宁波某散货码头修复加固技术方案

范平易，曹宏生＊，周凤妍，江世海

（1.南京水利科学研究院，江苏 南京 210024；2.南京瑞迪建设科技有限公司，江苏 南京 210024）

对于高桩码头而言，由于下部为透空式结构，上部是梁板结构，在长期处于海浪侵蚀环境的情况下，高桩码头的结构更容易受到破坏[1],同时由于使用年限较长，老码头结构出现锈蚀和变形等情况，都会使得码头承载能力降低，影响码头的正常使用。因此，对于海港中高桩码头的结构进行检测评估，并对于受破坏结构进行修复加固，提高码头承载力、适应现有水运环境是十分有必要的，相对于重新建造新码头，可以节省资金与人物力投入，在经济方面也具有较大优势[2]。本文以宁波某2000 吨级散货码头为例，探讨高桩码头结构修复与加固的设计方案。

1 工程概况

本工程位于宁波市北仑区，码头靠泊等级为2000吨级，码头平台长94m，宽12m，顶面高程5.0m。采用高桩梁板式结构，排架间距5.0—8.5m，每榀排架布置2 根Φ1000mm 钢护筒嵌岩灌注桩，上部结构采用现浇桩帽、现浇联系梁、现浇纵梁和现浇面板结构；引桥采用高桩梁板式结构，基础采用2 根Φ1000mm 钢护筒嵌岩灌注桩，上部结构采用现浇横梁和现浇面板结构；系缆墩采用重力式结构，墩台平面尺寸4.0m×4.0m，厚2.0m，顶面高程5.0m，基础为已有的抛石护岸。码头平面布置图如图1 所示。

图1 码头平面布置图

2 码头结构破损情况

对码头各部分各类构件进行检测评估后发现：码头面板出现36 条裂缝，且大部分上下贯穿；除了1#排架的LXL1 外，其余12 个排架的下层横向联系梁LXL1 中间开孔处及两侧附近均出现2～3 条U 型裂缝，超过20%的梁体轻度损坏。钢套筒表面锈蚀，尤其是泥面附近严重锈蚀。橡胶轮胎护舷局部破损，锚链锈蚀。除了以上破损外，其余构件未见明显破损，桩帽、基桩外观基本完好，构件表面平整、棱角分明。部分结构破损如图2-图3 所示。

图2 2#排架LXL1 中间3 条U 型缝

图3 轮胎护舷局部破损，锚链锈蚀

对码头上部结构构件和桩基进行评估验算后发现，码头下层横向联系梁、中纵梁的承载力不满足规范及使用要求，边纵梁纵向受力钢筋的配筋率不满足规范规定的最小配筋率要求。桩基承载力满足规范要求。对混凝土强度、碳化深度、混凝土中氯离子含量及分布、钢筋腐蚀电位等进行检测，均满足设计要求[3]。

综上所述：该码头安全性等级为C 级，使用性等级为D 级，耐久性等级为C 级。

3 码头结构修复方案

3.1 维修加固方案选择

本码头设计使用年限为10 年，本次维修加固设计主要解决安全性和使用性问题，针对检测评估报告确定的码头下层横向联系梁、中纵梁的承载力不满足规范及使用要求，边纵梁纵向受力钢筋的配筋率不满足规范规定的最小配筋率要求等问题作如下处理[4]：

（1）由于码头下层横向联系梁正截面受弯承载力与弯矩设计值相差较大，常规方法中除了加大截面加固法适用以外，其他的方法如外粘型钢加固法、粘贴钢板加固法、粘贴碳纤维复合材料加固法均已不适用。考虑到下层联系梁位置低，易受到潮水影响，且码头上部没有横梁结构，不利于承受船舶荷载等水平力，本次设计采用紧贴面板底部新增连接前后桩帽的横梁，通过对其裂缝进行处理，并作适当的加固，提高其耐久性。

