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1、 高压注浆在高桩码头混凝土面层裂缝处置技术研究 吕义港、李鹏飞（1.江苏省交通运输厅港航事业发展中心，江苏南京 210000；2.华设检测科技有限公司，江苏南京 210014）0 引言高桩码头是海洋环境中一种常见的码头结构型式，在国内广泛应用于港口建设，具有施工工艺成熟、施工时间短、经济效益高等特点，随着运输需求的不断扩大，高桩码头的建设规模越来越大，高桩码头施工技术也在不断改进和提高，一些常见质量通病问题的发生概率也大大降低。但是由于长期受到海洋季风、海水腐蚀、强光照射等外部环境作用，船舶撞击、波浪力等外部荷载作用，以及施工技术不到位等多方面因素的影响，码头面层混凝土表面裂缝问题普遍存在且难
2、以彻底解决。高桩码头在结构受力分析、计算等理论研究方面已经非常成熟，加上近几年国家大力推行预制构件，高桩码头的桩基、纵横梁、靠船构件、面板都可以采用预制构件，能够大大降低病害的发生概率。码头面层混凝土表面裂缝，虽然往往是非结构性裂缝，对码头结构安全影响不大，但对高桩码头的外观质量和耐久性会产生严重影响1。裂缝一方面会影响结构外观质量，另一方面会影响结构承载力。由于裂缝的产生原因较为复杂，因此在施工工艺上进行预先控制的方法也比较多样2。主要按照裂缝宽度、深度、长度及走向的差异，采取不同的处理方式对裂缝进行处理。其中对于裂缝的深度和宽度，可以采用裂缝观测仪进行检测，对于裂缝长度，可采用卷尺等工具进
3、行测量，对裂缝宽度、深度与钢筋保护层厚度进行对比分析，科学选取裂缝处理3。对于宽度较小，深度仅局限于表面2cm 以内的裂缝，采取涂刷掺入环氧树脂的水泥浆的方式，便可达到封闭裂缝的效果。但是裂缝宽度大，深度较深且已经超过混凝土钢筋保护层厚度的裂缝，处理起来往往比较困难，表面涂刷掺入环氧树脂的水泥浆治标不治本，经过一段时间，裂缝会再次出现，效果较差4。1 工程概况某高桩码头平台长约360.570m，宽40m，排架间距8m，采用高桩梁板式结构。码头上部结构采用现浇桩帽、现浇上下横梁、预制纵向梁系及预制面板、现浇面层的叠合面板结构型式。码头平台现浇面层为厚度为1520cm 厚的钢筋混凝土，混凝土设计强
4、度为C40，顶层主筋为双向通长布置的HRB40014 钢筋，横向钢筋间距150mm，纵向钢筋间距125mm；梁顶处加强钢筋为HRB40014 钢筋，长度为300mm，钢筋间距为150mm。面层钢筋布置如图1所示。图1 码头面层配筋布置图码头面层按照码头分段分为6 段，采用分幅浇筑方式，分段中采用连续整幅和半幅施工方式。采用水上和陆上混凝土共同浇筑方式，浇筑完成后，割缝时间根据气温情况，一般控制在15 天完成，混凝土养护采用淡水人工洒水养护方式，部分分段面层与梁顶板缝浇筑间隔时间在5 天左右。2 码头面层裂缝情况及原因分析2.1 裂缝情况码头面层分段施工，施工完2 个段落后已浇筑段落接连出现多条
5、裂缝，裂缝分布不规则，集中表现为孔洞、伸缩缝等截面突变处裂缝，网格状裂缝，通长裂缝，弧形裂缝，以及局部较短无明显特征的细小裂缝。其中0.20mm 的裂缝数量为54 条，0.20.3mm（含）的裂缝数量11 条，0.3mm 的裂缝数量3 条。码头面层裂缝出现后，选取裂缝宽度大于0.2mm的典型裂缝进行定期观测，观测周期为15 天，共进行4 次观测，观察裂缝宽度的变化。观测时气温处于持续升高阶段，主要观测结果如下表：表1 典型裂缝宽度观测表对分段落部分典型裂缝采用钻芯法取芯（见图2），观测裂缝深度，共计钻取芯样19 个。裂缝深度最大值为140mm，最小值为2mm，均未超过码头面层现浇厚度，但部分较
6、深裂缝已贯穿钢筋保护层厚度。通过钻取芯样观察，裂缝缝宽由顶至底，逐渐变小。图2 2 号典型裂缝取芯图2.2 裂缝成因分析现浇混凝土裂缝的成因较复杂5。经分析，该工程裂缝的产生原因主要包括以下几个方面。第一，热胀冷缩是导致混凝土出现裂缝的主要因素之一，在混凝土表面的温度、内部之间的温度差异比较大的情况下，就会形成较大的温差，这种情况下，混凝土出现裂缝的可能性就相对较大。在浇筑混凝土的过程中，受海面较大风力影响，混凝土表面水分蒸发过快，混凝土水化热高，浇筑后数小时混凝土仍处于塑性状态，会产生塑性收缩裂缝和表面龟裂。第1 分段面层连续分两天进行浇筑，两日最高温度分别为34和30，海面风力达45 级，
