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        南昌某集裝箱碼頭灌注樁修復技術方案研究及應用

        2023-01-07 06:42:14錢偉曹宏生
        中國水運 2022年12期
        關鍵詞:套筒灌注樁碼頭

        錢偉,曹宏生

        (1.南京瑞迪建設科技有限公司,江蘇 南京 210029;2.南京水利科學研究院,江蘇 南京 210024)

        灌注樁具有承載力大、施工方便、對四周其他建筑物影響較小等特點[1],被廣泛應用于港口碼頭結構中。但其對施工質量控制要求較高,施工過程控制不當,容易造成塌孔、縮孔、鋼筋籠偏位等缺陷,缺陷大部分存在于泥面以下,不易被發(fā)現(xiàn),給碼頭結構留下安全隱患。當由于某些原因,造成原泥面以下灌注樁被部分暴露出來后,因使用條件的變化樁身缺陷裸露若不及時處理將會影響碼頭結構安全。因此,對缺陷灌注樁進行修復研究是必要的。

        本文對目前碼頭工程中常用的樁基修復方法進行總結,并以南昌某集裝箱碼頭灌注樁修復為例,針對不同區(qū)域破損灌注樁,提出相應的修復措施,且已成功應用實施,修復效果較好,為今后類似灌注樁修復提供參考。

        1 常用樁基修復方法

        1.1 擴大截面法

        擴大截面法通過在樁基破損位置搭建固定模板再澆筑高于原混凝土強度等級的混凝土,恢復樁基原有尺寸或擴大截面尺寸,達到樁基修復的目的。該方法常用于樁頂連接處,具有加固效果好,施工工作面小等優(yōu)點,但該方法受水位影響較大,大多應用于樁基水上部分的修復。

        1.2 復合纖維材料包裹法

        復合纖維材料包裹法通過在樁基破損位置包裹復合纖維材料的方法進行樁基修復。該方法常用于受損程度較輕的混凝土樁,比如存在輕微裂縫的混凝土樁等,具有耐腐蝕,不增加樁身自重和截面尺寸,對施工設備要求低,施工速度快等優(yōu)點[2-4],但由于復合纖維粘貼膠水下不易固化,一般應用于水上樁基修復。

        1.3 玻纖套筒加固法

        碼頭混凝土樁基出現(xiàn)混凝土脫落、鋼筋裸露等缺陷時,可采用玻纖套筒加固法進行修復。該方法主要由高強環(huán)氧灌漿料或水下水泥基灌漿料和玻纖套筒組成,玻纖套筒作為模板,在模板和原樁基間填充高強環(huán)氧灌漿料或水下水泥基灌漿料,共同形成樁基修復系統(tǒng)。該方法具有耐腐蝕,自重小,施工便利等優(yōu)點,且對水不敏感,可用于水下樁基的修復[4]。

        1.4 鋼套筒壓力灌漿加固法

        鋼套筒壓力灌漿加固法采用外套鋼套筒作為模板,并壓力灌入高強水泥基灌漿料,形成鋼管混凝土樁與原有樁基共同受力體系。該方法既充分利用了鋼套筒的模板功能,又利用了鋼套筒的承載力,通過空腔內高強灌漿料可使鋼套筒和原有樁基有效連接為整體,加固效果顯著。缺點是鋼套筒自重較大,施工相對不便,且鋼套筒需額外防腐,耐久性差[5-6]。

        2 工程實例

        2.1 工程概況

        南昌某集裝箱碼頭位于贛江左岸,為1000 噸級貨船碼頭,泊位長度為200m,總寬度為48.8m,分為前平臺和后平臺,其中前平臺寬39.15m,后平臺寬9.65m。碼頭結構型式為高樁框架結構,共34 榀排架,前平臺每榀排架下設6 根Φ1200mm 灌注樁;后平臺每榀排架下設2 根Φ1200mm 灌注樁。

        根據(jù)檢測結果,碼頭前沿三排灌注樁樁身部分裸露,裸露部位出現(xiàn)混凝土保護層破損、鋼筋銹蝕等現(xiàn)象。典型樁基受損情況見圖1。

        圖1 樁基破損情況

        2.2 樁基缺陷原因分析

        碼頭前沿河床連年下切導致水位大幅下降,為滿足船舶??啃枰?,港池需根據(jù)水深要求進行浚深處理,港池浚深后,碼頭下方岸坡塌陷形成了高邊坡,導致現(xiàn)有碼頭前沿三排樁基自由長度增加較多,樁基原泥面以下部分出現(xiàn)了不同程度的裸露,原先因塌孔、縮孔、鋼筋籠偏位等因素造成的樁身缺陷已影響到碼頭結構的安全性和耐久性。

