葉劍平,沈 超,蔡 越

(1.中交武漢港灣工程設(shè)計研究院有限公司，武漢 430040；2.海工結(jié)構(gòu)新材料及維護加固技術(shù)湖北省重點實驗室，武漢 430040)

雙魚島2#棧橋位于招商局漳州港開發(fā)區(qū)南濱大道東側(cè)，南炮臺南側(cè)，西起南濱大道，東至雙魚島人工島，連接陸島，橫跨內(nèi)海，是重要的陸島連接線。雙魚島2#棧橋采用鋼結(jié)構(gòu)形式，于2011年1月建成并投入使用，在海洋環(huán)境中服役達5年多時間后，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)其橋面系、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)均存在不同程度的病害，特別是下部結(jié)構(gòu)的鋼管樁因受到海水的嚴(yán)重腐蝕，已不能滿足設(shè)計的使用要求。依據(jù)該橋的相關(guān)檢測報告，雙魚島2#棧橋的技術(shù)狀況等級評定為4類，亟需對鋼棧橋進行維修加固處理，以滿足橋梁耐久性要求，并達到設(shè)計要求的10年使用年限。

1 維修加固方案設(shè)計

1.1 下部結(jié)構(gòu)維修加固設(shè)計

在海洋環(huán)境下，鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕條件有兩個：水和氧氣[1]，因此鋼結(jié)構(gòu)腐蝕發(fā)生最為嚴(yán)重的區(qū)域為水位變動區(qū)(波浪區(qū))和浪濺區(qū)[2]。雙魚島2#棧橋的鋼管樁正處于該區(qū)域，相關(guān)檢測結(jié)果表明其鋼管樁銹蝕嚴(yán)重，原設(shè)計壁厚為8 mm，檢測實際厚度大部分在5～7 mm。且鋼管樁存在雙面腐蝕現(xiàn)象，按照鋼材在Ⅲ-F海洋環(huán)境下腐蝕速度為0.2 mm/年計算[3]，5年的腐蝕年限的腐蝕厚度應(yīng)為2 mm左右，理論計算結(jié)果與實際檢測結(jié)果恰好一致。

為達到10年的設(shè)計使用年限，根據(jù)現(xiàn)場實際情況(即鋼棧橋最大水位線在0～3 m范圍內(nèi))以及經(jīng)濟性要求，擬采用鋼套筒包裹鋼管樁并填充水下自密實混凝土的方法，對鋼管樁基進行加固處理[4]。通過比較分析，該方法不僅能夠有效實施加固技術(shù)并達到設(shè)計要求，又能降低施工成本，并將加固費用控制在一定范圍內(nèi)[5]。

1.2 上部結(jié)構(gòu)維修加固設(shè)計

雙魚島2#棧橋的上部結(jié)構(gòu)主要采用了貝雷梁，若貝雷梁斜肋斷裂則采取兩根槽鋼替代；若貝雷梁橫肋斷裂則更換此貝雷片；橋面鋼板破損位置直接進行更換；對所有破損欄桿進行更換并做防腐施工。

2 維修加固施工

2.1 總體施工工藝流程

動工前準(zhǔn)備→封閉棧橋施工區(qū)域、設(shè)立警示標(biāo)志→各部分鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝→下部結(jié)構(gòu)加固維修→上部結(jié)構(gòu)維修加固→橋面系維修加固。

2.2 下部結(jié)構(gòu)加固維修施工

1)施工方案 鋼管樁加固方案為：將鋼管樁區(qū)域的海蠣殼和銹蝕層清理打磨干凈，在鋼管樁周圍焊接環(huán)形φ12螺紋鋼筋；在鋼管樁外面安裝φ900×8 mm套管，套管內(nèi)部周圍焊接環(huán)形φ12螺紋鋼筋；在鋼管樁與套管之間灌注 C35水下混凝土，如圖1所示。

