱在正常使用和安放情況的安全，在以下范圍內(nèi)需采用壓力灌漿法進(jìn)行加固修復(fù)，要求如下：

從沉箱頂至距箱頂4.0 m范圍內(nèi)，對(duì)縫寬大于等于0.2 mm的混凝土裂縫；

在沉箱頂以下4.0 m至沉箱底板以上范圍內(nèi)，隔墻與外墻相交的結(jié)點(diǎn)處且縫寬大于等于0.3 mm混凝土裂縫；

在沉箱頂以下4.0 m至沉箱底板以上范圍內(nèi)，縱、橫隔墻相交的結(jié)點(diǎn)處且縫寬大于等于0.5 mm的混凝土裂縫。

2）為保證恢復(fù)沉箱結(jié)構(gòu)的耐久性，在以下范圍內(nèi)需采用水下裂縫封閉修復(fù)，要求如下：

從沉箱頂至距箱頂4.0m范圍內(nèi)，縫寬在0.1～0.2 mm之間的混凝土裂縫；

在沉箱頂以下4.0 m至沉箱底板以上范圍內(nèi)，對(duì)縫寬在0.2～0.5 mm之間的混凝土裂縫；

采用沉箱頂以下4.0 m和沉箱頂4.0 m范圍內(nèi)的分界，主要是以潮差段和潮差段以下的分界。潮差段由于受波浪較大，所以在潮差段處所提出的修復(fù)要求較嚴(yán)格。

3.2 修補(bǔ)材料及性能

1）壓力灌漿采用水上環(huán)氧型灌漿材料

漿液抗壓強(qiáng)度≥45 MPa；

漿液抗折強(qiáng)度≥12 MPa；

混凝土粘接抗折強(qiáng)度≥ 6MPa。

2）水下裂縫封閉修復(fù)采用水下環(huán)氧防腐粘結(jié)劑封閉

8字型砂漿的粘結(jié)抗拉強(qiáng)度≥2.45 MPa；

抗壓強(qiáng)度≥30 MPa。

修補(bǔ)材料物理力學(xué)性能試驗(yàn)及修補(bǔ)材料的粘接力學(xué)性能試驗(yàn)按照《港口工程混凝土粘接修補(bǔ)技術(shù)規(guī)程》中附錄A及附錄B的規(guī)定執(zhí)行。

3.3 修復(fù)方法及施工要求

混凝土修復(fù)方法及施工應(yīng)嚴(yán)格按照《港口工程混凝土粘接修補(bǔ)技術(shù)規(guī)程》中的第5章的規(guī)定執(zhí)行，質(zhì)量檢驗(yàn)按照《港口工程混凝土粘接修補(bǔ)技術(shù)規(guī)程》中的第6章的規(guī)定執(zhí)行。

實(shí)施混凝土裂縫修復(fù)時(shí)應(yīng)根據(jù)《碼頭破損沉箱檢測(cè)報(bào)告》所檢測(cè)出的裂縫位置及裂縫寬度，按前述修復(fù)方案施工。

4 沉箱已變形隔墻的加固修復(fù)

根據(jù)《碼頭破損沉箱檢測(cè)報(bào)告》中沉箱的縱或橫隔墻均出現(xiàn)不同程度的變形，為保證鋼筋混凝土沉箱結(jié)構(gòu)的整體性、安全性及耐久性，采取在已變形隔墻相關(guān)倉(cāng)格內(nèi)下部實(shí)施水下升漿混凝土、上部現(xiàn)澆混凝土的加固修復(fù)方案。

4.1 相關(guān)技術(shù)要求

1）沉箱內(nèi)現(xiàn)澆混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25 F200。

2）沉箱內(nèi)升漿混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C15。

3）施工時(shí)沉箱內(nèi)回填塊石，實(shí)施升漿混凝土或現(xiàn)澆混凝土?xí)r，相鄰倉(cāng)格間的高差不應(yīng)大于1.0 m。在施工過(guò)程中要觀察外墻及隔墻的變形情況，如有異常情況應(yīng)采取安全措施。

4）實(shí)施升漿混凝土或現(xiàn)澆混凝土?xí)r，要求每施工2 m達(dá)到初凝后再繼續(xù)施工。

5）為保證沉箱內(nèi)升漿混凝土與現(xiàn)澆混凝土的整體性，在兩者之間設(shè)置了用于連接的舊50 kg鋼軌。

6）位于沉箱頂?shù)闹步顝?qiáng)度應(yīng)滿足鋼筋的抗拉強(qiáng)度。

4.2 修復(fù)方法及施工要求

對(duì)于已變形的隔墻相關(guān)倉(cāng)格內(nèi)實(shí)施下部水下升漿混凝土，上部現(xiàn)澆混凝土的加固修復(fù)措施后，由于采用水下升漿混凝土，上部改為現(xiàn)澆混凝土與原設(shè)計(jì)填料相比自重加大，基床反力也會(huì)相應(yīng)增大，為此應(yīng)核算底板的強(qiáng)度。若底板強(qiáng)度不滿足要求時(shí)可在升漿中心預(yù)留孔以減少其重量，達(dá)到減小基床反力的目的；或者升漿部分從底板頂面開始。升漿部分的深度是根據(jù)隔墻變形情況和出現(xiàn)裂縫的深度決定的，一般升漿的深度大于裂縫深度0.5 m即可。

