高 鵬（中設(shè)設(shè)計集團股份有限公司，江蘇 南京 210014）

高樁碼頭耐久性檢測典型案例分析

高 鵬（中設(shè)設(shè)計集團股份有限公司，江蘇 南京 210014）

高樁碼頭在我國應用非常廣泛，但在運營過程中由于自身結(jié)構(gòu)特點加上環(huán)境作用，耐久性較差。本文以江蘇某高樁碼頭為依托工程，進行混凝土和鋼管樁的耐久性專項檢測,詳細分析了耐久性專項檢測的具體檢測方法和依托工程的檢測結(jié)果，并根據(jù)檢測結(jié)果給出了相關(guān)建議，本文的研究成果可為同類工程提供參考。

高樁碼頭；耐久性；混凝土；鋼管樁

高樁碼頭是我國應用最為廣泛的一種碼頭結(jié)構(gòu)形式，它是將系列長樁打入地基形成樁基礎(chǔ)，以承受上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載。高樁碼頭主要由上部結(jié)構(gòu)、基樁、接岸結(jié)構(gòu)、岸坡和碼頭設(shè)備等部分組成。與其他結(jié)構(gòu)型式相比，高樁碼頭結(jié)構(gòu)簡單，能承受較大的荷載，砂、石用量少，對挖泥超深的適應性強。但與此同時，高樁碼頭由于自身結(jié)構(gòu)特點（桿系構(gòu)件較多），再加上水流沖刷腐蝕、船舶循環(huán)作用等不利因素作用，導致其耐久性較差，構(gòu)件容易損壞[1-2]。本文以江蘇某高樁碼頭為依托工程，進行混凝土和鋼管樁的耐久性專項檢測，詳細分析了耐久性專項檢測的具體檢測方法和依托工程的檢測結(jié)果，并根據(jù)檢測結(jié)果給出了相關(guān)建議。

1 工程概況

圖1 碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖

表1 檢測內(nèi)容及方法

江蘇某沿海高樁碼頭總長度為345m，寬度為38m。水工建筑物包括1個10萬噸級通用散貨泊位和1座引橋。碼頭采用棧橋式高樁梁板結(jié)構(gòu)，排架間距10m，共5個分段。碼頭上部結(jié)構(gòu)型式為現(xiàn)澆樁帽、預制縱橫梁、等高連接及預制現(xiàn)澆疊合面板。各排架下布置10根樁，其中前后軌下均布置2根直樁(Φ1400mm大管樁)和1根斜度為30:1的Φ1400mm大管樁，中間布置兩對叉樁(Φ1400mm鋼管樁，斜度3.5:1)。引橋?qū)?2m，長79.75m。引橋上部結(jié)構(gòu)采用大跨預應力空心板疊合面層結(jié)構(gòu)。海側(cè)三榀排架基樁采用Φ1400mm鋼管樁，第一榀排架布置3根直樁，第二、三榀排架布置2根直樁和2根斜樁；岸側(cè)兩榀排架基樁采用帶有鋼套筒的Φ1600mm沖孔灌注樁，均布置3根直樁。結(jié)構(gòu)斷面如圖1所示。

2 檢測內(nèi)容及方法

根據(jù)《港口水工建筑物檢測與評估技術(shù)規(guī)范》（JTJ302-2006）對碼頭耐久性的檢測要求，并結(jié)合碼頭所處環(huán)境條件和結(jié)構(gòu)實際情況，確定以下檢測內(nèi)容。

2.1 鋼筋保護層厚度檢測

鋼筋護層厚度是保證鋼筋與混凝土共同工作的前提，是保證結(jié)構(gòu)耐久性、防止鋼筋受環(huán)境腐蝕介質(zhì)侵蝕的重要屏障，過薄對結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限內(nèi)的耐久性不利，過厚則影響結(jié)構(gòu)承載能力。采用混凝土鋼筋檢測儀對碼頭代表性部位的實際鋼筋保護層厚度進行檢測，依據(jù)《水運工程混凝土結(jié)構(gòu)實體檢測技術(shù)規(guī)程》(JTS239-2015)，單個構(gòu)件至少測定3個測區(qū)，各測區(qū)抽取至少包含6根受力鋼筋進行檢測，每根鋼筋應在有代表性的部位選取2～3個測點，考察其與設(shè)計保護層厚度的偏差情況。

2.2 碳化深度檢測

通過碳化深度測量尺和1%的酚酞酒精溶液測量混凝土碳化深度值，每構(gòu)件測點不少于2個并取其平均值，考察碼頭不同區(qū)域、不同構(gòu)件的代表性部位的老化程度?；炷量固蓟阅艿牡燃壐鶕?jù)《混凝土耐久性檢驗評定標準》（JGJ/T193-2009）劃分如表2所示。

