某码头工程PHC管桩及横梁裂缝加固补强施工方案

￡０Ｗ　ＣＡＲＢ０ＮＷＯＲＬＤ　２０１４／１０　交通环保　某码头工程ＰＨＣ管桩及横梁裂缝加固补强施工方案　曹庆农（中铁港航局集团第一工程有限公司，广东广州５１０６６０）　【摘　要】盐城港某码头工程在施工阶段因受船舶撞击，造成两个排架的ＰＨＣ管桩和现浇横梁受到不同程度的损伤。通过对受损排架ＰＨＣ管　桩全部进行检测及综合评定，确定其受损程度，并以此为依据采取合理、有效、安全、经济的加固措施进行修复，使其满足码头使用功能需要。　【关键词】ＰＨＣ管桩；横梁ｉ裂缝；加固；方案　【中图分类号】Ｕ４４５．７．．２　【文献标识码】Ｂ　【文章编号】２０９５—２０６６（２０１４）２０—０３１３—０３　随着社会经济的发展，高桩码头在临海码头建设中得到了　２　ＰＨＣ管桩及现浇横梁裂缝检测　广泛的应用。在其施工或使用过程中．由于船舶撞击造成底部　２．１检测内容　ＰＨＣ管桩及上部横梁出现裂缝．影响了高桩码头的正常使用。　２．１．１基桩完整性　本文通过对盐城地区某码头ＰＨＣ管桩及横梁裂缝检测、评定　对Ｙｌ１９排架及Ｙ１２０排架１１根基桩，采用既有结构基　及加固处理方法进行简要介绍．以供以后类似情况进行参考。　桩桩身完整性检测法结合基桩外观检查，来评定桩身完整性。　１工程概况　盐城某码头引桥长１５００ｍ．宽１８ｍ。为增加引桥的纵向　２．１．２外观检查　刚度．每４跨布置１榀６根ＰＨＣ桩的排架，其中２对纵向叉　桩　引桥上部结构为现浇横梁、叠合预应力空心大板。如图ｌ　所示　对Ｙｌ１９排架及Ｙ１２０排架全部基桩水上部分、基桩与墩　台连接处及墩台的缺陷位置进行拍照、记录和描述，并且对主　体构件进行外观劣化度等级评定。　２．２检测仪器　９　９　（１）ＲＳ１６１６Ｋ（Ｓ）桩身完整性检测仪，编号：ＸＢ０１２１０—２１；　（２）ＲＳ—ＣＫ电子裂缝测宽仪，生产厂家：武汉沿海，编号：　７４２９０１－０２；　船一一…　一一～…册一…瓤　ｌ斗．　（３）数码相机。　２．３检测方法及结果　桩身完整性检测：　（１）检测方法　桩身完整性检测采用既有结构桩身完整性检测方法。　（２）基桩完整性评定　图１引桥桩位图　在施工过程中由于船舶撞击，造成Ｙ１１９、Ｙ１２０排架部分　ＰＨＣ管桩和Ｙ１１９现浇横梁出现不同程度的裂缝。　根据中华人民共和国行业标准《港１：７工程桩基动力检测规　程》（Ｊ．ｒＪ２４９－２００１），混凝土桩的桩身完整性评定等级宜分四级：　３－３混凝土施工的温度控制　ｆ１）降低混凝土入模温度　被覆盖．经常洒水保持潮湿状态最少７ｄ，而不能象施工普通　混凝土那样。在入模几小时后才开始混凝土养生。混凝土达到　拆模强度后再进行拆模。拆模后的混凝土仍需覆盖一段时间，　般以达到设计强度并不少于２８ｄ为宜。避免混凝土因表面　一般来说．高性能混凝土的浇筑温度不宜超过３０℃，在炎　热天气下也不得超过３５℃，冷天则不超过２５℃。将浇筑温度　控制在较低水平对防裂有十分重要的作用。控制施工拌合用　一水水温值小于２０ｏＣ：砂与碎石等原材料要设遮阳棚遮盖，避免　日光暴晒，必要时采用喷水降温，降低砂与碎石的温度；水泥、　粉煤灰提前备料．让其自冷．以降低水泥与粉煤灰的出厂温　度　混凝土的浇筑宜在一天中气温最低时进行．