码头混凝土桩基加固维修技术分析

王 涛

(河北港口集团港口工程有限公司，河北省 秦皇岛市海港区 066000)

1.前言

随着时代的变迁，码头在运输行业的地位越来越高。在古代，码头的主要作用就是供人们出行和搬运货物。而如今它在探索海域资源、与外交流以及捍卫领土等方面作用也越来越突出。近年来，随着水运事业的快速发展，码头停泊船只日趋大型化、停泊作业日趋频繁，超载运营和船舶操作失误使码头桩基受损情况时有发生。桩基受损后，应尽快对其进行修复处理，否则，码头的安全性及耐久性均存在隐患。

2.码头的发展、重要性及其破坏特征

古代时码头称为渡头、埠头，是海边、江河边专供乘客上下、货物装卸的建筑物。通常见于水陆交通发达的商业城市。那时码头主要是客运码头和货运码头。客运码头主要是让乘客上船和落船。我们通常见到古装电视剧中的码头就是这种客运码头。货运码头则主要是装卸货物。随着科学技术的进步，交通工具越来越多，但这些新型的交通工具并没有取代码头，相反地促进了码头的发展。邮轮码头、汽车码头、游艇码头、石油码头以及集装箱码头就是典型的代表。近年来，人们加快了对海域资源的开发，在这一开发进程中，码头为人们提供了极大的便利，它们承接着陆地和海洋，连接不同国家或地区，运输着重要的物资，比如石油。

码头的破坏具有如下特征:钢筋混凝土结构比混凝土结构破坏的严重;外海建筑比港内建筑破坏的严重;沿海建筑比内河建筑破坏的严重;南方码头比北方码头破坏的严重;高桩码头比重力式码头破坏的严重;于水位变动区和浪溅区的部位破坏比其它部位严重,浪溅区则更严重。

3.分析混凝土桩基及其常见病害

桩基是由桩和连接桩顶的桩承台组成的深基础或由柱与桩基连接的单桩基础。桩基具有承载力高、沉降量小而较均匀的特点，几乎可以应用于各种工程地质条件和各种类型的工程，尤其是码头在沿海以及软土地区。而钢筋混凝土结构则是最常见的桩基结构。与钢材和木材相比，混凝土或钢筋混凝土抵抗环境作用的能力较强，常被认为是耐久的材料。

然而事实上，混凝土桩基的耐久性并没有人们想象中的那么好。由于材料老化、不良使用条件、环境污染、不当使用方法等的影响，所造成的混凝土腐蚀及其内部钢筋锈蚀问题已成为混凝土结构中的普遍现象，尤其是在码头这种海洋环境下，混凝土桩基能使用的年限远远低于应有的年限。海水的碱性，酸雨，二氧化碳浓度的升高等外在环境严重地影响了混凝土桩基，降低了其结构的使用性和耐久性。近几十年来，许多国家由于混凝土结构耐久性不良引发的工程事故不断发生，由此造成的工程损失和维修费用大大增加。混凝土耐久性已是当今世界性的重大工程问题。

码头混凝土桩基常见的病害主要有两种。第一种是在正常使用情况下出现的病害，由于天气、环境、化学反应等不可抗拒因素，如酸雨频繁、地下水高硫酸盐、CO2浓度增高等，容易出现混凝土胀裂、脱落、钢筋锈蚀等混凝土缺陷，从而影响结构的耐久性。而另一种则是码头被撞击造成的桩基损坏，主要表现为桩基断裂，桩基顶部、水面以下甚至泥面以下的桩基部位都可能出现断裂，严重地影响了结构的安全性。

4 ．码头混凝土桩基受损具体原因

混凝土桩基受损的具体原因主要由以下几类：

混凝土的碳化:混凝土中氢氧化钙与渗透进混凝土中的一氧化碳或其他酸性气体发生了化学反应；

氯离子的侵蚀:氯离子对混凝土的侵蚀是氯离子从外界环境侵入已硬化的混凝土造成的。海水是氯离子的主要来源,北方寒冷地区冬季道路、桥面撒盐化雪除冰都有可能使氯离子渗入混凝土中。氯离子对混凝土的侵蚀属于化学侵蚀,对结构的危害是多方面的,但最终表现为钢筋的锈蚀；

混凝土表层缺陷:主要蜂窝老化、剥落、钢筋外露等；

裂缝:混凝土结构的裂缝是由材料内部的初始缺陷、微裂缝的扩展而引起的；

碱一骨料反应:水泥中的碱和骨料中的活性硅发生反应,生成碱硅酸盐凝胶,并吸水产生膨胀压力,造成混凝土开裂；

还有冻融循环破坏和钢筋锈蚀等。

因钢筋混凝土结构受多种因素影响，往往未到设计使用年限,就会发生了不同程度的破损。如不及时采取有效的维修措施,将造成较大的经济损失或重大安全责任事故。通过一些技术手段，对码头结构进行维修加固，使码头结构恢复原有设计承载能力和具备靠泊更大等级船舶的能力，才能保障港口运行的安全。

5.码头混凝土桩基加固维修技术

码头易受损的部位就是混凝土桩基，因此码头的加固维修主要就是为对混凝土构件破损的修补。分为非耐久修补和耐久修补。非耐久性修补主要为由于施工遗留的混凝土缺陷、温度应力等引起的裂缝进行修补。有封缝材料、化学灌浆、聚合物水泥砂浆、立模浇筑混凝土、喷射混凝土等多种方法。而耐久性修补就比较复杂。首先要对破损情况进行等级划分，然后根据结果对不同的等级采用不同的技术和方法。维修、加固工程一般均会涉及到对原结构的承载力加固提高。加固方法主要有加大截面加固法、外粘型钢加固法、粘贴钢板加固法和粘贴碳纤维复合材料加固法等。在这几种方法中，最主要的是碳纤维布加固法。这是一项新兴的结构加固技术，具有高强高效、施工便捷、具有极佳的耐腐蚀性能和耐久性能的特点。

除此之外还要注意钢筋的锈蚀问题。目前针对钢筋混凝土主要的防护措施有如下几种：高性能混凝土，掺硅灰、粉煤灰、矿渣等超细矿物掺合料，并与适当的外加剂相结合，最大限度地提高混凝土的密实性；适当增加混凝土对钢筋的保护层厚度；最大限度地减少混凝土微观、宏观裂纹，采用合理养护、温度控制及纤维混凝土、聚合物改性混凝土等技术措施； 钢筋防护层或改变材质，采用环氧涂层钢筋、镀锌钢筋、耐蚀钢筋、不锈钢钢筋等技术措施；钢筋阻锈剂；化学保护，主要采用阴极保护及电化学除盐、电化学重新碱化等技术措施； 混凝土表面涂覆盖层、渗透层、封闭层、隔离层、水泥基聚合物砂浆层等。

6.结束语

本文主要从码头的重要性、混凝土桩基、桩基受损原因及维修加固技术等方面进行分析，着重地讲述了混凝土桩基受损原因，提出了一些实用的维修加固方法，有一定的经济和实用价值。

[1] 郑全平,钱七虎,周早生,胡金华,徐加先. 钢筋混凝土震塌厚度计算公式对比研究[J]. 工程力学. 2003(03)

[2] 郑全平,周早生,钱七虎,胡金华. 防护结构中的震塌问题[J]. 岩石力学与工程学报. 2003(08)