浅谈高桩码头的加固与改造技术

浅谈高桩码头的加固与改造技术

摘要:高桩码头病害是影响其使用稳固性和安全的重要原因，通常需要对高桩码头进行加固和改造处理。导致高桩码头出现病害的因素较多，例如结构倾斜偏移、结构挠度过大、混凝土腐蚀、混凝土碳化、钢筋锈蚀以及混凝土构件质量问题等。同时，为了应对港口日益增大的吞吐量，对现有的高桩码头进行加固和改造，在满足港口需求的同时，也会相对于新建码头节省大量的资金。在本文中，就高桩码头的加固与改造技术进行了分析和探讨。

关键词:高桩码头；码头加固；改造

引言：

高桩码头是码头建筑物的一种重要结构形式，在各种可以沉桩的地基中应用，尤其适应软土地基条件。但是高桩码头对地面的超载作用力及装卸工艺的变化缺乏适应能力，与板桩式码头和重力式码头相比，耐久性较差，且构件容易受到损坏。因此，加强高桩码头的施工技术控制非常重要。

一、高桩码头的结构特征

高桩码头在我国港口工程中广泛应用，主要由桩基、上部结构和接岸结构三部分构成。

1.桩基的一般形式为大管桩、钢管桩、PHC 桩、预应力混凝土方桩、非预应力混凝土方桩、嵌岩桩及灌注桩等。在水工建筑物中，常见有叉桩及直桩的混合布置结构，桩基的施工多以柴油打桩锤的沉桩为主，但也有个别工程采取液压锤沉桩。有些工程的桩基处理，是在沉桩完毕之后，在桩中实行嵌岩，或者在桩中进行锚杆施工；

3.上部结构一般分为板式结构、梁板式结构或者墩式结构。根据预应力情况的不同，分为预应力结构、非预应力结构；根据安装和浇注工艺的不同，分为预制安装结构、叠合结构与现浇结构；根据材料的不同，分为普通混凝土结构、高性能混凝土结构；

3.斜坡是接岸结构最常见的形式，主要与高桩码头地基的软弱性相适应，又可避免由于边坡过陡而产生桩基损坏和码头位移等问题。除此之外，还可采用板桩卸载平台、重力式结构等方案。一般情况下，将基础部分实行开挖换填，或者采取抛砂垫层方式，以排水板加强软土应力，改善地基的不利条件；在坡面应利用人工护面块体或者块石进行护面，上部则采取小型直立式的挡土结构，实现与码头之间的过渡。以当前高桩码头应用的实际情况来看，在设计过程中，应该充分考虑码头与接岸之间的沉降问题，在简支板的下方设置橡胶支座。

高桩码头一般使用透空结构形式，具有结构轻的特点，适用于软弱的地基中。高桩码头的位移沉降相对较小，具有造价成本低、使用效果良好等优势。尤其在

对使用要求较高的集装箱码头，或者作业面积小、垂直荷载度小的油气化工码头；或者外海开阔地域的码头等。在各方面条件的保障下，通过应用高桩码头，可实现经济合理的工程目标。

另外，高桩码头的结构相对薄弱，对外在荷载力相对敏感，结构的耐久性比较差，再加上码头结构较复杂、涉及诸多施工工序，对施工条件、设备等都有一定限制，工期时间较长。因此，对高桩码头耐久性的质量控制与后期维护等要求较高。针对施工和使用中经常出现的稳定性及码头回填沉降等问题，如果不能妥当处理，也可能造成桩基码头的位移或者破坏现象，这些都是在应用高桩码头时需注意的问题。

二、高桩码头的常见问题分析

1．裂缝问题

裂缝是钢筋混凝土结构中经常产生的现象，可以说所有的码头都涉及到裂缝现象，随着裂缝的加深、扩大，还会引发其他结果。随着面板的开裂，高桩码头整体结构构件的承载力降低，如果面板中砌缝出现开裂现象，或者无砂浆、砂浆不饱满、强度较低等问题，则面板无法承受正截面的应力，此时截面积减少，抵抗能力也随之降低。钢筋混凝土的裂缝对高桩码头产生的危害程度不确定，如果情况严重，可能对码头的正常使用及其安全产生影响。出现的各种问题，会沿着接岸结构对前方码头的结构产生影响或破坏，降低高桩码头承载力，可能出现各种倾斜、沉降、转动或位移。