即尽可能安排　暴露于空气中而干缩过快（尤其在有风的环境下），防止混凝　土表面干湿循环交替而产生裂纹。浇洒养生水时，水的温度与　混凝土表面温度之差不应大于２Ｏ℃，杜绝养生水温与混凝土　表面温度差超标。　４结束语　在兰新铁路第二双线高速铁路的无碴道床施工初期，个　别地段有早期裂纹出现，通过采取增加抗裂钢筋、调整混凝土　施３－＿时间、加强振捣、养生等措施后，解决了高性能混凝土早　期开裂的难题，取得了良好的经济和社会效益。　在夜间灌注混凝土　混凝土搅拌必须充分、均匀，时间控制在　９０ｓ以上：当出料混凝土温度高于３０℃时。采用低温井水对搅　拌车进行淋水降温措施。确保混凝土入模温度达标可控。　（２）混凝土养生　混凝土养生期间应始终保持混凝土表面潮湿。混凝土的　最高温度宜不超过７５℃或８０℃，内、外表面温差以不超过　参考文献　刍　２０　为宜．最多也不应超过２５℃。早期混凝土表面如直接接触　［１］《铁路桥涵施工技术规范））（ＴＢ１０２０３－２００２）．　０　２］楼庄鸿，译．混凝土结构的裂缝和裂缝控制．　；　大气．二者温差也不宜超过２０ｃｃ。并据此确定保温覆盖层的厚　【３］朱清江，主编．高强高性能混凝土研制及应用［Ｍ】．中国建筑工业出版　Ｚ　度以及相应的覆盖和撤除时间。外界环境温度过高或过低以　［０　及居・ｌ烈的温度变化（如昼夜气温居一ｌ烈变化、在混凝土表面喷洒　社，１９９９　７．　罡　《　Ｕ　过冷的养生水等）都会导致混凝土表面开裂，为了控制高性能　；　２０１４—９—１４　混凝土的塑性裂缝以及减小自生收缩．在混凝土浇筑前必须　收稿日期：呈　路桥工程师，本科，主要从事道　畋　加设养生棚避免阳光暴晒，以降低模板、钢筋的温度和改善工　作者简介：孙捷（１９７７一），男，圭Ｊ　作环境，从混凝土入模就开始潮湿养生．采取喷雾器喷洒水　路、桥梁工程施工方面的工作。　稽　雾、并立即覆盖清洁的塑料膜，初凝后撤去塑料膜用浸湿的棉　邕　３１３　ｌ交通环保　Ｉ类桩：无缺陷的完整桩：　ＬｏＷ　ＣＡＲＢｏＮ　ＷｏＲＬＤ　２０１４，ｌ０　表３外观检查结果　序号　构件位置及其相关描述　—Ⅱ类桩：基本完整桩，桩身有轻微缺陷、对桩的使用没有　影响：　外观劣化度等级　Ｂ　Ｂ　１　Ｙ１ｌ９２　Ｙ１ｌ９－Ⅲ类桩：明显缺陷桩，桩身有明显缺陷、对桩的使用有一　定影响：　Ⅳ类桩：严重缺陷桩或断桩。　距离梁底１．５ｍ处开始出现呈４５。，共三条裂缝，　１　最大裂缝宽度为Ｏ２ｍｍ，最大裂缝长度为２．６ｍ。　．．综合桩的桩身完整性检测及外观检查，桩身完整性结果　距离粱底１．２ｍ处开始出现呈４５ｏ。共两条裂缝，　２　最大裂缝宽度为０２ｍｍ，最大裂缝长度为５．０ｍ。　３　Ｙ１ｌ９距离梁底１．Ｓｍ处开始出现呈４５。．共三条裂缝．　５　最大裂缝宽度为Ｏ２ｍｍ，最大裂缝长度为０．８ｍ。　４　Ｙ１２Ｏ距离粱底处开始出现纵向裂缝，共三条，最大　Ｂ　．汇总见表１。　表１桩身完整性结果汇总　桩号　桩顸以下缺陷位置（测试结果）　桩顶下水上部分外观　桩身完整性　（综合判断）　ｌ１９一ｌ　测试面以下１０５１１１左右明显缺陷　可见裂缝．详细描述见表３　Ⅲ　１ｌ９－２　测试面以下６．８ｍ左右明显缺陷　可见裂缝。详细描述见表３　Ⅲ　ｌ１９—３　桩身完好　未发现可见裂缝　Ｉ　ｌ１９－－４　桩身完好　耒发现可见裂缝　Ｉ　ｌｌ９—５　测试面以下６．