研究探索某水中灯桩内旋楼梯柱加固方案

谢俊奎 交通运输部南海航海保障中心北海航标处

1.项目背景

某水中灯桩是港口航道口门标志，座落于礁石区。灯桩地基处理采用预制混凝土管桩技术，建筑物承台底座平面尺寸为6.4m×6.4m，承台上部建设圆形桩体，采用钢筋混凝土结构，钢筋混凝土强度等级C30，钢筋保护层厚度50mm。筒体墙厚、板厚度为200mm。混凝土内旋楼梯柱高8m，梯级高度200mm，宽度280 mm。桩体标准层直径2.8m。水中灯桩内旋楼梯柱出现钢筋锈蚀及混凝土破裂、梯柱部分瓷片脱落。需要进行梁柱加固处理，使灯桩继续发挥助导航效能，为港口经济发展服务。

图1 某灯桩内旋楼梯柱钢筋腐蚀及混凝土崩落现状

2.内旋楼梯柱钢筋腐蚀破损现状原因分析

组织技术人员现场对某水中灯桩原楼梯柱进行查勘。经现场测量：灯桩地基和建筑物承台未出现倾斜，外层圆柱体也未有混凝土破裂，均符合设计要求。而现场查勘发现内旋楼梯柱原柱因钢筋锈蚀及混凝土崩落，共有4处存在此情况（见图1）。

根据某水中灯桩施工图设计图纸，同时考虑灯桩整体结构体系的影响，为查明内旋楼梯柱钢筋锈蚀及混凝土破裂原因，技术人员继续开展第三方检测机构对楼梯柱混凝土氯离子含量进行质量检测，检测报告结论：柱内混凝土氯离子含量百分比为1.4。根据工业建筑防腐蚀设计规范对弱腐蚀环境下氯离子含量百分比要求为不高于0.1；混凝土设计等级为C30，现根据检测结果为不大于C25；混凝土保护层厚度设计为70mm，现检测为不大于35mm。

由此推断：钢筋锈蚀膨胀导致混凝土崩落是由于氯离子含量超标、混凝土保护层厚度也没有达到设计要求。现有条件无法满足受力要求，且原混凝土存在继续锈蚀钢筋的可能，将导致钢筋失去应有性能并继续膨胀往外挤脱混凝土。

3.内旋楼梯柱加固方案的选择

根据对某水中灯桩现场查勘和第三方检测机构质量检测结论，最好的处理方案当然是敲掉置换，不过考虑现场情况，拆除中会对原结构有损坏的风险，并且施工周期比较长，成本过高，施工复杂就不必要考虑了。现需要对灯桩内旋楼梯柱钢筋锈蚀膨胀导致混凝土崩落问题进行技术加固，以达到灯桩设计的使用年限。而对已有建筑物或构筑物加固方案的选择非常重要，加固方案的优劣，不仅影响资金的投入，更重要的是影响加固质量。下面从技术可靠性、施工技术简易性、施工成本等多角度，选择一种技术加固方案。

3.1 技术加固方案一

使用碳纤维复合材是指碳纤维配合环氧树脂结构胶的加固方法。使用碳纤维加固方案：

（1）现场将灯桩内旋楼梯柱采用砂浆修补好崩落位置和空鼓位置、修补原瓷砖。

（2）现场将原柱子修补好封闭之后，采用绕柱贴碳纤维布3层（具体层数需要设计单位测算其膨胀力，即原柱子钢筋会继续腐蚀膨胀往外挤压），全柱全高贴好碳纤维箍住柱子。

（3）这种方案施工上方便可行，碳纤维的受力好，能抵御原柱子钢筋继续腐蚀膨胀往外挤压的力度。

（4）第三方造价公司造价为18.163万元。使用碳纤维加固具有以下优点：材料强度高、体积小，不增加构件尺寸、耐腐蚀性能好、安装简单、防水性能好。

3.2 技术加固方案二

（1）现场拆除某灯桩内旋楼梯柱原瓷砖，采用砂浆修补好崩落位置，外侧涂抹防腐蚀性油漆或其他材料。

（2）采用工厂预制10mm厚圆钢板，可采用两半圆钢板，现场焊接为圆钢板。钢板直径（外径）约为350mm，钢板底部及顶部以楼梯踏步相应高度为准，钢板嵌入梯板内约50mm，上下应尽量保证对齐。以此保证钢板与原混凝土柱有一定间隙，并将楼梯荷载传至钢板之上。

（3）钢板内外侧均应采取相应防锈措施。

（4）第三方造价公司造价为28.586万元。

以上为某水中灯桩原楼梯柱加固的技术方案。圆钢板护筒包住原柱体，护筒内预留一定空间，用于原柱子钢筋继续腐蚀膨胀往外挤压。将内旋楼梯荷载转移至钢板上。该方案需要工厂制定预制10mm厚圆钢板，作业要精准控制，加上空间狭窄，施工技术难度大。

通过对比，以上二个加固方案均适合该灯桩内旋楼梯柱加固要求。但加固方案一经济成本比较合理，对使用功能影响小、技术可靠、施工简便、外观整齐、加固效果好。建议作为推荐方案。

4.结语

建筑物或构筑物因各种原因受到含有腐蚀性介质的腐蚀，腐蚀过程是一个相当复杂的物理化学过程，而且钢筋混凝土结构的腐蚀一旦出现，内部反应就加快，严重影响结构的正常使用。对于本文内旋楼梯柱加固，作业空间小，又是海上作业，加固处理难度较大。因此，在对待钢筋混凝土腐蚀问题，应早发现早预防早处理，查勘原因，采取行之有效的加固方案为首选之策。一方面降低了施工成本，另一方面提升了整体施工质量，符合设计和灯桩管理要求。