7、在混凝土浇筑完成当日晚间，面层第一次洒水后即出现细微网状裂纹。第二，浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉降不足，硬化后沉降过大，容易在浇筑数小时后在钢筋上面，墙与板、梁与柱交接处出现裂缝，即沉降收缩裂缝。在面层混凝土浇筑时下层现浇梁顶板缝、梁顶混凝土还未完全收缩稳定，上下层混凝土收缩不均导致应力集中，下层收缩慢于上层，致使上面层混凝土开裂，随着气温升高裂缝进一步发展成型。第三，混凝土坍落度大，养护不全面。使用泵送混凝土浇筑，存在混凝土现场坍落度过大问题；混凝土面层浇筑后采用人工洒水养护，面层养护未达到全面覆盖。第四，混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料
8、质量不合格，可能导致结构出现裂缝。该工程面层混凝土使用的粗骨料级配为525 连续级配，粗骨料偏小，导致面层出现裂缝。2.3 裂缝性质分析对码头面层裂缝的成因进行认真分析，结合现场钻芯取样情况，全部芯样裂缝深度未贯穿面层，且裂缝由上向下宽度显著缩小，下部预制面板完好，裂缝不会发展影响至下层预制面板，裂缝均分布于上层受压区。初步确定该工程码头面层裂缝属于混凝土局部收缩引起的裂缝和部分构造裂缝，非结构性破坏裂缝。3 裂缝处置第一，表面修复。常用的方法有压实抹平，涂抹环氧黏结剂，喷涂水泥砂浆或细石混凝土，压抹环氧胶泥，环氧树脂粘贴班丝布，增加整体面层，钢锚栓缝合等。第二，局部修复法。常用的方法有充填法
9、、预应力法，部分凿除重新浇筑混凝土等。第三，水泥压力灌浆及化学灌浆法。该方法适用于缝补宽度0.5mm 的稳定裂缝。第四，减少结构内力，常用的方法有卸荷或控制荷载，设置卸荷结构，增设支点或支撑。该工程码头面层大于0.2mm 的裂缝，个别宽度较大、深度较深，会一定程度上影响码头面层的耐久性，需要及时采取封闭处理措施，减少水体侵入对钢筋的腐蚀，采用高压注浆方式对此种裂缝进行特殊处理，能够达到耐久性使用要求。3.1 裂缝处理用钢丝刷人工清除裂缝两侧约3050mm 范围表面污泥、油污、杂质及表面碎屑，再将裂缝周围用干净布擦干净，处理后形成沿裂缝宽度不小于50mm 的干净的混凝土表面。3.2 高压注浆沿裂
10、缝走向垂直面层，间距1520cm，钻注浆孔，钻孔深度为10cm。埋设注浆管，注浆管长度约为9cm，包括注浆管道、膨胀胶圈、注浆头三部分，注浆管埋入深度为4.55.5cm。注浆材料选用环氧树脂胶液，采用固定双组分，将A 组分和B 组分按照混合比混合在一起后，采用人工方式均匀搅拌至少3min，直到成为均匀的黄色混合物。然后将混合物全部倒入一个干净的容器内，再低速搅拌不少于1min。使用压力机将配置好的浆液压入注浆管，从裂缝一端向另一端顺序灌注，每管维持一定压力2min，或以裂缝表面有浆液渗出为停止灌注标准（见图3）。全部灌注完成后，拆除注浆管头，用环氧树脂胶液封闭注浆孔。高压注浆完成24h 后，对
11、表面环氧树脂胶液进行铲除和清理，然后使用环氧树脂胶液对裂缝表面进行封闭。施工过程中要谨防胶液凝结，周围环境温度需高于3，同时不宜高于30，宜选择在早晚间温度较低的时段进行修补施工。图3 典型裂缝高压注浆图3.3 检验与验收该工程主要使用的裂缝处理原材料为环氧树脂胶液，分为A、B 胶液2 种组分。检验与验收要点如下：第一，材料必须有产品出厂检验合格证书。进场施工前，应按照产品说明书要求进行试配并进行强度检测，要求3 天抗压强度不小于C50，材料检测合格后方可进场使用。第二，修补完成后采用目测等方法进行外观检查，裂缝表面应全部封闭，不存在缝隙和空缺。打磨完成后，检查裂缝表面是否已全部封闭，以表面无
12、可见裂缝为合格标准6。第三，通过高压注浆方式处理好部分裂缝后，可以采取混凝土芯样对高压注浆质量进行检查，可按照每个分段取23 条裂缝的比例来取芯，以芯样裂缝中已均匀填充环氧树脂胶液为合格标准。3.4 处治效果从试验裂缝的实施效果来看，采用高压注浆技术处理宽度较大的裂缝，能够有效填充裂缝空隙，达到封闭裂缝的效果，裂缝修复后未出现再次开裂的情况。对典型裂缝进行取芯检测，裂缝内部基本能够实现浆液填充，仅最上部和较深处局部未能充填浆液，但基本能够达到裂缝封闭的目的，能够有效阻止水分侵入钢筋保护层范围，总体效果基本能够满足处治要求。4 结语针对高桩码头面层混凝土表面常出现裂缝的质量通病，以某高桩码头为例，对码头面层表面裂缝宽度大于0.2mm 的裂缝采用高压注浆技术进行处理，从试验裂缝的实施效果来看，采用高压注浆技术处理宽度较大的裂缝，能够有效填充裂缝空隙，达到封闭裂缝的效果，裂缝修复后未出现再次开裂的情况，裂缝修复效果满足码头生产运营和工程耐久性要求，可以在裂缝处治中加以推广。 -全文完-