２ｍ左右明显缺陷　可见裂缝，详细描述见表３　Ⅲ　１２０－１　桩身完好　来发现可见裂缝　Ｉ　１２０—２　桩身完好　未发现可见裂缝　Ｉ　１２Ｏ一３　桩身完好　未发现可见裂缝　Ｉ　１２０—４　测试面以下ｌ２５ｉｎ左右明显缺陷　来发现可见裂缝　Ⅲ　１２Ｏ一５　测试面以下ｌ３＿０ｎｌ左右明显缺陷　可见裂缝，详细描述见表３　Ⅲ　１２０－６　测试面以下１１．５ｍ左右明显缺陷　可见裂缝．详细描述见表３　Ⅲ　２．４外观检查　２．４．１检测方法　（１）上部结构外观检查：对码头各构件的缺陷情况进行记　录、描述和拍照。　（２）混凝土裂缝：对所有发现的混凝土裂缝检测其宽度、长　度．并对每种类型的典型裂缝抽测其裂缝深度．并描述裂缝的　位置和走向。其中，裂缝宽度的检测利用电子裂缝测宽仪直接　测读。因现场风浪较大．无法通过取芯来确定典型裂缝深度。　２．４．２外观劣化度分级标准　依据《港口水工建筑物检测与评估技术规范》（ＪＴＪ３０２—　２００６）要求。根据结构构件外观质量检测结果对各类构件的外观　劣化度进行评级，钢筋混凝土结构外观劣化度分级标准见表２。　表２钢筋混凝土结构外观劣化度分级标准　构件　等级　类别　检测项目　Ａ　Ｂ　Ｃ　Ｄ　混凝土表面可　锈迹较多．钢筋锈蚀　锈迹普遍。钢筋表面大　钢筋锈蚀　无　见局部锈迹　范围较广　部分或全部锈蚀．钢筋　截面面积明显减少　粱　裂缝　无　蚀裂缝．裂缝宽　筋连续裂缝．裂缝宽　大面积顺筋连续裂缝．局部有微小锈　裂缝较多．部分为顺　　度小于０．３ｍｍ　度在０．３—３．０ｍｍ之阃　裂缝宽度大于３．０ｍｍ　剥离剥落　无　局部小面积空鼓　局部剥落．剥落长度　剥落长度大于构件长　小于构件长度的１Ｏ％　度的１Ｏ％　混凝土表面可　锈迹较多．钢筋锈蚀　锈迹普遍，钢筋表面大　钢筋锈蚀　无　见局部锈迹　范围较广　部分或全部锈蚀．钢筋　截面面积明显减少　桩与　桩帽　裂缝　无　蚀裂缝．裂缝宽　筋连续裂缝．裂缝宽　大面积顺筋连续裂缝．局部有微　Ｊ、锈　裂缝较多．部分为顺　　度小于０．３ｍｍ　度在０．３　３．０ｍｍ之间　裂缝宽度大于３．０ｍｍ　剥离剥落　无　局部小面积空鼓　局部剥落．剥落长度　剥落长度大于构件长　小于构件长度的１Ｏ％　度的１Ｏ％　２．４Ｉ３检测结果　主要构件外观检查结果、照片及裂缝详细描述见表３　３　Ｙ１１９排架加固补强　３．１加固补强方案确定　根据检测结果．Ｙ１１９—１、Ｙ１１９—２和Ｙｌ１９—５判定为Ⅲ类　桩，外观劣化等级为Ｂ级。在受损ＰＨＣ桩外侧包钢护筒．钢护　筒与ＰＨＣ桩之间加钢筋笼．灌注Ｃ４０高耐久性微膨胀混凝　土；横梁裂缝０．２ｒａｍ以下采取封闭处理，０．２ｒａｍ以上采取灌浆　处理；为了使原横梁与钢护筒有效的连接起来，在横梁底部做　一个大桩帽。将钢护筒和横梁连接起来。如图２～３所示。　３ｌ４　一５　裂缝宽度２０ｍｍ．最大裂缝长度４．２ｍ。　Ｃ　．５　Ｙ１２０－６　距离梁底２．最大裂缝宽度为Ｏ０ｍ处开始出现呈４５。，一条裂缝，　２ｍｍ．裂缝长度为０．８ｍ。　Ｂ　．６　墩台　侧面及底部环向裂缝．从已浇墩台顶部至底部　Ｃ　Ｙ１１９　延生．最大裂缝宽度为为Ｏ　３ｍｍ。　７　其他构件　外观检测无明显裂缝及缺陷　Ａ　图２　Ｙ１１９排架ＰＨＧ管桩加固补强方案　混箍土絷　图３　Ｙ１１９现浇横梁裂缝灌浆方案　３．