分析高桩码头桩基修复改造措施
摘要：近年来，在社会发展下，我国的交通行业快速进步。目前，在我国交通运输行业中，水路运输具有速度快、经济性强的优势，经济与科技的发展为水路运输行业发展提供助力。码头是支持船只停放、货物装卸的重要建筑物，其安全稳定性极为关键。高桩码头是一种重要的码头结构形式，上部结构远高于水面，基桩则深入土中。在对高桩码头桩混凝土桩基进行修复加固处理时，会受到施工材料及条件的因素的较大影响。若高桩码基桩的缺陷部位处在水下位置或水位变动区，修复加固施工的难度明显提升。
关键词：高桩码头；混凝土桩基；修复加固技术 引言
高桩码头的主体结构主要由承台和桩基构成，承台作为主要工作面，承载压力后传递给桩基，桩基支撑工作面并传递给深层地基。无论是梁板式还是框架式，均属于透空结构。这种结构是高桩码头的标志性特征，在赋予了码头结构简单、用材少、对海浪的适应性强等优点的同时，也导致此类码头抗负荷能力弱、结构易损伤、检修加固困难。因此，分析导致码头结构受损的因素并提出相应的加固修复技术，可为码头运营的管理和维护工作提供相应的理论支持和实践指导。
1工程概况
基于文章研究有效性，更好地为码头桩基加固工程提供支持，本文选取具体工程项目作为研究对象。某高桩码头位于入海口，为千万吨级卸煤码头，由前、后平台及引桥组成。码头上部结构是桩帽、靠船构件、梁系等组成，桩基排架不知7+2根600㎜*600㎜的预应力空心方桩组成。该码头于1986年竣工使用，经过多年运行使用，受到海洋环境的影响，桩基已经出现一定程度的损伤，亟待修复和加固处理，以此来延长码头的使用寿命，确保各项工作稳定运转，提高工程使用有效性。
2高桩码头桩基修复改造措施 2.1复合纤维材料包覆法的应用
复合纤维材料有较好的耐腐蚀性能，同时具备质量较轻和厚度较薄的优点，存在抗压能力不强的缺点。在实际修复加固处理操作中，复合纤维材料的包覆基本上不会使加固构件的自重、截面大小等增加，可采用普通的施工设备完成操作，实际施工速度很快，在修补加固结构中得以有效应用。在港口高桩码头混凝土桩基的修复处理中，采用复合纤维材料包覆法主要是修复结构耐久性，也可以用于加固处理抗拉的结构。若高桩码头混凝土桩基受损程度较轻，如出现细微的裂缝等，能将其评定为二类桩，桩基承载力没有明显降低，才能利用复合纤维材料进行包覆加固处理，起到提升结构耐久性的作用。在以往修复加固处理中，复合纤维适用胶无法在水下实现固化。这使得复合纤维材料包覆法通常用于修复加固处理码头的上部结构，不能在修复处理水下桩基。当前，能支持在水下固化的复合纤维材料适用胶已被研究出来，能用高桩码头混凝土桩基的加固处理。
2.2外部包裹法
对于局部裂缝、混凝土麻面或轻微破损等截面损失小于20%的桩基，一般可采用外部包裹法进行修复加固。平均潮位以上的桩基外部包裹可以采用粘贴碳纤维复合材料的方法，碳纤维材料自重轻，力学性能优越，强度高，本身对酸、碱、盐具有很高的耐腐蚀性能，对原有结构损伤小，并且施工方法便捷，修复时间短，成本低效率高，现场施工无需大型机械设备，高桩码头底部的狭小空间亦可施工，非常适用于桩基受弯、轴心受压、大偏心受压及受拉能力的提高。其中，粘贴碳纤维板系统厚度小，碳纤维含量高（普遍在70%以上），抗拉强度高、弹性模量高，对抗弯能力的提高有明显帮助，但对构件有一定要求。碳纤维布在过往工程项目中应用较多，对于曲面结构、异形结构适应性高，碳纤维布的抗拉强度、弹性模量均比钢筋高，同时也能够与混凝土整体结合共同受力，对构件抗拉、抗剪和抗震的加固效果显著。采用粘贴碳纤维复合材料法进行桩基加固时需注意，修复加固部位长期处于高温、高湿、侵蚀环境中，碳纤维材料能够与混凝土桩基形成整体，很大程度上依托于胶粘剂，碳纤维材料所使用的浸渍胶对混凝土有很强
的粘结作用，施工时应特别注意要采用相应的防护设施并且采用专门特制的胶粘剂。
桩基水下部分的外部包裹加固可以采用玻纤套筒加固。玻纤套筒加固常用于水下桩基、墩柱维修加固和防护，由水下环氧灌浆料和玻纤套筒组成。玻纤套筒自身材料强度高，具有化学反应惰性，可抵抗各种化学制剂、耐盐碱、腐蚀性污染物、干湿循环和冻融循环破坏，可用于在水下完成混凝土桩、钢管桩等桩基结构的防腐修复和加固。相较传统的加固方法，玻纤套筒加固可在水下施工且不需要进行围堰和排水，为水下作业带来了便利。玻纤套筒加固一般施工顺序为：涂抹封口胶→安装玻纤套筒→安装紧固带→安装不锈钢钉→底部密封条安装→水下环氧灌浆料灌注→封口胶底部涂抹→顶部密封。
2.3防腐处理