表3 鋼筋腐蝕電位銹蝕評定方法

2.3 鋼筋腐蝕電位檢測

鋼筋腐蝕電位檢測應在不同區(qū)域抽取構(gòu)件，對選定的各類構(gòu)件，應對全部鋼筋的腐蝕電位進行檢測。測定儀測定腐蝕電位宜在構(gòu)件表面布置網(wǎng)格形式布置測點，測點縱、橫向間距為(100～300)mm，相鄰兩測點測值差超過150mV時，適當縮小測點間距；待測定鋼筋的混凝土表面需在測量前用噴淋的方法預濕，確保測值穩(wěn)定。鋼筋腐蝕電位銹蝕評定方法依據(jù)《水運工程混凝土結(jié)構(gòu)實體檢測技術(shù)規(guī)程》(JTS239-2015) 和《港口水工建筑物檢測與評估技術(shù)規(guī)范》(JTJ302-2006)劃分如表3所示。

表2 混凝土抗碳化性能等級劃分

2.4 混凝土抗氯離子滲透性能檢測

海港工程混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常與海水接觸并處于潮濕環(huán)境中，氯離子滲入引起鋼筋銹蝕已成為影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要因素之一[3]，為此對該碼頭結(jié)構(gòu)在有代表性的部位鉆取芯樣，測定混凝土抗氯離子滲透性能，每組抽取的同類結(jié)構(gòu)芯樣試件數(shù)量不少于3個，按現(xiàn)行行業(yè)標準《水運工程混凝土結(jié)構(gòu)實體檢測技術(shù)規(guī)程》(JTS239-2015)的要求，分別采用電通量法和擴散系數(shù)電遷移試驗法檢測混凝土的抗氯離子滲透性能。

2.5 鋼結(jié)構(gòu)厚度檢測

鋼結(jié)構(gòu)厚度采用超聲測厚儀進行檢測，結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境條件，對鋼管樁進行檢測，每構(gòu)件代表性部位的測點數(shù)量不少于3點。

2.6 鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂層檢測

智能無人值守變電站中繼電保護系統(tǒng)應用信息技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)主備站通訊。在調(diào)度端應用信息技術(shù)，構(gòu)建備調(diào)系統(tǒng)，集成主站設(shè)備、廠站設(shè)備，利用數(shù)據(jù)傳輸通道，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與傳輸，能夠確保信息傳輸?shù)膶崟r性與安全性?；谛畔⒓夹g(shù)，廠站新設(shè)備投運后，備調(diào)系統(tǒng)和主調(diào)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)同步，完成遠動信息接入聯(lián)調(diào)與畫面繪制等，發(fā)揮著積極的作用。

鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂層的干膜厚度采用精度不低于10%的測厚儀進行檢測，每次測量的位置相距25～75mm，測取各測點3次讀數(shù)，取其算術(shù)平均值作為此點的測定值，每根不得少于3個測點。

2.7 鋼結(jié)構(gòu)保護電位檢測

鋼管樁保護電位檢測時將參比電極（采用最小分辨率1mV、內(nèi)阻大于10MΩ的高內(nèi)阻數(shù)字萬用表和Ag/AgCl參比電極）放入水中，靠近待測鋼管樁表面，并用導線將參比電極、萬用表和所測鋼結(jié)構(gòu)形成回路，用萬用表讀取測試數(shù)據(jù)，測試時參比電極不得與被測鋼管樁直接接觸，應放置到被測鋼管樁的表面附近。在有效保護年限內(nèi)，水位變動區(qū)、水下區(qū)及泥下區(qū)的保護電位始終控制在最佳保護電位范圍：-0.78V～-1.05V（相對于Ag/AgCl電極）。

3 依托工程檢測結(jié)果分析

3.1 鋼筋保護層厚度檢測

依托工程碼頭及引橋抽檢橫梁、空心板、縱梁等構(gòu)件共45個，共測試1350個點，合格1132個點，平均合格率為83.9%。碼頭及引橋所抽檢各類型構(gòu)件鋼筋保護層厚度整體控制較好，保護層厚度合格率范圍為（80.0～100）%。同類型構(gòu)件之間的保護層厚度分布相對較為離散。

3.2 碳化深度檢測

依托工程碼頭抽檢現(xiàn)澆樁帽11個、現(xiàn)澆橫梁10榀、現(xiàn)澆縱梁37榀、現(xiàn)澆面板17塊，抽檢引橋現(xiàn)澆橫梁20榀、現(xiàn)澆面層17塊、空心板22個，上述構(gòu)件碳化深度范圍1.5～4.5mm，依據(jù)《混凝土耐久性檢驗評定標準》（JGJ/T 193-2009）3.0.3 條混凝土抗碳化性能等級劃分標準，該碼頭、引橋混凝土構(gòu)件混凝土抗碳化性能等級為T-IV級（0.1≤d≤10），抗碳化耐久性水平推薦意見為“好”。

