高樁碼頭耐久性檢測(cè)典型案例分析

高 鵬（中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210014）

高樁碼頭耐久性檢測(cè)典型案例分析

高 鵬（中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210014）

高樁碼頭在我國(guó)應(yīng)用非常廣泛，但在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中由于自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加上環(huán)境作用，耐久性較差。本文以江蘇某高樁碼頭為依托工程，進(jìn)行混凝土和鋼管樁的耐久性專項(xiàng)檢測(cè),詳細(xì)分析了耐久性專項(xiàng)檢測(cè)的具體檢測(cè)方法和依托工程的檢測(cè)結(jié)果，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果給出了相關(guān)建議，本文的研究成果可為同類工程提供參考。

高樁碼頭；耐久性；混凝土；鋼管樁

高樁碼頭是我國(guó)應(yīng)用最為廣泛的一種碼頭結(jié)構(gòu)形式，它是將系列長(zhǎng)樁打入地基形成樁基礎(chǔ)，以承受上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載。高樁碼頭主要由上部結(jié)構(gòu)、基樁、接岸結(jié)構(gòu)、岸坡和碼頭設(shè)備等部分組成。與其他結(jié)構(gòu)型式相比，高樁碼頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能承受較大的荷載，砂、石用量少，對(duì)挖泥超深的適應(yīng)性強(qiáng)。但與此同時(shí)，高樁碼頭由于自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（桿系構(gòu)件較多），再加上水流沖刷腐蝕、船舶循環(huán)作用等不利因素作用，導(dǎo)致其耐久性較差，構(gòu)件容易損壞[1-2]。本文以江蘇某高樁碼頭為依托工程，進(jìn)行混凝土和鋼管樁的耐久性專項(xiàng)檢測(cè)，詳細(xì)分析了耐久性專項(xiàng)檢測(cè)的具體檢測(cè)方法和依托工程的檢測(cè)結(jié)果，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果給出了相關(guān)建議。

1 工程概況

圖1 碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖

表1 檢測(cè)內(nèi)容及方法

江蘇某沿海高樁碼頭總長(zhǎng)度為345m，寬度為38m。水工建筑物包括1個(gè)10萬(wàn)噸級(jí)通用散貨泊位和1座引橋。碼頭采用棧橋式高樁梁板結(jié)構(gòu)，排架間距10m，共5個(gè)分段。碼頭上部結(jié)構(gòu)型式為現(xiàn)澆樁帽、預(yù)制縱橫梁、等高連接及預(yù)制現(xiàn)澆疊合面板。各排架下布置10根樁，其中前后軌下均布置2根直樁(Φ1400mm大管樁)和1根斜度為30:1的Φ1400mm大管樁，中間布置兩對(duì)叉樁(Φ1400mm鋼管樁，斜度3.5:1)。引橋?qū)?2m，長(zhǎng)79.75m。引橋上部結(jié)構(gòu)采用大跨預(yù)應(yīng)力空心板疊合面層結(jié)構(gòu)。海側(cè)三榀排架基樁采用Φ1400mm鋼管樁，第一榀排架布置3根直樁，第二、三榀排架布置2根直樁和2根斜樁；岸側(cè)兩榀排架基樁采用帶有鋼套筒的Φ1600mm沖孔灌注樁，均布置3根直樁。結(jié)構(gòu)斷面如圖1所示。

2 檢測(cè)內(nèi)容及方法

根據(jù)《港口水工建筑物檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)范》（JTJ302-2006）對(duì)碼頭耐久性的檢測(cè)要求，并結(jié)合碼頭所處環(huán)境條件和結(jié)構(gòu)實(shí)際情況，確定以下檢測(cè)內(nèi)容。

2.1 鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)

