原址重建码头旧桩检测及二次利用研究

2018-03-26唐丰礼熊振华刘天韵

西部探矿工程 2018年4期

唐丰礼，熊振华，刘天韵

（1.中国港湾工程有限责任公司，北京100027；2.中交二航局第一工程有限公司，湖北武汉430012；3.中交天津港湾工程研究院有限公司，天津300222）

1 概述

贝拉港是莫桑比克第二大港口，港内现有12个泊位，其中渔码头泊位因建造时间久远且标准较低，经过漫长的使用期和数次自然灾害，部分区域已经严重损坏，只能以极低工作效率运营，相关渔业生产活动受限。为恢复和扩大渔业生产能力，莫桑比克政府渔业部启动了新的渔码头重建工程。新贝拉渔码头采用高桩梁板式结构[1]，在原有渔码头岸线上进行重新建设，在对原码头进行拆除过程中，原有旧桩很难拔出，基本都按保留处理。本文针对保留的旧桩进行试验检测，根据检测结果分析旧桩在新码头建设过程中二次利用的可行性。

2 旧码头桩基概况

原贝拉港渔码头为高桩结构，桩基分2部分，海侧4排为圆形混凝土灌注桩，直径950mm，排架间距为4.55m，横向间距6m；陆侧8排为方桩，尺寸380mm×380mm，排距为2.2～2.4m，桩基之间由剪力撑、水平撑等联排结构连接，原码头圆桩、方桩断面布置如图1所示。

因混凝土灌注桩承载力较高，因此本文主要研究旧方桩的二次利用。因建设年代久远，搜集到的原渔码头设计资料有限，仅可以确定旧方桩为打入桩，采用C20混凝土，桩中主筋为4根∅32mm一级光圆钢筋，桩顶标高+7～+9m。

3 旧方桩试验检测

图1 原码头桩基断面布置图（单位：m）

3.1 外观裂化程度观测

在旧码头拆除前，对旧方桩进行外观裂化程度观测，顶部以下1m范围内，因属于浪溅区，破损严重，混凝土大面积剥落，钢筋外露锈蚀，基本丧失主要性能；而下部的桩，处于水位变动区，尤其是海洋生物附着部分，除个别外，无明显破损，外观比较完整。

为观测旧方桩混凝土内部质量，在标高5.5m处，将旧方桩顶部破损严重部分切割掉。从切割后的旧方桩截面可以看到，下部的混凝土和钢筋状态完整，混凝土外观质量正常，钢筋也没有发生腐蚀，混凝土紧密包裹钢筋。

3.2 室内试验

为了获得旧方桩经过多年使用后混凝土和钢筋的剩余强度，对旧方桩钻取混凝土芯样并取出方桩中的钢筋进行室内试验。将取出的芯样制作成尺寸∅100mm×100mm的试样，试样表面光滑，胶结好，骨料分部均匀，混凝土质量良好。对7根桩钻取芯样，每根桩制作3个试样作为一组。对每组试样进行抗压强度试验，取3个试样抗压强度的平均值作为该桩的抗压强度代表值，试验结果见表1。从旧方桩中取出8根钢筋，制作成试样进行拉伸试验，试验结果见表2。

表1 混凝土试件抗压试验结果汇总表

从试验结果看，旧方桩混凝土抗压强度平均值20.66MPa，最低值为18.76MPa；直径∅32mm光圆钢的屈服强度平均值为247.6MPa，最低值为235MPa，与搜集的原码头设计资料中旧方桩采用C20混凝土，∅32mm一级光圆钢筋的情况相符合，混凝土和钢筋的性能基本未发生降低。

3.3 方桩低应变检测

表2 钢筋试件拉伸试验结果汇总表

对截掉顶部破损部位后的旧方桩进行低应变检测，检测了14根桩，试验处桩顶标高5.5m，典型低应变检测波形如图2所示。由于低应变激励能量偏小，对桩的检测深度有限，根据已有经验和检测仪器能力，检测深度不超过30m，根据14根桩的波形图，在30m范围内均无反射波，据此可得出如下判断，方桩桩长至少30m以上，在30m长度范围内并未存在缺陷。

4 旧方桩承载力计算

4.1 根据混凝土强度计算

从室内试验结果看，旧方桩的混凝土和钢筋仍保持较好的承载性能,从表1中选取最低的抗压强度代表值18.76MPa作为计算旧方桩轴向抗压承载力的混凝土抗压强度，旧方桩边长0.38m，分项系数取1.55，得到旧方桩的轴向抗压承载力设计值为1173.8kN。

4.2 根据经验参数法计算

图2 典型方桩低应变检测波形图

根据《港口工程桩基规范》（JTS 167），按打入桩轴向抗压承载力设计值经验参数公式计算。

因原始设计资料有限，并无桩长或桩的打设深度资料，根据低应变检测结果，从标高5.5m开始，桩长至少30m且无缺陷，因此按照桩顶标高5.5m，桩长30m计算，参照图2，桩底在粘土层内。采用该重建项目工程勘察报告推荐的打入桩单位桩侧阻力标准值和单位桩端阻力标准值[3]，不考虑块石层和淤泥层侧摩阻力，计算结果见表3。

5 旧方桩的二次利用

根据新建渔码头施工单位钢平台施工方案中的计算结果，若采用旧方桩作为桩基施工钢平台的临时支撑，每根方桩需承受300kN的荷载。

从外观劣化程度、混凝土强度、钢筋强度、桩基完整性等试验检测结果看，原码头旧方桩仍具有良好的性能。根据承载力计算结果，旧方桩单桩轴向抗压承载力至少为751.6kN，完全满足新码头桩基施工钢平台的临时支撑要求。在实际施工中，施工单位对旧方桩进行二次利用，作为钢平台的临时支撑，节约了工程造价。目前桩基施工已经结束，钢平台使用良好，本工程旧桩的试验检测和二次利用经验可以为今后类似重建工程项目提供借鉴。