2．钢筋锈蚀和混凝土碳化

钢筋锈蚀和混凝土碳化问题在钢筋混凝土的高桩码头中也时常发生，较为严重。随着出现钢筋锈蚀现象，可能出现混凝土剥落、裂缝等现象，造成钢筋与混凝土之间的粘结力丧失，减少钢筋截面积，降低承载力，从而对高桩码头的结构安全产生影响，留下安全事故隐患。经相关调查数据显示，如果碳化的深度接近或者已经超过了混凝土保护层的厚度，那么证明混凝土结构中的大部分钢筋已经锈蚀。如果混凝土的裂缝较多，那么钢筋锈蚀的程度较严重，需引起重视。

3．剥蚀现象

由于支座的破坏，会造成支座偏位，进而引发支撑不稳、丧失基本功能、压碎垫块等问题，剥蚀现象的判断应首先从混凝土外观开始，观察混凝土高桩码头的表面是否出现了蜂窝麻面、酥松起皮、剥落、漏石等现象，如果发生剥蚀现象，会造成高桩码头构件断面尺寸的缩小，钢筋很可能处于干湿交替的环境中，极易发生锈蚀。

4．结构的破坏

在钢筋混凝土高桩码头中，由于结构关键部位的构造不合理，再加上施工技

术水平问题等，局部构件的强度不足、承载力较低，或者实际应用中的荷载超过了设计值，这些现象都可能引起结构的失衡、老化、变形等问题，对码头结构的安全性十分不利。

5．地基的不均匀沉降

地基的不均匀沉降对高桩码头影响较大，轻者造成码头结构裂缝，重者引起码头整体结构或者局部结构的倾斜、倒塌。因此，加强对地基不均匀沉降问题的重视，及时分析问题原因并积极解决，对提高码头施工质量具有重要意义。

三、高桩码头施工技术的要点

1．灌注桩的施工控制

在灌注桩施工过程中，首先加强对护筒沉放的控制，利用前方直角的交会，强化对桩位的控制，以满足规范要求。在沉放过程中，利用垂球检测护筒的垂直度变化状况，并及时调整偏差。在灌注桩的钻孔过程中，应确保钻机和护筒的中心线处于同一条直线中，成孔后需进行沉渣厚度和泥浆比重的检测试验，试验合格后再安装钢筋骨架。一般采取导管法完成灌注桩的混凝土浇筑，对首罐混凝土量实行精准测量，确保连续浇灌，避免出现断桩现象。

2．岸坡稳定性的控制

在施工期间，有关控制岸坡稳定性的问题，除了对挖泥进行严格的分层分段控制之外，对开挖工序的控制也十分重要；合理的打桩施工安排，可有效减少打桩震动作用对岸坡产生的影响，同时在施工过程中加强监测，及时发现岸坡变化状况，优化调整施工效率。有关岸坡稳定性的监测，主要做到以下几点。

（1）监测点的合理布置。沿着高桩码头岸线的方向，设置多组的深层测斜仪，注意测斜仪的埋入深度不能小于码头的前沿设计；

（2）严格执行侧向位移标准。侧向位移的速率控制标准为≤4mm/d；

（3）如果在监测过程中发现异常状况，应及时分析原因并采取措施。如果位移连续3 天＞10mm，则应分析原因，优化施工速率；

（4）在沉桩施工过程中，如果出现特殊的气候条件，应强化监测密度。

四、高桩码头施工的经验与教训

有关高桩码头的设计与施工，现将几点经验教训总结如下：

1.出现不了解地质条件，缺乏基本的试桩验证或桩长偏保守，工程实践中经常出现截桩问题，造成大量浪费。