鋼筋護(hù)層厚度是保證鋼筋與混凝土共同工作的前提，是保證結(jié)構(gòu)耐久性、防止鋼筋受環(huán)境腐蝕介質(zhì)侵蝕的重要屏障，過(guò)薄對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)的耐久性不利，過(guò)厚則影響結(jié)構(gòu)承載能力。采用混凝土鋼筋檢測(cè)儀對(duì)碼頭代表性部位的實(shí)際鋼筋保護(hù)層厚度進(jìn)行檢測(cè)，依據(jù)《水運(yùn)工程混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》(JTS239-2015)，單個(gè)構(gòu)件至少測(cè)定3個(gè)測(cè)區(qū)，各測(cè)區(qū)抽取至少包含6根受力鋼筋進(jìn)行檢測(cè)，每根鋼筋應(yīng)在有代表性的部位選取2～3個(gè)測(cè)點(diǎn)，考察其與設(shè)計(jì)保護(hù)層厚度的偏差情況。

2.2 碳化深度檢測(cè)

通過(guò)碳化深度測(cè)量尺和1%的酚酞酒精溶液測(cè)量混凝土碳化深度值，每構(gòu)件測(cè)點(diǎn)不少于2個(gè)并取其平均值，考察碼頭不同區(qū)域、不同構(gòu)件的代表性部位的老化程度?；炷量固蓟阅艿牡燃?jí)根據(jù)《混凝土耐久性檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T193-2009）劃分如表2所示。

表3 鋼筋腐蝕電位銹蝕評(píng)定方法

2.3 鋼筋腐蝕電位檢測(cè)

鋼筋腐蝕電位檢測(cè)應(yīng)在不同區(qū)域抽取構(gòu)件，對(duì)選定的各類構(gòu)件，應(yīng)對(duì)全部鋼筋的腐蝕電位進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)定儀測(cè)定腐蝕電位宜在構(gòu)件表面布置網(wǎng)格形式布置測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)縱、橫向間距為(100～300)mm，相鄰兩測(cè)點(diǎn)測(cè)值差超過(guò)150mV時(shí)，適當(dāng)縮小測(cè)點(diǎn)間距；待測(cè)定鋼筋的混凝土表面需在測(cè)量前用噴淋的方法預(yù)濕，確保測(cè)值穩(wěn)定。鋼筋腐蝕電位銹蝕評(píng)定方法依據(jù)《水運(yùn)工程混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》(JTS239-2015) 和《港口水工建筑物檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)范》(JTJ302-2006)劃分如表3所示。

表2 混凝土抗碳化性能等級(jí)劃分

2.4 混凝土抗氯離子滲透性能檢測(cè)

海港工程混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常與海水接觸并處于潮濕環(huán)境中，氯離子滲入引起鋼筋銹蝕已成為影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要因素之一[3]，為此對(duì)該碼頭結(jié)構(gòu)在有代表性的部位鉆取芯樣，測(cè)定混凝土抗氯離子滲透性能，每組抽取的同類結(jié)構(gòu)芯樣試件數(shù)量不少于3個(gè)，按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水運(yùn)工程混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》(JTS239-2015)的要求，分別采用電通量法和擴(kuò)散系數(shù)電遷移試驗(yàn)法檢測(cè)混凝土的抗氯離子滲透性能。

2.5 鋼結(jié)構(gòu)厚度檢測(cè)

鋼結(jié)構(gòu)厚度采用超聲測(cè)厚儀進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件，對(duì)鋼管樁進(jìn)行檢測(cè)，每構(gòu)件代表性部位的測(cè)點(diǎn)數(shù)量不少于3點(diǎn)。

2.6 鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂層檢測(cè)

智能無(wú)人值守變電站中繼電保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用信息技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)主備站通訊。在調(diào)度端應(yīng)用信息技術(shù)，構(gòu)建備調(diào)系統(tǒng)，集成主站設(shè)備、廠站設(shè)備，利用數(shù)據(jù)傳輸通道，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與傳輸，能夠確保信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性與安全性?；谛畔⒓夹g(shù)，廠站新設(shè)備投運(yùn)后，備調(diào)系統(tǒng)和主調(diào)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)同步，完成遠(yuǎn)動(dòng)信息接入聯(lián)調(diào)與畫(huà)面繪制等，發(fā)揮著積極的作用。

鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂層的干膜厚度采用精度不低于10%的測(cè)厚儀進(jìn)行檢測(cè)，每次測(cè)量的位置相距25～75mm，測(cè)取各測(cè)點(diǎn)3次讀數(shù)，取其算術(shù)平均值作為此點(diǎn)的測(cè)定值，每根不得少于3個(gè)測(cè)點(diǎn)。

2.7 鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)電位檢測(cè)

鋼管樁保護(hù)電位檢測(cè)時(shí)將參比電極（采用最小分辨率1mV、內(nèi)阻大于10MΩ的高內(nèi)阻數(shù)字萬(wàn)用表和Ag/AgCl參比電極）放入水中，靠近待測(cè)鋼管樁表面，并用導(dǎo)線將參比電極、萬(wàn)用表和所測(cè)鋼結(jié)構(gòu)形成回路，用萬(wàn)用表讀取測(cè)試數(shù)據(jù)，測(cè)試時(shí)參比電極不得與被測(cè)鋼管樁直接接觸，應(yīng)放置到被測(cè)鋼管樁的表面附近。在有效保護(hù)年限內(nèi)，水位變動(dòng)區(qū)、水下區(qū)及泥下區(qū)的保護(hù)電位始終控制在最佳保護(hù)電位范圍：-0.78V～-1.05V（相對(duì)于Ag/AgCl電極）。

3 依托工程檢測(cè)結(jié)果分析

3.1 鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)

依托工程碼頭及引橋抽檢橫梁、空心板、縱梁等構(gòu)件共45個(gè)，共測(cè)試1350個(gè)點(diǎn)，合格1132個(gè)點(diǎn)，平均合格率為83.9%。碼頭及引橋所抽檢各類型構(gòu)件鋼筋保護(hù)層厚度整體控制較好，保護(hù)層厚度合格率范圍為（80.0～100）%。同類型構(gòu)件之間的保護(hù)層厚度分布相對(duì)較為離散。

3.2 碳化深度檢測(cè)

依托工程碼頭抽檢現(xiàn)澆樁帽11個(gè)、現(xiàn)澆橫梁10榀、現(xiàn)澆縱梁37榀、現(xiàn)澆面板17塊，抽檢引橋現(xiàn)澆橫梁20榀、現(xiàn)澆面層17塊、空心板22個(gè)，上述構(gòu)件碳化深度范圍1.5～4.5mm，依據(jù)《混凝土耐久性檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 193-2009）3.0.3 條混凝土抗碳化性能等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，該碼頭、引橋混凝土構(gòu)件混凝土抗碳化性能等級(jí)為T-IV級(jí)（0.1≤d≤10），抗碳化耐久性水平推薦意見(jiàn)為“好”。

3.3 鋼筋腐蝕電位檢測(cè)

3.4 混凝土抗氯離子滲透性能檢測(cè)

為了解該碼頭氯離子的滲透情況，在碼頭浪濺區(qū)部位的混凝土結(jié)構(gòu)鉆取芯樣，分別采用電通量法和擴(kuò)散系數(shù)電遷移試驗(yàn)方法檢測(cè)混凝土的抗氯離子滲透性能，同時(shí)為結(jié)構(gòu)物殘余使用年限的評(píng)估提供依據(jù)[4]。依據(jù)《混凝土耐久性檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ/T193-2009)3.0.2條混凝土抗氯離子滲透性能等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，該碼頭1#后沿樁帽和2#排架后邊梁抗氯離子滲透性能等級(jí)為Q-V（Qs＜500），對(duì)應(yīng)推薦意見(jiàn)為“很好”，3#排架后沿樁帽抗氯離子滲透性能等級(jí)RCM-Ⅲ（2.5≤DRCM＜3.5），對(duì)應(yīng)推薦意見(jiàn)為“較好”。