２加固补强施工方法　根据现场实际情况．整个加固分两步进行。①根据裂缝宽　度的不同．分别采用表面封闭和压浆补缝的方法对桩身裂缝　进行修补，防止桩身钢筋锈蚀。②在受损ＰＨＣ桩外包钢套筒，　钢套筒与ＰＨＣ桩之间灌注Ｃ３０微膨胀细石混凝土，并做好钢　套筒的防腐。具体施工如下：　３．２．１表面封闭　表面封闭主要是针对宽度在０．２ｒａｍ以下的微裂纹。首先清　理裂缝表面，用人工沿裂缝打凿出一条深度１０ｒａｍ左右的修补　沟．在表面清洗、风干后用调制好的环氧树脂水泥浆封闭裂缝。　３．２．２压浆补缝　主要针对宽度在０．２ｍｍ以上的裂缝。清理裂缝表面，并人　工沿裂缝打凿出一条深度１０ｒａｍ左右的修补沟，在表面清洗、　风干后用调制好的环氧树脂水泥浆封闭裂缝．在封闭时沿裂　缝每间隔５００ｒａｍ左右埋设灌浆孔．为保证灌浆孔的畅通，埋　设灌浆孔处应适＂３凿深。待封闭的环氧树脂水泥浆强度达到　－要求后，再进行压浆。压浆时由下端开始，待上一个压浆孔冒　出浆液时再适＇３压浆－１ｒａｉｎ，堵塞下部压浆孔，改用上一个压　浆孔压浆。如此逐个递升，直至压浆完毕，并堵塞全部压浆孔。　３．２．３钢套筒安装　ＬｏＷ　ＣＡＲＢｏＮ　Ｗ０ＲＬＤ　２ｏｌ４，ｉＯ　安装时需用起重船配合．先将两个半圆套筒用起重船吊　交通环保　起就位，再用导链悬挂在横梁上．由人工用螺栓将两个半圆套　筒连接，并将拼接位置焊接牢固，涂刷防腐漆。第一节套筒连　接后下落，但顶部应高于水面，用钢丝绳将套筒悬挂好。然后　拼接第二节套筒，第二节套筒拼好后需跟第一节套筒通过法　兰连接。为确保套筒不渗漏，套筒间需加止水橡胶垫．并焊接　严密。待两节套筒连接好后，两节套筒一起下落，但项部应高　于水面，以方便跟第三、四节套筒连接。由于套筒入泥深度约　为５ｍ，需采用射水法将套筒继续下沉至顶部高出裂缝顶　２０ｃｍ左右为止。　３．２．４筒内灌注　＼＼　。　一　＼１　８　　，１　一辨　南　　擗　南　灌注材料采用Ｃ３０微膨胀细石混凝土．确保灌注混凝土　＾　誊　蔷　蔷　ｆ、　｜　乱　＼＼、　丫　绺辫基　｝　｝　辩南　的密实性。灌注前选择在低平潮是将钢套筒海水抽干．并及时　进行封底，封底采用干拌混凝土，封底厚度不小于５０ｅｒａ。混凝　土采用滑槽沿ＰＨＣ桩壁下滑，并用振捣棒或平板振动器振捣　钢套筒外侧，确保混凝土灌注质量。　３．２．５横梁裂缝灌浆　采用长江科学院生产的ＣＷ改性环氧树脂类灌浆材料对　裂缝进行灌浆加固处理　（１）灌浆设备：采用ＵＳ一３９５，４９０美国原装智能灌浆泵或　Ｋ６化学灌浆泵进行灌注　（２）灌浆压力：由小到大，逐级缓慢升压，升压速率要与吸　浆率相适应，根据吸浆率大小随时调整灌浆压力，最大压力控　制在０．５－０．８ＭＰａ左右　（３）结束标准：当压力达到灌浆压力标准．且进浆孔不进　浆时，持续带压屏浆３０ｍｉｎ结束灌浆。　（４）浆液配制：严格按照材料配比进行现场配置．浆液配　制使用电子称对原材料进行称量。每次配浆量与进浆速度相　应，遵循少量多次的原则随配随用，灌浆过程中，不得因粘度　增大而随意添加稀释剂。　（５）灌浆顺序及方法：由１＃孔开始进浆，其他孔全部打　开，当其他孔返浆后则关闭：当２＃孔返浆后．