研究探索某水中燈樁內(nèi)旋樓梯柱加固方案

謝俊奎 交通運(yùn)輸部南海航海保障中心北海航標(biāo)處

1.項(xiàng)目背景

某水中燈樁是港口航道口門標(biāo)志，座落于礁石區(qū)。燈樁地基處理采用預(yù)制混凝土管樁技術(shù)，建筑物承臺(tái)底座平面尺寸為6.4m×6.4m，承臺(tái)上部建設(shè)圓形樁體，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，鋼筋保護(hù)層厚度50mm。筒體墻厚、板厚度為200mm?；炷羶?nèi)旋樓梯柱高8m，梯級(jí)高度200mm，寬度280 mm。樁體標(biāo)準(zhǔn)層直徑2.8m。水中燈樁內(nèi)旋樓梯柱出現(xiàn)鋼筋銹蝕及混凝土破裂、梯柱部分瓷片脫落。需要進(jìn)行梁柱加固處理，使燈樁繼續(xù)發(fā)揮助導(dǎo)航效能，為港口經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。

圖1 某燈樁內(nèi)旋樓梯柱鋼筋腐蝕及混凝土崩落現(xiàn)狀

2.內(nèi)旋樓梯柱鋼筋腐蝕破損現(xiàn)狀原因分析

組織技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)對(duì)某水中燈樁原樓梯柱進(jìn)行查勘。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量：燈樁地基和建筑物承臺(tái)未出現(xiàn)傾斜，外層圓柱體也未有混凝土破裂，均符合設(shè)計(jì)要求。而現(xiàn)場(chǎng)查勘發(fā)現(xiàn)內(nèi)旋樓梯柱原柱因鋼筋銹蝕及混凝土崩落，共有4處存在此情況（見圖1）。

根據(jù)某水中燈樁施工圖設(shè)計(jì)圖紙，同時(shí)考慮燈樁整體結(jié)構(gòu)體系的影響，為查明內(nèi)旋樓梯柱鋼筋銹蝕及混凝土破裂原因，技術(shù)人員繼續(xù)開展第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)樓梯柱混凝土氯離子含量進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)報(bào)告結(jié)論：柱內(nèi)混凝土氯離子含量百分比為1.4。根據(jù)工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)弱腐蝕環(huán)境下氯離子含量百分比要求為不高于0.1；混凝土設(shè)計(jì)等級(jí)為C30，現(xiàn)根據(jù)檢測(cè)結(jié)果為不大于C25；混凝土保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)為70mm，現(xiàn)檢測(cè)為不大于35mm。

由此推斷：鋼筋銹蝕膨脹導(dǎo)致混凝土崩落是由于氯離子含量超標(biāo)、混凝土保護(hù)層厚度也沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求?，F(xiàn)有條件無法滿足受力要求，且原混凝土存在繼續(xù)銹蝕鋼筋的可能，將導(dǎo)致鋼筋失去應(yīng)有性能并繼續(xù)膨脹往外擠脫混凝土。

3.內(nèi)旋樓梯柱加固方案的選擇

根據(jù)對(duì)某水中燈樁現(xiàn)場(chǎng)查勘和第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)質(zhì)量檢測(cè)結(jié)論，最好的處理方案當(dāng)然是敲掉置換，不過考慮現(xiàn)場(chǎng)情況，拆除中會(huì)對(duì)原結(jié)構(gòu)有損壞的風(fēng)險(xiǎn)，并且施工周期比較長，成本過高，施工復(fù)雜就不必要考慮了?，F(xiàn)需要對(duì)燈樁內(nèi)旋樓梯柱鋼筋銹蝕膨脹導(dǎo)致混凝土崩落問題進(jìn)行技術(shù)加固，以達(dá)到燈樁設(shè)計(jì)的使用年限。而對(duì)已有建筑物或構(gòu)筑物加固方案的選擇非常重要，加固方案的優(yōu)劣，不僅影響資金的投入，更重要的是影響加固質(zhì)量。下面從技術(shù)可靠性、施工技術(shù)簡易性、施工成本等多角度，選擇一種技術(shù)加固方案。

