唐家风

（山东省交通厅港航局，山东 济南 250000）

几种重力式沉箱码头受损沉箱的修复

唐家风

（山东省交通厅港航局，山东 济南 250000）

概要：本文结合工程实际，主要介绍了对常见的重力式沉箱结构码头的受损进行修复的方法。希望对同类码头修复工程提供可借鉴的经验。

重力式沉箱码头；沉箱受损；加固修复

引 言

重力式沉箱结构码头，沉箱在施工场地存放、安装使用等过程中，由于受风浪的作用或船舶碰撞等往往会出现沉箱受损情况，受损主要表现为沉箱隔墙出现裂缝、隔墙变形、外墙局部混凝土脱落或者撞出大洞、混凝土被撞坏等。针对这些情况，损坏的沉箱需要修复，受损沉箱修复设计原则应该是：在保证钢筋混凝土沉箱结构整体性、安全性及耐久性不低于原设计的原则下进行沉箱混凝土裂缝、隔墙变形和撞坏混凝土外墙等加固修复设计。

1 沉箱受损情况

1.1 在受风浪的作用下沉箱受损情况

在受风浪的作用下沉箱在临时水上存放场存放时，往往是内隔墙受到损害较严重。内隔墙由于受到大于设计设防能力的垂直力的作用，隔墙受损主要表现为：隔墙存在明显的永久残余弯曲变形，变形扰度在1～10cm之间；变形隔墙的加强角部位均出现明显的裂缝，裂缝贯穿隔墙，而且弯曲变形的隔墙中间部位也出现有竖向裂缝，并且相邻转角之间也有裂缝。裂缝最长的从沉箱顶至下达14 m（沉箱高16 m），裂缝宽度0.1～60 mm，裂缝深度5～20cm。某工程码头为重力式沉箱结构，由于受风浪的作用或船舶碰撞码头受损，沉箱受损情况见图1～图4。

图1 沉箱顶裂缝示意

图2 沉箱1号仓格裂缝展开示意

图3 沉箱2号仓格裂缝展开示意

图4 沉箱5号仓格裂缝展开示意

1.2 船舶碰撞沉箱受损情况

沉箱在拖运时受到船舶碰撞或者在沉箱安放后使用时受到船舶的碰撞，沉箱都会受到不同程度的损害，其损害主要是外墙。外墙受到船舶撞击，损害位置往往是在外墙的上部，局部混凝土脱落或者撞出大洞，混凝土撞坏、钢筋折断，其损害附近出现有裂缝。

2 修复依据

1）JTS202-2-2011《水运工程混凝土质量控制标准》；

2）JTS202-2011《水运工程混凝土施工规范》；

3）JTS151-2011《水运工程混凝土结构设计规范》；

4）JTS311-2011《港口水工建筑物修补加固技术规范》；

5）JTJ/T271-99《港口工程混凝土粘接修补技术规程》；

6）《码头破损沉箱检测报告》。

3 沉箱混凝土裂缝修复

依照《水运工程混凝土质量控制标准》、《水运工程混凝土施工规范》、《港口水工建筑物修补加固技术规范》和《港口工程混凝土粘接修补技术规程》中的相关规定，为保证钢筋混凝土沉箱结构的整体性、安全性及耐久性，对沉箱隔墙混凝土出现的裂缝应进行加固修复。

3.1 技术要求

1）为恢复沉箱结构的整体性，保证沉箱在正常使用和安放情况的安全，在以下范围内需采用压力灌浆法进行加固修复，要求如下：

从沉箱顶至距箱顶4.0 m范围内，对缝宽大于等于0.2 mm的混凝土裂缝；

在沉箱顶以下4.0 m至沉箱底板以上范围内，隔墙与外墙相交的结点处且缝宽大于等于0.3 mm混凝土裂缝；

在沉箱顶以下4.0 m至沉箱底板以上范围内，纵、横隔墙相交的结点处且缝宽大于等于0.5 mm的混凝土裂缝。

2）为保证恢复沉箱结构的耐久性，在以下范围内需采用水下裂缝封闭修复，要求如下：

从沉箱顶至距箱顶4.0m范围内，缝宽在0.1～0.2 mm之间的混凝土裂缝；

在沉箱顶以下4.0 m至沉箱底板以上范围内，对缝宽在0.2～0.5 mm之间的混凝土裂缝；

采用沉箱顶以下4.0 m和沉箱顶4.0 m范围内的分界，主要是以潮差段和潮差段以下的分界。潮差段由于受波浪较大，所以在潮差段处所提出的修复要求较严格。

3.2 修补材料及性能

1）压力灌浆采用水上环氧型灌浆材料

浆液抗压强度≥45 MPa；

浆液抗折强度≥12 MPa；

混凝土粘接抗折强度≥ 6MPa。

2）水下裂缝封闭修复采用水下环氧防腐粘结剂封闭

8字型砂浆的粘结抗拉强度≥2.45 MPa；

抗压强度≥30 MPa。

修补材料物理力学性能试验及修补材料的粘接力学性能试验按照《港口工程混凝土粘接修补技术规程》中附录A及附录B的规定执行。

3.3 修复方法及施工要求

混凝土修复方法及施工应严格按照《港口工程混凝土粘接修补技术规程》中的第5章的规定执行，质量检验按照《港口工程混凝土粘接修补技术规程》中的第6章的规定执行。

实施混凝土裂缝修复时应根据《码头破损沉箱检测报告》所检测出的裂缝位置及裂缝宽度，按前述修复方案施工。

4 沉箱已变形隔墙的加固修复

根据《码头破损沉箱检测报告》中沉箱的纵或横隔墙均出现不同程度的变形，为保证钢筋混凝土沉箱结构的整体性、安全性及耐久性，采取在已变形隔墙相关仓格内下部实施水下升浆混凝土、上部现浇混凝土的加固修复方案。