则从１＃和２＃孔　同时进浆并灌，其他孔返浆后关闭；当３＃孔返浆后。则１＃、　２＃、３＃孔同时进浆并灌，直至其他孔全部返浆并关闭．继续灌　注，当灌浆压力达到０．５—０．８ＭＰａ左右，吸浆率为０．１ｋｇ以下　时，持续带压屏浆３０ｍｉｎ可结束灌浆。　（６）灌浆过程中若发现浆液从灌浆孔或缝面露浆时，应暂　停灌浆，用丙酮洗净表面的浆液，用快速堵漏材料堵漏之后．　再接着续灌。　４　Ｙ１２０排架加固补强　４．１加固补强方案确定　由检测评定结果可知．Ｙｌ２０—４～６三根桩均为Ⅲ类桩．　Ｙ１２Ｏ一４外观劣化等级为Ａ级。Ｙ１２０—５为Ｃ级．Ｙ１２０—６为Ｂ　级。最终确定采取补桩处理方案。即在Ｙ１２０一甜两侧补２根　ｌＯ００ｍｍ铜管桩，在Ｙ１２０—５＃、　两侧补２根ｑＭＯＯＯｍｍ钢管　桩，在横梁底部做一个大桩帽，将钢管桩与横梁有效连接起　来。如图４～５所示　４．２加固补强施工方法　４．２．１钢管桩加工　钢管桩规格为直径（外径）￣ｌＯ００ｍｍ，壁厚８＝１４ｍｍ．长度　Ｌ＝４１ｍ。　钢管桩表面应进行防腐处理，涂料应具有良好的附着性、　耐久性、耐磨性、相容性、耐冲击和快干性．同时涂料应能适应　干湿交替变化。涂料采用环氧重防腐涂层．涂层厚度不小于　８００ｕｍ，具体性能要求参照本工程钢管桩防腐设计要求。　４．２．２钢管桩沉桩设备选择　钢管桩沉桩为直桩，离横梁边缘为２０ｅｒａ，由于水深不足，　且桩间距不足，打桩船无法进行沉桩施工．因此采用振动锤沉　桩方案进行沉桩作业，振动锤采用ＤＺ１５０。　４．２－３沉桩　图４　Ｙ１２０排架加固补强方案　图５　Ｙ１２０排架加固补强断面图　振动锤夹紧桩，用吊机将桩缓缓沉入水中，直至水底。使　用经纬仪控制桩的垂直度．条件不具备也可采用两个线锤进　行垂直度控制。通过吊机臂进行调整，以保证管桩垂直度符合　要求。在横梁放好桩轴线位置，并安装导向架，控制桩位。　４．２．４接桩　每根桩４１ｍ，分４管节，最长一管节长１ｌｍ。　管桩节之间采用焊接，上、下两节桩端预埋铁件表面应清　洁，上下节之间的间隙应用铁片垫密焊牢。焊接时．应采取对　称焊接，以减少变形，焊缝应连续、饱满，上下节桩的中心线应　在一条轴线上，节点弯曲矢量不得大于２０ｍｍ。接桩处的焊缝应　自然冷却不少于ｌｍｉｎ后才压入土中，对外露铁件应刷防腐漆。　４．２．５沉桩结束　桩基振动下沉至设计标高就可停止作业　５结论和建议　（１）采用上述加固补强方案进行处理后，在Ｙ１１９、Ｙ１２０￣　架横梁顶面各布设了两个沉降位移观测点　在后续的施工期　间按周期对其进行了沉降、位移观测。测量结果表明，针对　ＰＨＣ管桩受损程度采用不同的加固方案．其仍然满足码头使　用功能的要求。　（２）ＰＨＣ管桩裂缝产生后，应采取合理有效的检测方法对　其桩身完整性、受损劣化等级等多方面进行评定．为采取对应　的加固措施提供科学依据　参考文献　【１】刘忠友．ＰＨＣ管桩裂缝分析及处理办法【Ｂ】．水运工程，２００８（６）　１３３～１３６．　［２】刘坤义．某码头工程ＰＨＣ管桩竖向裂缝检测方法与加工补强　．；　进与咨询，２００６（８）：６４～６５．　【３］《港口工程桩基动力检测规程》（ＪＴＪ２４９—２００１）［Ｓ】．　［４］《港口水工建筑物检测与评估技术规范））（ＪＴＪ３Ｏ２—２００６）［Ｓ］．　收稿日期：２０１４—９—２５