由于码头所处环境较为特殊，为了延长桩基使用寿命，可以对桩基进行防腐处理，按照要求和规范，尤其是处于水位变动、浪溅区的桩基，更要给予足够的重视。通过这种方式，不仅能够避免桩基受到腐蚀，还能够延长桩基的使用寿命。另外，材料是工程不可缺少的一部分，不同的工程对混凝土性能要求也有所差别。通常来说，混凝土时由水泥和水构成，必要情况下还需要适当增加添加剂，以此来满足施工要求。所以在选择材料时，也要对材料进行严格的控制，通过强化混凝土性能的方式来提高混凝土的坚固性和耐久性，确保混凝土使用更加长久。
2.4橡胶护舷的更换
现状靠船的护舷为轮胎护舷，橡胶老化严重，且轮胎护舷型式在现阶段已不用在永久结构。为降低水平力和满足规范要求，须对轮胎护舷进行更换。考虑到现状前沿可安装护舷位置狭窄，难以埋设较大尺寸和可靠性较高的护舷。对前沿进行扩大处理工程量又较大，拟更换护舷型式为D型。由于已设置墩承受系、靠船力，更换的D型护舷仅起到防护码头混凝土作用，不作为承受船舶荷载和传导船舶力作用。
2.5钢套筒压力灌浆法的具体应用
若高桩码头混凝土桩基的裂缝和桩顶有较大距离时，裂缝位置只能在较短时间内露出水面，不能为裂缝注胶等施工操作提供足够的时间。应采用钢制套筒压力灌浆法进行修复处理，将钢套筒包覆在大管桩的外部，用压力将高性能灌浆材料灌注在桩间的空腔内，达到封闭包覆裂缝的效果，才能实现修复耐久性的作用。钢套筒起到灌浆模板的作用，同时也能和原桩形成整体，大幅度提升原桩基的承载能力，并且有较强的传力效果。在实际的修复加固处理时，需要在施工现场实施钢套筒合抱拼接，施工高强螺栓连接拼接缝。依据相关施工规定要求，大管桩和钢套筒内壁应保持回形空间，并且确定空间厚度为60mm厚才能开展施工。对于钢制套筒的包覆处理，包覆长度原则上应控制在超过裂缝位置，必须超出五百毫米以上，用橡胶止浆条设置在钢制套筒的底部与顶部位置处，防止灌浆材料溢出。为延长钢套筒的使用寿命，可实施相应的防腐处理，需要加设防腐涂层。在钢制套筒内灌浆使用压力灌浆材料，钢套筒的底部有预制安装的注浆管，压力将从注浆管中进入钢套筒内。在实施注浆处理时，将其中的水与气从钢套筒的顶部的溢浆处后排出，使钢套筒内完全灌满灌浆材料。
2.6桩基整体拔除
采用水下切割的方法进行桩基拆除时，只是在泥面附近割除上部桩基，泥下部分的桩基仍然存留在土体内，新的桩基施工时需要避开旧桩桩位，桩基布置时受到诸多，或当新港区水域需要疏浚的深度较大时，可能需要进行多次切割桩施工。为完全消除旧桩对新项目建设的影响，采用拔除的方法进行旧桩基的拆除较为合适。传统的旧桩拔除方法为冲击破碎法，通过冲击锤自上而下破碎旧桩，同时用电磁铁吸附旧桩钢筋。此种方法在水下环境中可操作性不高，施工过程震动大，易发生塌孔，对地层扰动大。
近年来采用较多的是全回旋套管钻机拔除桩基的施工工艺。全回旋钻机拔桩是利用全回旋设备产生的扭矩和下压力，将钢套管压入土体，套管将内外土体分割，在套管的保护下拔出旧桩并及时回填5%~10%的水泥土，钢套管全过程支护孔壁，以减少对周围土体的扰动。该工艺拔桩适用范围广泛，清障彻底，对建构筑物结构和周边环境影响较小，无需人工下底清孔，施工安全快速。全回旋套管钻机拔桩主要有以下几个难点：①套管斜度与桩基斜度的对应，当两者斜度不一致
时，可能会出现套筒回转时切断倾斜桩身的情况，故在钻机就位时应注意套筒中心与桩中心的契合度，并做好及时二次拔桩的准备；②当套管内外水位差较大时，可能管涌，引起地层扰动，故在拔桩过程中应关注套管内外的水头差，补充管内水压，并在拔桩过程中加强土层和水位监测。③在拔桩之前应通过钢筋笼长度磁测法等检测方法验证旧桩基长度，确保套管的下压深度超过旧桩桩尖一定富裕量，避免套管保护范围外的桩体拔出时引起土体扰动变形。
结语
我们了解到对高桩码头进行加固修复改造方案时，应根据检测和评估报告，分析结构破坏原因，对于不同构件不同等级的损坏程度制定针对性修复措施。应严格按照设计要求科学使用码头，加强对外露铁件（如预埋件等）的定期检查维护，确保这些设施不会发生腐蚀从而避免影响使用功能。加强码头变形变位监测，对发现的问题及时采取措施进行维修和维护，经修补和加固的结构，应定期跟踪检查，以保证码头结构的设计使用年限，确保安全生产。
参考文献
[1]韩路,顾祥奎.高桩码头混凝土桩基修复加固技术[J].中国港湾建设,2020(8):58~62+73.
[2]杨帅,郑龙.某高桩码头船撞区域加固修复方案对比分析[J].港工技术,2020(S1):63~66.
[3]耿茜.海工码头混凝土桩基维修与加固设计[J].中国水运(下半月),2019(4):154~155.
[4]张智山，孙建军，朱子平.天津港老码头等级提升改造难点与关键技术分析[J].港工技术，2016，53；234（S1）：81-84.
[5]魏羲.海上结构物拆除技术及方案研究[J].石油和化工设备，2017，168（6）：45-49.
[6]周传璐.全回旋套管钻机在盾构穿越桥梁拆复建施工中的应用[J].四川水泥，2021，（5）：266-267.