        2.3 修復方案

        碼頭前沿第一排灌注樁裸露樁身缺陷部位大部分常年位于水位以下,第二排、第三排灌注樁裸露樁身缺陷部位枯水季節(jié)位于水面以上,具備干地施工條件,但碼頭下方施工空間有限,大型船機設備無法進場。因此,樁基修復方案需要綜合考慮施工便利性和工程經濟性。

        為有效修復灌注樁裸露樁身缺陷,滿足樁基使用要求,修復范圍應延伸至現(xiàn)狀泥面以下500mm 左右。據(jù)此,根據(jù)現(xiàn)有修復加固技術和新材料,經綜合比選,結合灌注樁所處位置,采用兩種不同的修復方法:第一排灌注樁裸露樁身缺陷修復方法采用鋼套筒+玻纖套筒+高強水下水泥基灌漿料法,施工水位以下部分采用鋼套筒作為模板,施工水位以上部分采用玻纖套筒作為模板,通過灌注水下水泥基灌漿料,可實現(xiàn)水下施工,無需打設鋼板樁圍堰,節(jié)省造價。第二排和第三排灌注樁裸露樁身缺陷修復枯水期具備干地施工條件,采用玻纖套筒+普通水泥基灌漿料方法,玻纖套筒作為模板,為節(jié)省造價,此處將水下水泥基灌漿料更換為普通水泥基灌漿料,同樣能夠達到灌注樁耐久性修復的目的。

        2.3.1 鋼套筒+玻纖套筒+水下水泥基灌漿料聯(lián)合法

        該方法應根據(jù)當?shù)囟嗄晁馁Y料,確定合適施工水位,確??菟竟?jié)完成施工。該方法主要修復步驟如下,修復示意圖見圖2。

        圖2 鋼套筒+玻纖套筒+水下灌漿料法示意圖

        (1)裸露樁身表面采用高壓水槍沖洗表面松散混凝土;

        (2)彈線定位,進行植筋鉆孔,植筋位置若遇沖突可適當調整;

        (3)植筋鉆孔完成后,進行洗孔注膠,植入鋼筋,并進行現(xiàn)場錨固承載力檢驗;

        (4)綁扎焊接箍筋;

        (5)樁周采用船機或高壓水槍配合水下開挖基槽;

        (6)樁周基槽開挖完成后回填中粗砂至設計泥面高程;

        (7)船機配合葫蘆現(xiàn)場拼接鋼套筒,為方便安裝,鋼套筒可分為1.5m 一段,拼接完成后,鋼套筒沉入中粗砂約300mm;

        (8)鋼套筒安裝完成后,安裝玻纖套筒,頂部灌注水下水泥基灌漿料;

        (9)灌漿完成后,按要求進行養(yǎng)護,頂部采用聚合物水泥砂漿封堵、抹平。

        2.3.2 玻纖套筒+普通灌漿料聯(lián)合法

        該方法主要修復步驟如下,修復示意圖見圖3。

        圖3 玻纖套筒+普通灌漿料法示意圖

        (1)裸露樁身表面采用高壓水槍沖洗表面松散混凝土;

        (2)樁周采用人工開挖基槽,開挖完成后采用50mm 厚水泥砂漿打底;

        (3)安裝固定玻纖套筒,頂部灌注普通水泥基灌漿料,按要求養(yǎng)護后,頂部采用聚合物水泥砂漿封堵、抹平。

        2.4 修復效果

        樁基修復工程需結合贛江枯水期施工,工程河段水情復雜,樁基修復工程量大,碼頭下方施工空間有限,大型船機設備無法進場,施工條件不佳。修復方案充分考慮了施工的可行性和便捷性,如為便于鋼套筒吊裝,鋼套筒采用現(xiàn)場分段拼裝的方式,又如為便于鋼套筒沉放至設計標高且不能漏漿,采用先開挖基槽后回填中粗砂的方式等,最終確保了樁基修復按期保質保量順利完工。圖4 為施工完成后效果照片,可見灌注樁裸露樁身缺陷問題已全部解決,觀感較好,達到了樁基耐久性修復目的。根據(jù)樁基修復施工期碼頭沉降位移監(jiān)測結果,碼頭未出現(xiàn)異常情況,結構安全,處于穩(wěn)定狀態(tài)。

        圖4 樁基修復效果圖

        3 結語

        目前水運工程混凝土樁基修復方法主要有擴大截面法、復合纖維材料包裹法、玻纖套筒加固法、鋼套筒壓力灌漿法等,每種方法都各有優(yōu)勢和劣勢,需根據(jù)工程特點靈活選用,揚長避短,選擇最合理最經濟的修復方案。本文以南昌某集裝箱碼頭灌注樁修復為例,針對灌注樁所處不同區(qū)域,環(huán)境條件的不同,分別提出了鋼套筒+玻纖套筒+高強水下水泥基灌漿料聯(lián)合法和玻纖套筒+普通水泥基灌漿料聯(lián)合法,并成功應用實施,取得了良好工程效果,可為今后類似樁基修復設計提供參考。

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