2)施工工藝流程 原鋼管樁表面處理→焊接環(huán)形加強鋼筋→剖開鋼套管→安裝、焊接、就位鋼套管→澆筑水下混凝土→安裝平、斜聯(lián)。

2.3 上部結(jié)構(gòu)加固維修

貝雷梁破損主要為部分貝雷片斜肋、橫肋斷裂以及螺栓等零件缺失。針對橫肋斷裂的貝雷片，在其兩側(cè)各焊接一條與該橫肋相當(dāng)長度的槽鋼來代替；橫肋斷裂的貝雷片進行拆除，并更換新的貝雷片；對缺失零件的位置進行補齊處理。

2.4 橋面系加固維修

橋面鋼板施工采用半幅施工封閉半幅通行的方式。參照設(shè)計圖紙及檢測報告，對橋面鋼板上翹及下陷的病害區(qū)域進行標(biāo)識；先完成左幅更換及焊接，后完成右幅。在焊接左右幅中間接縫期間需對鋼棧橋進行全封閉施工。

3 施工控制要點

1)原鋼管樁表面處理：在低潮水位時，利用鏟刀、電動工具將增大截面范圍內(nèi)的鋼管樁上所附有的海蠣等雜物清理干凈，鋼管樁表面應(yīng)保持光滑、平整；割除下平聯(lián)和斜聯(lián)，割除部位進行打磨；水下部分由潛水員使用水下氣動工具進行。

2)焊接環(huán)形加強鋼筋：加強鋼筋與現(xiàn)有鋼管連接處打磨干凈，在現(xiàn)有鋼管樁外表面按設(shè)計要求焊接加強鋼筋。

3)剖開、安裝鋼套管：將焊接有加強鋼筋的鋼套管剖開，鋼套管卷管過程中形成的內(nèi)應(yīng)力使其自然張開，采用自行研發(fā)的鋼套管合攏裝置進行合攏，最后焊接矯正成型。

4)鋼套管下沉到海床面后，采用高壓水泵沖洗鋼管樁樁底海床的方式使鋼套管下沉至設(shè)計高程。

5)澆筑水下混凝土：灌注水下不離析混凝土C35；混凝土澆注完成后，對鋼管樁腐蝕處的油漆重新進行打磨、涂裝。

6)更換橋面鋼板時，與切割的原則保持一致，縱向需焊接在縱梁上，焊高6 mm，橫向需V型坡口焊接，與相鄰鋼板焊接，焊高6 mm。

4 加固施工效果

對鋼管樁進行包裹鋼套管加固后，新老鋼管樁有效共同受力，對鋼管樁銹蝕嚴(yán)重的水位變動區(qū)(波浪區(qū))和浪濺區(qū)進行了良好的保護，延長了使用壽命，實現(xiàn)了加固的設(shè)計意圖。

5 結(jié) 語

針對鋼棧橋的鋼管樁采用外包鋼套管的方法加固，相比常見的犧牲陽極保護、水下專用重防腐蝕涂料保護、圍堰抽水澆筑混凝土等加固及防腐施工措施，該方法具有施工時間短，對施工環(huán)境要求低，施工成本低等優(yōu)點。雖然施工效果的好壞取決于鋼管樁與套管間的連接情況，但施工中采用交錯環(huán)形φ12螺紋鋼筋，有效保證了鋼管樁和鋼套管得共同受力，補償了鋼管樁因銹蝕導(dǎo)致的厚度不足，并且防止了鋼管樁的繼續(xù)銹蝕劣化，為其他類似的鋼管樁維修加固工程起到一定的借鑒參考作用。

[1] 劉 銳，戴維艾．東營港碼頭工程鋼管樁防腐措施及應(yīng)用 [J]．中國港灣建設(shè)，2008(3)：21-23．

[2] 張英華．湛江港鐵礦石碼頭鋼管樁防腐方案及質(zhì)量控制要點[J]，水運工程，2004(12)：61-63．

[3] 張 侃，郭舟峰．大口徑超長鋼管樁長效防腐技術(shù)及應(yīng)用 [J]，公路，2017(6)：166-174．

[4] 王結(jié)平．在役鋼管樁的防腐維修新方案[J]．設(shè)備管理與維修，2008(8)：14-15．

[5] 盧福海，杜善豐．鋼管樁防腐層破損修補技術(shù) [J]，公路，2006(9)：161-164．