（2）码头中纵梁由于正截面受弯承载力约是弯矩设计值的75%，可选择的加固方法相对比较广，考虑中纵梁也处于面板底部，本次设计采用加大截面加固法，可以与新增横梁一并施工较为方便。

（3）码头边纵梁存在纵向受力钢筋的配筋率不满足规范规定的最小配筋率要求，本次设计采用在梁底粘贴碳纤维布的方法，达到规范要求。

（4）码头面板的大量裂缝，且大部分上下贯穿，这些裂缝属于施工期收缩裂缝，产生的原因是码头面板未设置分段缝，且切缝位置不合理，虽不影响结构安全，但会影响结构耐久性，裂缝修补时不能将其结合成整体，以免不能适应后期的热胀冷缩变形，因此本次设计采用柔性材料填充的方法。

3.2 维修加固方案

（1）码头下层联系梁修复。经核算，联系梁正截面受弯承载力不满足规范及使用要求。对下层联系梁上的裂缝，采取封闭方法和注射法（化学灌浆法）进行处理。根据裂缝宽度的不同，宽度不大于0.3mm 的裂缝采用封闭法修补，宽度大于0.3mm 的裂缝采用注射法修补。裂缝修复完成后，梁底和跨中区段梁侧粘贴两层碳纤维布加固。在紧贴面板底部新增连接前后桩帽的横梁，横梁与原桩帽之间采用C28mm 植筋连接，钢筋绑扎模板立设后，通过从码头面板上开孔灌注混凝土，为保证新老混凝土结合良好，新浇梁体与面板接触沿线每隔300～400mm 左右设一注浆孔，采用0.4MPa 压力灌浆（水泥净浆）。加固后下层联系梁不再作为主要受力构件使用。

（2）中纵梁结构加固。经核算，中纵梁正截面受弯承载力、受剪承载力不满足规范及使用要求。中纵梁加固采用加大截面加固法。考虑码头面皮带机廊道基础位于码头面板中部偏岸侧，本次设计紧贴中纵梁岸侧和面板底部加大梁截面，宽500mm，高1000mm，梁底标高+3.4m。混凝土采用C45 微膨胀混凝土，纵向受力钢筋和箍筋均采用HRB400 级钢。与本次加大截面混凝土接触的原构件（面板、中纵梁）混凝土表面需凿毛，并清理干净。钢筋绑扎模板立设后，通过从码头面板上开孔灌注混凝土，为保证新老混凝土结合良好，新浇梁体与面板接触沿线每隔300～400mm 左右设一注浆孔，采用0.4MPa 压力灌浆（水泥净浆）。

（3）边纵梁结构加固。经核算，边纵梁纵向受力钢筋的配筋率不满足规范规定的最小配筋率要求。本次设计采用在梁底粘贴两层碳纤维布加固，达到规范规定的最小配筋率要求。

（4）码头面板维修方案。经核算，面板承载力满足规范及使用要求，但码头面板出现了大量裂缝，主要是由于面板较长，未合理设置伸缩缝所致。本次设计在码头面板裂缝开展位置，用开槽工具沿裂缝走向开出宽度约20mm，深度约30mm 的U 型槽；使用环氧类材料SIKA 31 灌入U 型槽内。该材料可保持良好的流动性使填充料依靠自重渗入缝隙内，并在裂缝上部存有不超过5mm 的高差。

4 结语

码头结构关系到使用安全和经济效益，对于易受锈蚀和水运环境发生改变的老旧码头要进行定期检查，及时发现码头结构的破损并进行修复。本次工程对于码头结构中码头下层横向联系梁、中纵梁的承载力不满足规范及使用要求，边纵梁纵向受力钢筋的配筋率不满足规范规定的最小配筋率要求等问题采用新增横梁、加大截面加固法、梁底粘贴碳纤维布法、柔性材料填充法等进行修复和加固，提升码头承载力，使其满足规范及安全使用要求。