化学植筋法在海上靠泊构件埋件修复中的应用

张强林 张祥龙 吴衍剑

（中国电建集团福建省电力勘测设计院有限公司 福建福州 350003）

0 引言

高桩承台基础是目前海上风电工程应用较多的基础型式之一，基础一般设置有1 套顶靠和1 套侧靠共2 套靠泊系统供运维人员上下使用。靠泊系统下部通过2～3 个抱箍与钢管桩紧紧固定，上部与承台浇筑时提前埋设的钢板可靠焊接。高桩承台基础带靠泊构件照片如图1 所示。施工时靠泊构件的安装一般先吊至预定位置，上部先与预埋钢板进行焊接，下部则趁潮水位安装桩上固定抱箍。

图1 高桩基础靠泊构件照片

受海上风浪条件恶劣影响，某海上风场一机位的高桩承台基础靠泊构件在仅仅与上部埋件进行了焊接时即有船只违规停靠，造成了靠泊构件脱落，连带承台预埋钢板也被拔起，预埋件埋筋被拉断，但连接部位承台混凝土完好，埋板周边仅部分承台表层混凝土脱落，现场照片如图2 所示。靠泊构件打捞后经检查发现主体结构无质量问题，仅需将与承台连接焊接段钢管（此连接段钢管一端与承台埋件焊接，一端与主体结构间通过法兰连接）替换后仍可以继续使用。因此本次处理的主要内容即设法在承台上原埋件位置继续设置可靠钢板埋件即可。

图2 现场照片

考虑现场条件及海上施工难度，经过多种方案比选，最终确定在原埋件位置通过化学植筋法植入带肋钢筋固定埋板的方案，此法对承台混凝土的损伤也足够小。本文即对此次的化学植筋法进行了介绍，以期通过本次应用，为后继其他海上工程应用时提供一定的参考。

1 化学植筋法

化学植筋法是在原有建构筑物上通过钻设小孔、灌注化学胶体、插入植入筋、固化养护等，通过植入筋体将加固物与原有建构筑物进行可靠连接。化学植筋法在陆上既有建筑结构加固改造中常用［1］，港口码头靠泊改造也有但不多［2］，海上应用尚未见到。

2 化学植筋设计

靠泊构件埋件原设计的预埋筋为带肋钢筋，直径25 mm，含弯折段总长为1 000 mm，材质三级钢，而承台混凝土为C50混凝土。

2.1 植筋选型

根据规范［3］第15.1.1 条，植筋所用的筋体可用带肋钢筋和全螺纹螺杆两种。根据施工现场条件（现场各直径的带肋纹钢筋多，而全螺纹螺杆需新购置），本次植筋采用带肋钢筋，材质、直径同原埋件预埋筋。植筋体的一端加工成带螺纹样子，便于与新上钢板通过螺母、垫片等固定。

2.2 植筋布置

原埋件板平面尺寸为700 mm×700 mm，共布设9 根钢筋，锚筋间距约250 mm。本次锚筋布设位置既要避开承台混凝土侧壁钢筋及原预埋筋的位置，又要与靠泊构件连接钢管及加强肋焊接方便，还要考虑海上施工不便需尽量减少钻孔深度节省作业时间。

结合本基础靠泊构件单个埋件的受荷特点分析，最终确定锚筋布设方案如图3 所示，共布设植筋12 根。

图3 锚筋布设方案图

2.3 植筋长度

本锚固承台基础混凝土强度等级为C50，植筋直径为25 mm，植筋胶为A 级胶，根据图4 布置计算，本次植筋间距最小176 mm（约7 d），植筋边距100 mm（约4 d）。

本次施工主要为海上环境，各孔位一次钻完，最后统一注胶及植筋，故混凝土孔壁潮湿影响系数取1.1。

施工温度不超过60 ℃，故使用环境影响系数取1.0。

根据规范［3］第15.2.2 条计算公式，按不利情况计算植入筋体的锚固长度约620 mm。考虑施工环境、施工质量、结构重要性程度等综合因素，结合文献［1］的试验研究成果，最终确定本次植筋体植入段长度为750 mm。

