关于码头结构加固修复的设计方法

王伟霞

摘 要：随着一些老码头使用年代久，相当部分码头已经出现了损坏。本文以嘉达港务南通有限公司码头为例，首先对码头结构存在的问题进行了分析，并对问题出现的原因进行了分析，然后针对存在的问题提出了相应的加固修复措施，取得了良好的修复加固效果，为类似工程积累了参考经验。

关键词：码头结构 加固修复 伸缩缝

1.工程概况

嘉达港务南通有限公司码头位于南通市经济开发区，码头地处南通长江狼山港下游7km，位于海、江、河汇集之处。嘉达港务南通有限公司码头为7万吨级码头，结构为传统的高桩梁板结构，平台长361m。2013年8月，嘉达港务南通有限公司在生产过程中发现最下游分段发生较大位移、第一分段与第二分段伸缩缝错位严重、钢轨扭曲现象。为了解码头现状，确保码头的安全使用。嘉达港务南通有限公司委托检测单位于2013年11月20日～24日对码头进行了现场检测。经过检测分析的结论及设计单位计算分析的结论，码头目前未发生整体性结构的破坏，在修复加固码头损坏构件后能使码头恢复原有的使用功能，故需对码头的加固修复进行探讨。

2.存在的问题以及原因

2.1存在的问题

（1）码头结构外观问题。码头外观主要缺陷为横梁破损、裂缝；纵向梁与横梁接触部位斜向裂缝；桩身裂缝。

（2）码头轨道存在的问题。伸缩缝位置轨道弯曲变形、啃轨、损坏及轨道处混凝土破损。

（3）码头伸缩缝存在的问题。第一分段与第二分段错位6.1cm；9月1日错位缩小为4.3cm；11月20日错位缩小为2.3cm，其他分段基本无明显错位，码头此处伸缩缝破损。

2.2原因分析

2.2.1针对横纵梁及桩基的裂缝及破损的原因分析

①码头面超载引起的裂缝，一般是由下往上发展，下大上小的裂缝，裂缝方向一般与梁纵轴垂直。

②基桩的不均匀沉降引起的裂缝，主要出现在桩顶反弯点，多垂直于梁纵轴。

③剪切裂缝一般位于靠桩附近的梁端出现的斜裂缝。

④桩基使用过程中，前沿挖泥疏浚、土坡蠕动、船舶频繁撞击或因操作不当及恶劣天气导致的撞击力等水平力过大，引起码头变形时发生局部变位而产生桩基开裂。

2.2.2 轨道系统存在的问题

①轨道的接口存在的问题。起重机轨道是将钢轨利用板连接到一起的，由于各个钢轨之间会存在一些接口，起重机从接口处通过后会产生比较强烈的振动，机轨道是采用板将一段段的钢轨连接起来的，钢轨与钢轨之间有一个空隙大小不等的接口，反复振动会导致固定螺栓产生松动，将钢轨接口下部的混凝土层压碎，使钢轨产生下沉，在两个轨道接口位置会产生错开、高低不一等情况。

②压板问题。轨道压板是在锚固螺栓上进行固定的，在起重机行走过程中会有比较大的侧向力传递到混凝土基础上，一旦侧向力过大，会破坏混凝土，并导致螺栓出现松动的情况。

③伸缩缝破坏。由于码头变形累计增加，原伸缩缝所能吸收的变形量无法满足实际的变形，因此导致了伸缩缝处不同程度的挤碎开裂；护边角钢的脱落导致大车频繁行走时对面层边缘损坏。

3.详细修复方案设计及加固设计

3.1修补

（1）裂缝宽度<0.15mm时，选用封闭法修补，对于裂缝槽深度超过30mm和，宽度超过20mm的U 型凹槽，要先将U型槽中的油污和松散层清理干净，一次或分次压入U形槽内使其高出槽面，并抹平修整。