4.1 相关技术要求

1）沉箱内现浇混凝土强度等级为C25 F200。

2）沉箱内升浆混凝土强度等级不低于C15。

3）施工时沉箱内回填块石，实施升浆混凝土或现浇混凝土时，相邻仓格间的高差不应大于1.0 m。在施工过程中要观察外墙及隔墙的变形情况，如有异常情况应采取安全措施。

4）实施升浆混凝土或现浇混凝土时，要求每施工2 m达到初凝后再继续施工。

5）为保证沉箱内升浆混凝土与现浇混凝土的整体性，在两者之间设置了用于连接的旧50 kg钢轨。

6）位于沉箱顶的植筋强度应满足钢筋的抗拉强度。

4.2 修复方法及施工要求

对于已变形的隔墙相关仓格内实施下部水下升浆混凝土，上部现浇混凝土的加固修复措施后，由于采用水下升浆混凝土，上部改为现浇混凝土与原设计填料相比自重加大，基床反力也会相应增大，为此应核算底板的强度。若底板强度不满足要求时可在升浆中心预留孔以减少其重量，达到减小基床反力的目的；或者升浆部分从底板顶面开始。升浆部分的深度是根据隔墙变形情况和出现裂缝的深度决定的，一般升浆的深度大于裂缝深度0.5 m即可。

由于隔墙变形过大，在加强角处伴有裂缝，隔墙作为支承，外墙的作用受到削弱，为此在隔墙变形大的外墙顶部和隔墙加强角处采用植筋，然后在沉箱顶现浇钢筋混凝土盖板，混凝土盖板厚度应根据上部荷载计算确定，但不宜小于0.5 m厚，采用植筋和钢筋混凝土盖板的主要目的是保证沉箱结构的整体性、安全性和耐久性。

5 沉箱外墙顶部受挤压或被撞损坏的修复

根据《码头破损沉箱检测报告》，对于沉箱的外墙顶部，均存在由于磕碰或挤压造成的混凝土局部开裂或剥落。由于此种损伤未造成沉箱结构上的破坏，但需凿除损坏部位混凝土，重新浇筑。浇筑后的混凝土强度等级同原沉箱设计强度等级。

对损坏严重、出现孔洞的情况，应将损坏混凝土凿除，将钢筋顺直，对受损害的钢筋与新补钢筋采取搭接焊，搭接焊焊缝长度应满足规范的规定，然后支模现浇混凝土将孔洞修复。对于有裂缝的仓格采用升浆混凝土。沉箱加固修复情况见图5～图8。

图5 液体化工码头3#沉箱加固平面

图6 沉箱内顶部预埋钢筋布置

图7 沉箱内预埋旧钢轨布置

图8 沉箱修复断面示意

6 修复效果

针对修复后的受损沉箱，根据技术要求及相应的技术规范进行了检测验证。对于沉箱混凝土裂缝，采用非金属超声波检测仪，分6个测区分别进行检测，检测结果见表1。

表1 修复沉箱混凝土声速检测结果

依据表1所列声速值，按数理统计方法计算了42个测点混凝土声速平均值MV、标准差SV和变异系数δV，计算结果见表2。

表2 修复沉箱混凝土声速统计特征值

依据JTJ/T271-99《港口工程混凝土粘接修补技术规程》，经现场检测计算，满足设计修复要求。检验结果见表3。

表3 沉箱裂缝修复检验结果

对于水下涂料及灌浆修复，依据JTJ/T271-99《港口工程混凝土粘接修补技术规程》，经现场采用WES—300B型万能试验机、TYE—300型水泥压力试验机、WDL—20000电子万能试验机进行检测后通过室内试验验证，结果也满足设计修复要求。试验结果见表4。

表4 涂料力学性能检验报告

表5 灌浆材料检验报告

7 结 语

从上述检测结论中可以看出，从混凝土声速判断，混凝土平均声速值MV＞3 500 m/s，修复后混凝土质量可靠；从混凝土的波形、振幅和声时综合评估，沉箱混凝土结构是完整的。因此，修复效果完整可靠，满足规范及设计要求。

由于码头结构及地域条件不同，对于受损的同类重力式沉箱码头结构，其沉箱修复方法不是唯一的，本文所提供的方法可能还有一些缺陷，仅供有关技术人员参考。

Rehabilitation of Damaged Caissons for Various Gravity Caisson Berth Structures

Tang Jiafeng
(Port and Channel Bureau,Department of Communication of Shandong Province,Jinan Shandong 250000,China)

Based on the engineering practice,an introduction is made to the rehabilitation method for the damaged part of conventional gravity caisson berth structure.The above method may serve as a reference for the renovation of similar berth structures

gravity caisson berth structure; damaged caisson; reinforcement and rehabilitation

U656.1+11；U656.107

：A

：1004-9592（2016）06-0027-04

10.16403/j.cnki.ggjs20160607

2015-12-03

唐家风（1966-），高级工程师，主要从事港口航道等水运工程的建设管理工作。