2.4 植筋施工

植筋施工工序同陆上常规植筋施工工序方法类似，主要为搭设施工平台、定位放线、钻孔、清孔、填胶、植筋及固化养护等。

（1）搭设施工平台。由于本次埋件修复是在海上作业，且在圆形承台侧壁上钻孔植筋。根据现场条件借助基础承台顶面进行固定，两侧下垂爬梯，两爬梯下端搭设钻孔植筋临时施工作业面。

（2）定位放线。考虑被撞掉靠泊构件的主体结构仍可使用，本次仅需在原预埋件位置原位新固定一钢板即可。因此本次新上钢板的定位中心、埋设方位均与原预埋件一致，相关植筋孔位根据相对埋件中心根据图2 来确定。

（3）钻孔施工。原植筋孔位布设位置未考虑与承台侧壁周边钢筋布置碰撞情况，实际钻孔前先利用探筋仪等手段对拟钻孔位附近的钢筋分布进行探明，如与钻孔有影响则对孔位进行微调。

考虑所植钢筋直径为25 mm，本次钻孔直径定为32 mm，采用与钻孔直径一致的常规水钻进行钻孔。考虑到后期对新上钢板的固定，钻孔过程中要求钻孔基本垂直基础承台侧面，深度偏差控制5 mm 以内。钻孔孔位混凝土芯样如图4 所示。

图4 孔位混凝土芯样图

（4）清孔。采用高压气体将每个孔位清理干净，同时也使用长条毛刷、吹气筒等仔细清孔并重复几次，以保证孔内清洁。

（5）灌胶及植筋。通过专用的注胶枪从孔底位置开始灌胶，预估灌胶位置约为孔深1/3 时开始进行旋转插筋，确保能达到孔底并微调复核植筋位置以保证基本处于孔心位置后，沿顺时针或逆时针进行单向旋转多次，以保证胶体能与钢筋及混凝土孔壁粘结密实。如旋转插筋后孔外有植筋胶流出，说明孔内充实饱满。

（6）固化养护。植筋后为保证植筋质量，建议按植筋胶的建议固化时间来等待胶体固化，同时植筋后应尽量减少外界扰动，避免对胶体固定造成破坏，影响施工效果。本次修复加固是考虑所有植筋孔位全部钻孔完毕后统一注浆植筋，胶体固化时间为3 d。同时由于所处环境为海上强腐蚀性环境，植筋外漏段也进行了覆膜保护。

2.5 新上钢板加工

植筋施工期间，提前按原埋件钢板大小加工钢板，并在对应位置开穿筋孔，垫片及配套螺母等也相应提前备好，以便后期胶体固化完成后紧固钢板使用。

2.6 新上钢板固定

新上钢板固定施工前需清除原埋件附近混凝土并整平，以便后续钢板的埋设施工。

考虑到承台基础为圆弧面，为保证固定钢板能同原混凝土面紧密契合，对与埋件钢管面的交接混凝土进行凿毛处理。新上钢板固定后，在对两者之间的缝隙用高强灌浆料进行充填密封，以保证交接面的连接可靠。

2.7 现场防腐处理

后期了解现场情况得知，植筋锚固钢板及靠泊构件施工一切正常，同时在对钢板、垫片及锚筋在进行海上常规防腐外，还设置了保护帽（类似于金属小盒子套在锚筋、垫片外，同时小盒子周边也与钢板进行了点焊）对连接位置进行了保护。

3 结论

针对某海上风场风机基础的靠泊构件，在尚未安装完成时意外被撞落于海中，承台上的连接预埋件被拉脱，预埋筋被拉断，而靠泊构件主体完好。根据搜集到的资料，提出通过化学植筋法在原埋件位置重新埋设钢板，而后对靠泊构件正常施工的方案。从实际施工过程来看，此化学植筋法固定埋板的处理效果较好，也便于施工，可以供其他海上风场工程做参考。