（2）使用化学灌浆法对≥0.15mm的裂缝进行修补，将混凝土裂缝中的疑物和松散物清理干净，然后将注浆嘴布置好，注浆嘴之间的间隔距离为500mm，注浆嘴埋设时，先利用钻孔法对裂缝两侧进行成孔，使用密封胶垫对灌浆嘴进行密封，浆液固化后，将灌浆嘴拆下，然后修补混凝土面。

（3）对于水下的裂缝及局部破损，凿除局部破损部位表层生物、松散混凝土和其他不牢附着物至露出坚硬部分，表面使用压力超过20MPa高压水进行冲洗，然后进行下包覆层的涂抹作业。

3.2加固

（1）对出现裂缝的梁修补后选用外贴碳纤维布进行加固，碳纤维选用聚丙烯腈基12K或12K以下的小丝束纤维，性能指标见表1。

（2）扩大截面法进行加固。对破损严重的梁采用加大截面、立模浇筑混凝土进行加固。现将破碎位置的混凝土凿除，当坚硬位置漏出以后，利用高压水浆混凝土面冲洗干净。加筋、立模浇筑混凝土，在新老混凝土界面需涂界面粘结材料，混凝土浇筑后在常温下用淡水潮湿养护15天。针对露筋的部位，凿除混凝土后，钢筋进行除锈至St2级，用高压淡水冲洗钢筋及混凝土表面，加筋、立模浇筑混凝土，在新老混凝土界面需涂界面粘结材料。

对于桩基裂缝及桩头破损均采用加大截面、立模浇筑混凝土的方法进行加固。首先将原混凝土面需凿毛、冲洗并涂界面粘结材料，对于水下部位采用水下不分散混凝土进行浇筑。桩头破损露筋部位，钢筋需进行除锈处理。根据本工程情况本工程新老混凝土的界面粘结材料可选用丙乳水泥浆。

3.3轨道的修复

轨道修复过程中，首先将钢轨拆下、更换损坏部位并调直、对钢轨下面的轨道梁基础修复、使用GANTRAIL柔性钢轨固定技术加固。对于锈蚀和松动的锚固螺栓，只需要采取相应的加固措施即可，而且这样可以从根本上解决起重机轨道问题。进行施工时，要先拆下旧钢轨，并对损坏的钢轨进行调直或更换。将旧胶垫板拆除，凿除轨道槽多余的混凝土，处理原预埋螺栓，将钢垫板安装好。使用调平螺栓调整到设计的标高后，将GANTRAIL压板底座焊接后，然后将胶泥灌入，并将GANTRAIL胶垫板铺设好，然后安装钢轨并进行焊接。

3.4伸缩缝的修复

（1）在面层裂缝多的区域及破损的区域，根据现场情况测量面层裂缝及破损的范围，将此范围内的面层凿除，重新浇筑混凝土。

（2）对于伸缩缝处比较大的空洞，先进行凿除松散混凝土至露出坚硬部位，对于露筋部位应露出锈蚀钢筋，凿除混凝土的范围延伸至钢筋未锈蚀处，对锈蚀钢筋除锈至St2级，若钢筋锈蚀严重则采取补焊钢筋的方式，然后采用高压淡水冲洗钢筋及混凝土表面并涂界面粘结材料，再重新浇筑混凝土。

（3）以本文中工程为例，码头原伸缩缝宽度为20mm，此次修复过程中将码头伸缩缝加宽至40mm，缝内采用低发泡聚乙烯塑料板填充。

（4）已损坏的角钢一律更换。

4.结论

综上所述，针对目前一些老码头存在的缺陷问题，在老码头未发生整体性破坏的大前提下，可以通过对梁、桩基及破损构件采取加固修复的方法以达到恢复老码头原使用功能的要求，从而保障码头的安全使用。本码头工程经过加固处理后，取得了良好的加固效果，码头功能达到了原有的功能要求，提高了码头的使用安全性和经济效益，具有一定的借鉴参考价值。

参考文献：

[1]JTS 167-1-2010.高桩码头设计与施工规范[S].北京：人民交通出版社，2010.

[2]JTS 311-2011.港口水工建筑物修补加固技术规范[S].北京：人民交通出版社，2011.