3.1 技術(shù)加固方案一

使用碳纖維復(fù)合材是指碳纖維配合環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠的加固方法。使用碳纖維加固方案：

（1）現(xiàn)場(chǎng)將燈樁內(nèi)旋樓梯柱采用砂漿修補(bǔ)好崩落位置和空鼓位置、修補(bǔ)原瓷磚。

（2）現(xiàn)場(chǎng)將原柱子修補(bǔ)好封閉之后，采用繞柱貼碳纖維布3層（具體層數(shù)需要設(shè)計(jì)單位測(cè)算其膨脹力，即原柱子鋼筋會(huì)繼續(xù)腐蝕膨脹往外擠壓），全柱全高貼好碳纖維箍住柱子。

（3）這種方案施工上方便可行，碳纖維的受力好，能抵御原柱子鋼筋繼續(xù)腐蝕膨脹往外擠壓的力度。

（4）第三方造價(jià)公司造價(jià)為18.163萬元。使用碳纖維加固具有以下優(yōu)點(diǎn)：材料強(qiáng)度高、體積小，不增加構(gòu)件尺寸、耐腐蝕性能好、安裝簡單、防水性能好。

3.2 技術(shù)加固方案二

（1）現(xiàn)場(chǎng)拆除某燈樁內(nèi)旋樓梯柱原瓷磚，采用砂漿修補(bǔ)好崩落位置，外側(cè)涂抹防腐蝕性油漆或其他材料。

（2）采用工廠預(yù)制10mm厚圓鋼板，可采用兩半圓鋼板，現(xiàn)場(chǎng)焊接為圓鋼板。鋼板直徑（外徑）約為350mm，鋼板底部及頂部以樓梯踏步相應(yīng)高度為準(zhǔn)，鋼板嵌入梯板內(nèi)約50mm，上下應(yīng)盡量保證對(duì)齊。以此保證鋼板與原混凝土柱有一定間隙，并將樓梯荷載傳至鋼板之上。

（3）鋼板內(nèi)外側(cè)均應(yīng)采取相應(yīng)防銹措施。

（4）第三方造價(jià)公司造價(jià)為28.586萬元。

以上為某水中燈樁原樓梯柱加固的技術(shù)方案。圓鋼板護(hù)筒包住原柱體，護(hù)筒內(nèi)預(yù)留一定空間，用于原柱子鋼筋繼續(xù)腐蝕膨脹往外擠壓。將內(nèi)旋樓梯荷載轉(zhuǎn)移至鋼板上。該方案需要工廠制定預(yù)制10mm厚圓鋼板，作業(yè)要精準(zhǔn)控制，加上空間狹窄，施工技術(shù)難度大。

通過對(duì)比，以上二個(gè)加固方案均適合該燈樁內(nèi)旋樓梯柱加固要求。但加固方案一經(jīng)濟(jì)成本比較合理，對(duì)使用功能影響小、技術(shù)可靠、施工簡便、外觀整齊、加固效果好。建議作為推薦方案。

4.結(jié)語

建筑物或構(gòu)筑物因各種原因受到含有腐蝕性介質(zhì)的腐蝕，腐蝕過程是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的物理化學(xué)過程，而且鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕一旦出現(xiàn)，內(nèi)部反應(yīng)就加快，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的正常使用。對(duì)于本文內(nèi)旋樓梯柱加固，作業(yè)空間小，又是海上作業(yè)，加固處理難度較大。因此，在對(duì)待鋼筋混凝土腐蝕問題，應(yīng)早發(fā)現(xiàn)早預(yù)防早處理，查勘原因，采取行之有效的加固方案為首選之策。一方面降低了施工成本，另一方面提升了整體施工質(zhì)量，符合設(shè)計(jì)和燈樁管理要求。