3.5 鋼結(jié)構(gòu)厚度檢測(cè)

對(duì)鋼管樁進(jìn)行除銹后的鋼材壁厚檢測(cè)，檢測(cè)方法按《港口水工建筑物檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)范》(JTJ302-2006)附錄D 相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，共抽檢20根鋼管樁，其設(shè)計(jì)厚度均為22mm，測(cè)試厚度于設(shè)計(jì)厚度的偏差在（-0.15～0.18）mm 之間。

3.6 鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂層檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)抽取27根鋼管樁進(jìn)行涂層厚度檢測(cè)，在每根樁表面涂層完好處的水位變動(dòng)區(qū)隨機(jī)抽取了15處涂層厚度進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)《海港工程鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》(JTS153-3-2007)的要求涂層厚度大于等于設(shè)計(jì)厚度的點(diǎn)數(shù)不應(yīng)少于85%，最小值不應(yīng)小于規(guī)定范圍的下限，設(shè)計(jì)值未明確時(shí)，下限取85%設(shè)計(jì)值。本次抽檢的27根鋼管樁中共有7根不滿足要求。

3.7 鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)電位檢測(cè)

根據(jù)《海港工程鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（JTS 153-3-2007），相對(duì)于氯化銀電極保護(hù)電位規(guī)定值應(yīng)在-0.78～-1.05V之間。本次所抽檢該工程13 根鋼管樁犧牲陽(yáng)極保護(hù)電位在-0.87～-0.96V，均滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

4 工程建議

1）由于本地區(qū)海水含鹽量高，構(gòu)件容易腐蝕，建議業(yè)主單位根據(jù)碼頭施工圖設(shè)計(jì)說(shuō)明對(duì)平均潮位以上水位變動(dòng)區(qū)和浪濺區(qū)構(gòu)件表面采取相應(yīng)防腐措施，并且定期檢查鋼筋混凝土構(gòu)件和暴露鐵件的腐蝕情況，確保結(jié)構(gòu)耐久性能。

2）由于海水作用等因素，鋼管樁存在一定的腐蝕現(xiàn)象，并且部分鋼管樁涂層不滿足要求，所以應(yīng)加強(qiáng)日常鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕維護(hù)管理工作，開(kāi)展定期檢查和特殊情況詳細(xì)檢查，根據(jù)檢查結(jié)果對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕效果做出判斷，確定更新或修復(fù)的范圍及修復(fù)方案，延長(zhǎng)鋼管樁使用壽命。

3）建議業(yè)主單位定期檢查鋼管樁的腐蝕情況，定期測(cè)量保護(hù)電位，以便及時(shí)檢查陽(yáng)極塊狀況，并采用重焊、更換、增補(bǔ)陽(yáng)極塊等補(bǔ)救措施，以確定鋼管樁耐久性能。

[1]張淼, 任錚鉞. 關(guān)于海港高樁碼頭耐久性檢測(cè)的相關(guān)研究 [J]. 中國(guó)水運(yùn) , 2015, 15(9):276-278.

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The durability of piled wharf testing typical case analysis

The high pile wharf is widely applied in our country, but due to its structure characteristics and environment in the process of operation,poor durability.In this paper, based on Jiangsu a piled wharf engineering,special to the durability of concrete and steel pipe pile testing,special testing to concrete durability test method are analyzed in detail, and based on test results of engineering,and related Suggestions are given according to the results of the test,the research results of this paper may provide reference for similar projects.

high pile wharf；durability；concrete；steel pipe pile

TV92文獻(xiàn)辨識(shí)碼：B

：1003-8965(2017)02-0004-03

高鵬（1988-），男，本科，助理工程師，主要從事水運(yùn)工程檢測(cè)評(píng)估工作。