码头改造工程中碳纤维加固技术的运用

舒 亚

(中国人民解放军92003部队，广东 湛江 524010)

随着社会的进步，建筑物的功能发生了明显的变化，原有的建筑物不仅不能满足相关标准规范要求，也不能满足现阶段的使用需求。因此，如何对这些建筑物进行加固、维修，已成为一个不可忽视的难题。目前来看，加固方法有很多，其中最值得推荐的还是碳纤维加固技术。

利用碳纤维加固技术要按照以下步骤进行:首先，将碳纤维用环氧树脂浸成复合增强材料;接着将复合增强材料沿着与裂缝成90°角的方向贴在需要补强的地方，让粘贴的增强材料和钢筋混凝土形成新的复合体，增强建筑物的抗裂能力，使建筑物更具有延伸性，改变以往不能应用于港口水工建筑物的局限。

1 需要加固码头的结构现状

需要加固的码头是一个突堤式的高桩码头，南北走向，突堤的东侧水深足以容纳5万t级以下船舶，西侧水深约－15m左右，可以停靠的船舶吨位最大是20万t级。码头框架由4根钢管桩构成，其中，2根直桩，2根斜桩。钢管桩的内部灌注混凝土，在其东西两侧设有不同的抗震控制装置。经过不断改造，码头上部纵梁的断面不断扩大，纵梁附近是码头的2条装机核心轨道。基于此现状，下面对其进行具体分析。

1.1 码头矩形纵梁坏损程度

通过《码头结构裂缝检测报告》，发现许多裂缝集中分布在码头上部的纵梁上，主要是纵梁中的东西2道，据报告统计，纵梁上的裂缝包括非独立裂缝和独立裂缝，共计204条，前者34条，后者170条。同时，《码头结构裂缝检测报告》还提供了裂缝的宽度、高度及深度等相关数据。根据数据显示，东侧纵梁的弯曲裂缝的宽度已经达到1.0～1.5mm，同时，因氧化作用，有些钢筋出现锈蚀现象。与东侧纵梁相比，西侧纵梁的损坏程度更为严重，这些纵梁在抗弯能力和抗剪切能力方面都需要加固补强。

1.2 接岸段矩形梁的坏损程度

接岸段是码头的重要部分，连接突堤码头和陆地，同时也是装船机经过的通道。然而，从《码头结构裂缝检测报告》中可以清楚地看到，接岸段的横梁受到严重损坏，横梁上出现了很多裂缝，而且部分混凝土表面已经疏松，必然造成钢筋逐渐锈蚀，应加强接岸段的补强工程，确保接岸段的安全通道功能。

1.3 码头上部其他部分的坏损程度

根据《码头结构裂缝检测报告》显示，码头其他结构也出现不同程度的裂缝，例如:在一些横梁上发现了水平裂缝，一些箍筋上出现明显的锈蚀现象。这些信号都说明在对纵梁进行加固时，还要及时修复补强横梁的裂缝，防止裂缝变宽，增加码头的安全系数。

2 加固补强码头结构物

码头和接岸段是码头结构加固补强的重要部分，这两个构件的接口是最容易出现裂缝的地方，必须引起高度重视。同时，在与之相关的其他构件中，针对不同情况，也需要进行一些必要处理，如:发现混凝土有疏松的迹象或是发现其开裂及钢筋出现锈迹时，在对相关构件进行加固补强之前，必须先将基面上已经疏松的混凝土清理掉，用专用钢筋除锈工具对生锈的钢筋进行除锈处理，然后再用有防止钢筋锈蚀功能的砂浆将基面修复完整。

根据《码头结构裂缝检测报告》数据显示，码头上部的部分主体结构遭到严重的破坏，需要通过工程措施进行加固补强，增强断面的抗弯能力，通过碳纤维的抗拉强效果，达到提高断面的抗扭曲能力的目的。碳纤维布中起作用的主要是里面的碳纤维丝，碳纤维丝里面的聚丙腈基材料必须是小束的，在12k及其以下，同时，根据碳纤维布的面积采用相应的配套粘结剂、修补胶和底胶等。碳纤维布必须严格按照相关的政策法规规定使用，碳纤维布的安全性能指标见下表。

碳纤维布的安全性能指标

在使用碳纤维布对码头建筑物进行加固补强时，每一步均要按照严格的规章制度执行。由于码头水工结构物的纵梁存在不同层次的裂缝，结合纵梁裂缝的宽度、高度及深度，设计码头纵梁的加固方式如图1所示。

图1 码头纵梁的加固方式 单位:mm

据了解，此次加固已经不是码头第一次加固，之前对码头纵梁施行加宽处理时忽视了一个关键步骤，即没有在混凝土内外层间加强锚固。为了吸取之前的教训，使码头建筑物更加坚固，本次对码头纵梁进行加固补强时应当根据需要加入一些M16的锚栓，详见图2。

图2 锚栓加固 单位:mm

码头加固补强措施只能起到延长码头使用寿命的作用，要想提高码头的整体寿命，必须严格施工流程。只有在建造时就充分考虑到各种可能发生的损坏才能防患于未然，也只有这样，才能真正保证码头的长期安全使用。

3 结语

a.根据海水环境设计码头主要受力结构的补强加固方案，在选择水工建筑物的补强加固材料以及与之配套的树脂、修补胶、界面剂等相关材料时，一定要按照海水环境的要求进行。

b.做好码头建筑物钢材质构件的防腐蚀工作，采用碳纤维补强加固时不要接触到钢桩上沿和护舷钢箱，让碳纤维布避开这些可能对钢桩造成损害的障碍物，避免码头水工建筑物的钢桩等关键构件受到影响。

c.有效的管理能够提高组织的工作效率和效果，所以在进行码头水工结构物的补强加固过程中，相关责任部门须严格把关。只有对施工过程进行严格的管理，才能保证码头补强加固按照规定的要求执行，真正实现码头水工结构物加固补强的耐久性效果。因此，要将建筑物补强加固的设计与施工和检测联系起来，从设计开始一步步完成码头结构物的加固补强。■

1 王巧平，吴胜兴，唐杰峰.碳纤维布在锈蚀钢筋混凝土结构加固中的应用研究［J］.混凝土，2002(6):49-51.

2 王磊，张继红.碳纤维加固钢筋混凝土梁的抗剪及耐久性研究［J］.建筑技术，2010，41(5):451-453.

3 陈现荣.广州港洪圣沙码头碳纤维加固修复工程［J］.水运工程，2006(7):73-74.

4 CECS146碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程［S］.北京:中国计划出版社，2003.

5 GB 50367—2006混凝土结构加固设计规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2006.