由于隔墻變形過(guò)大，在加強(qiáng)角處伴有裂縫，隔墻作為支承，外墻的作用受到削弱，為此在隔墻變形大的外墻頂部和隔墻加強(qiáng)角處采用植筋，然后在沉箱頂現(xiàn)澆鋼筋混凝土蓋板，混凝土蓋板厚度應(yīng)根據(jù)上部荷載計(jì)算確定，但不宜小于0.5 m厚，采用植筋和鋼筋混凝土蓋板的主要目的是保證沉箱結(jié)構(gòu)的整體性、安全性和耐久性。

5 沉箱外墻頂部受擠壓或被撞損壞的修復(fù)

根據(jù)《碼頭破損沉箱檢測(cè)報(bào)告》，對(duì)于沉箱的外墻頂部，均存在由于磕碰或擠壓造成的混凝土局部開裂或剝落。由于此種損傷未造成沉箱結(jié)構(gòu)上的破壞，但需鑿除損壞部位混凝土，重新澆筑。澆筑后的混凝土強(qiáng)度等級(jí)同原沉箱設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)。

對(duì)損壞嚴(yán)重、出現(xiàn)孔洞的情況，應(yīng)將損壞混凝土鑿除，將鋼筋順直，對(duì)受損害的鋼筋與新補(bǔ)鋼筋采取搭接焊，搭接焊焊縫長(zhǎng)度應(yīng)滿足規(guī)范的規(guī)定，然后支?，F(xiàn)澆混凝土將孔洞修復(fù)。對(duì)于有裂縫的倉(cāng)格采用升漿混凝土。沉箱加固修復(fù)情況見圖5～圖8。

圖5 液體化工碼頭3#沉箱加固平面

圖6 沉箱內(nèi)頂部預(yù)埋鋼筋布置

圖7 沉箱內(nèi)預(yù)埋舊鋼軌布置

圖8 沉箱修復(fù)斷面示意

6 修復(fù)效果

針對(duì)修復(fù)后的受損沉箱，根據(jù)技術(shù)要求及相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范進(jìn)行了檢測(cè)驗(yàn)證。對(duì)于沉箱混凝土裂縫，采用非金屬超聲波檢測(cè)儀，分6個(gè)測(cè)區(qū)分別進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表1。

表1 修復(fù)沉箱混凝土聲速檢測(cè)結(jié)果

依據(jù)表1所列聲速值，按數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算了42個(gè)測(cè)點(diǎn)混凝土聲速平均值MV、標(biāo)準(zhǔn)差SV和變異系數(shù)δV，計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 修復(fù)沉箱混凝土聲速統(tǒng)計(jì)特征值

依據(jù)JTJ/T271-99《港口工程混凝土粘接修補(bǔ)技術(shù)規(guī)程》，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)計(jì)算，滿足設(shè)計(jì)修復(fù)要求。檢驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 沉箱裂縫修復(fù)檢驗(yàn)結(jié)果

對(duì)于水下涂料及灌漿修復(fù)，依據(jù)JTJ/T271-99《港口工程混凝土粘接修補(bǔ)技術(shù)規(guī)程》，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)采用WES—300B型萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、TYE—300型水泥壓力試驗(yàn)機(jī)、WDL—20000電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行檢測(cè)后通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果也滿足設(shè)計(jì)修復(fù)要求。試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 涂料力學(xué)性能檢驗(yàn)報(bào)告

表5 灌漿材料檢驗(yàn)報(bào)告

7 結(jié) 語(yǔ)

從上述檢測(cè)結(jié)論中可以看出，從混凝土聲速判斷，混凝土平均聲速值MV＞3 500 m/s，修復(fù)后混凝土質(zhì)量可靠；從混凝土的波形、振幅和聲時(shí)綜合評(píng)估，沉箱混凝土結(jié)構(gòu)是完整的。因此，修復(fù)效果完整可靠，滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

由于碼頭結(jié)構(gòu)及地域條件不同，對(duì)于受損的同類重力式沉箱碼頭結(jié)構(gòu)，其沉箱修復(fù)方法不是唯一的，本文所提供的方法可能還有一些缺陷，僅供有關(guān)技術(shù)人員參考。

Rehabilitation of Damaged Caissons for Various Gravity Caisson Berth Structures

Tang Jiafeng
(Port and Channel Bureau,Department of Communication of Shandong Province,Jinan Shandong 250000,China)

Based on the engineering practice,an introduction is made to the rehabilitation method for the damaged part of conventional gravity caisson berth structure.The above method may serve as a reference for the renovation of similar berth structures

gravity caisson berth structure; damaged caisson; reinforcement and rehabilitation

U656.1+11；U656.107

：A

：1004-9592（2016）06-0027-04

10.16403/j.cnki.ggjs20160607

2015-12-03

唐家風(fēng)（1966-），高級(jí)工程師，主要從事港口航道等水運(yùn)工程的建設(shè)管理工作。