3.3 鋼筋腐蝕電位檢測

3.4 混凝土抗氯離子滲透性能檢測

為了解該碼頭氯離子的滲透情況，在碼頭浪濺區(qū)部位的混凝土結(jié)構(gòu)鉆取芯樣，分別采用電通量法和擴散系數(shù)電遷移試驗方法檢測混凝土的抗氯離子滲透性能，同時為結(jié)構(gòu)物殘余使用年限的評估提供依據(jù)[4]。依據(jù)《混凝土耐久性檢驗評定標準》(JGJ/T193-2009)3.0.2條混凝土抗氯離子滲透性能等級劃分標準，該碼頭1#后沿樁帽和2#排架后邊梁抗氯離子滲透性能等級為Q-V（Qs＜500），對應推薦意見為“很好”，3#排架后沿樁帽抗氯離子滲透性能等級RCM-Ⅲ（2.5≤DRCM＜3.5），對應推薦意見為“較好”。

3.5 鋼結(jié)構(gòu)厚度檢測

對鋼管樁進行除銹后的鋼材壁厚檢測，檢測方法按《港口水工建筑物檢測與評估技術(shù)規(guī)范》(JTJ302-2006)附錄D 相關(guān)規(guī)定進行，共抽檢20根鋼管樁，其設(shè)計厚度均為22mm，測試厚度于設(shè)計厚度的偏差在（-0.15～0.18）mm 之間。

3.6 鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂層檢測

現(xiàn)場抽取27根鋼管樁進行涂層厚度檢測，在每根樁表面涂層完好處的水位變動區(qū)隨機抽取了15處涂層厚度進行檢測。根據(jù)《海港工程鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》(JTS153-3-2007)的要求涂層厚度大于等于設(shè)計厚度的點數(shù)不應少于85%，最小值不應小于規(guī)定范圍的下限，設(shè)計值未明確時，下限取85%設(shè)計值。本次抽檢的27根鋼管樁中共有7根不滿足要求。

3.7 鋼結(jié)構(gòu)保護電位檢測

根據(jù)《海港工程鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（JTS 153-3-2007），相對于氯化銀電極保護電位規(guī)定值應在-0.78～-1.05V之間。本次所抽檢該工程13 根鋼管樁犧牲陽極保護電位在-0.87～-0.96V，均滿足規(guī)范及設(shè)計要求。

4 工程建議

1）由于本地區(qū)海水含鹽量高，構(gòu)件容易腐蝕，建議業(yè)主單位根據(jù)碼頭施工圖設(shè)計說明對平均潮位以上水位變動區(qū)和浪濺區(qū)構(gòu)件表面采取相應防腐措施，并且定期檢查鋼筋混凝土構(gòu)件和暴露鐵件的腐蝕情況，確保結(jié)構(gòu)耐久性能。

2）由于海水作用等因素，鋼管樁存在一定的腐蝕現(xiàn)象，并且部分鋼管樁涂層不滿足要求，所以應加強日常鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕維護管理工作，開展定期檢查和特殊情況詳細檢查，根據(jù)檢查結(jié)果對鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕效果做出判斷，確定更新或修復的范圍及修復方案，延長鋼管樁使用壽命。

3）建議業(yè)主單位定期檢查鋼管樁的腐蝕情況，定期測量保護電位，以便及時檢查陽極塊狀況，并采用重焊、更換、增補陽極塊等補救措施，以確定鋼管樁耐久性能。

[1]張淼, 任錚鉞. 關(guān)于海港高樁碼頭耐久性檢測的相關(guān)研究 [J]. 中國水運 , 2015, 15(9):276-278.

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[3]卞 雷, 方永浩, 郇洪流等. 連云港碼頭鋼筋混凝土檢測維修與結(jié)構(gòu)耐久性分析[J]. 水運工程, 2008, (3):69-72.

[4]孔 瑋, 田惠文, 李偉華等. 某重力墩式碼頭耐久性調(diào)查檢測及壽命預測[J]. 水運工程, 2010, (10):50-53.

The durability of piled wharf testing typical case analysis

The high pile wharf is widely applied in our country, but due to its structure characteristics and environment in the process of operation,poor durability.In this paper, based on Jiangsu a piled wharf engineering,special to the durability of concrete and steel pipe pile testing,special testing to concrete durability test method are analyzed in detail, and based on test results of engineering,and related Suggestions are given according to the results of the test,the research results of this paper may provide reference for similar projects.

high pile wharf；durability；concrete；steel pipe pile

TV92文獻辨識碼：B

：1003-8965(2017)02-0004-03

高鵬（1988-），男，本科，助理工程師，主要從事水運工程檢測評估工作。