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上海毅實建筑加固工程有限公司
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1.案例簡介
某加固碼頭為東西走向的突堤式高樁碼頭，突堤的南北兩岸都可以用來停靠船只，其中，北側停泊位的水深為15m左右，一般只停泊6萬噸以下的船只，南面的停泊位的水深為20m，可以停泊20萬噸的貨船。3根斜樁和3根直樁共同構成了碼頭的排架。鋼管樁的壁厚為12mm，直徑為0.496m，使用混凝土來對鋼管樁泥面以上的部門進行灌裝。縱梁沒有設計伸縮縫，在橫梁上方接近縱梁的地方，有兩條碼頭上的裝船機的主軌道。
2.碳纖維加固技術的工藝原理
碳纖維加固技術指的是先把抗拉抗壓強度比較高的碳纖維材料利用環氧樹脂浸成復合材料，然后再使用環氧樹脂粘結劑順著受拉方向把復合增強材料粘貼在需要加固的建筑上，使得建筑和粘貼材料共同承受壓力，從而達到提高結構抗剪、抗裂的能力，提升建筑物的剛度、延展性和抗裂性。當前，在陸地土建的建筑結構加固過程中已經廣泛使用此加固工藝了。不過碳纖維加固技術在對碼頭混凝土建筑的加固過程中，只可以在不是重要受力的地方進行加固修復。
3.案例碼頭破損情況
3.1 混凝土長方形縱梁的破損概況
通過對碼頭進行實地查勘以及查看“碼頭結構裂縫的檢驗報告”知道，在碼頭的南、北2條縱梁的兩側有很多的裂縫存在。整個縱梁共有裂縫205條。其中獨立裂縫180條，非獨立裂縫25條，包含剝離面在內的復合裂縫10條，分岔裂縫90條、混凝土退化復合裂縫32條，垂直裂縫84條，垂直剪切裂縫12條，另外還包括一些水平裂縫。根據檢驗報告中的相關數據，對裂縫的高度、深度、寬度等進行詳細的分析。
3.1.1 縱梁裂縫的高度和寬度
南縱梁的裂縫高度為21～42cm之間，且裂縫為彎曲復合剪切、裂縫彎曲、橫梁局部擠壓裂縫，還有個別裂縫有丟失混凝土骨料的情況出現。北縱梁外側裂縫的寬度為0.9～1.4mm，高度為0.9～1.2mm.主要是彎曲裂縫。還有部分裂縫因為對其進行了二次加固導致裹握力不足和混凝土退化的情況出現，甚至部分鋼筋已經出現了生銹的情況。
3.1.2 縱梁縫隙的深度和分布情況
南縱梁外側裂縫中有17條深度大于110mm，其中很大的裂縫深度為358mm，共有垂直裂縫9條，剩下的裂縫都屬于混凝土退化裂縫。在南縱梁內側共有21條裂縫的深度大于110mm，其中很大的裂縫深度為370mm。剩下的裂縫都屬于垂直裂縫。在北縱梁的外側共有10條裂縫的深度大于110mm，其中很大的裂縫深度為271mm，共有垂直裂縫3條，剩余裂縫均屬于分岔裂縫。在北縱梁內側共有14條裂縫的深度大于110mm，其中很大的裂縫深度為287mm，垂直剪切復合裂縫3條，垂直裂縫8條，分岔裂縫5條。
通過上面的調查結果可以知道，北縱梁的毀壞程度要低于南縱梁。同時也可以知道南北縱梁的抗剪切能力和水平抗彎能力有很大的不足之處。要對其進行特殊化的加固。
3.2 接岸段長方形梁的損壞狀況
通過對裂縫檢驗報告進行分析知道，有較多的水平裂縫出現在碼頭接岸段。其中東、西導梁受到的毀壞程度很大，很多鋼筋已經從混凝土疏松的部分顯露出來。在這次的改造過程中，對原來的橫梁進行了拆除，另外設置了1.3m×1.8m的長方形梁4個。突堤碼頭和后方陸域和接岸段連接著。為了保證裝船機在通過接岸段是的安全，在施工過程中，要對橫梁中的縫隙進行消除，并對橫梁進行加固。3.3確定需要加固的位置和方法
經過以上的詳細研究分析，確定出了對接岸段的長方形橋梁和碼頭段的長方形縱梁為需要加固的部位。考慮到此碼頭的使用年限比較長，為了對建筑的真實荷載力有一個更加準確的把握，對梁的承載力和梁的配筋進行了詳細的計算，得到下面的結果：縱梁斷面的配筋沒有辦法達到國家鋼筋混凝土的規定標準，在水平抗彎能力方面碼頭段縱梁不能滿足規定要求。也就是說縱梁外側1750mm段和內側470mm段都無法達到配筋的規定標準，需要使用碳纖維加固的方法對其進行加固。
4 .碼頭的加固過程4.1表面處理及修復
根據不同情況對缺陷處進行修復和處理：裂縫寬度>0.3mm時，采用壓力灌注、封閉處理；將松動的混凝土表面浮層鑿去。
要求清除表面的浮漿、油污、木屑等所有雜質，除去表面2～3mm厚的砂漿層，直至露出堅實的骨料。磨去面上突出5mm以上的“毛刺”。表面層打磨后應用強力鼓風機或吸塵器將表面灰塵*清除。
方形構件粘貼碳纖維布需要包裹時，碳纖維布遇陽角處，應打磨成半徑為20mm以上的圓弧角。
灌漿施工工藝流程按圖1所示進行。
4.2碳纖維布施工工藝
經過認真的研究確定出需要對接岸段縱梁的下部、碼頭縱梁全長的外側1750mm、內側470mm進行碳纖維加固，從而提高斷面的水平抗彎能力。為了提高縱梁斷面的抗扭曲和抗剪切水平，要制定出科學合理的工程辦法來對其進行加固。對于破損比較嚴重的四個地方和碼頭上部的主要構件以及損害比較嚴重的橫梁進行加固作業時，要在原有碳纖維加固方案的基礎上對局部位置制定專門的加固計劃。輔助材料要選用配套的修補膠、底膠、粘結劑。在使用碳纖維對結構進行加固的時候，纖維布的粘貼、處理結構基面、樹脂找平、涂底層樹脂、養護等方面的施工步驟要根據相關規定標準進行，下圖是碼頭縱梁加固的方法圖，如圖2所示。
此工程碼頭從建成到現在已經使用45年了，而且曾經受到過比較嚴重的地震損害，碼頭上部很多地方的結構都受到了比較大的損害。而這次加固主要是為了延長碼頭的使用壽命。所以只是對抗壓能力較低的位置進行加固修復。碼頭的很弱樁的強度決定了整個碼頭的使用年限、受到了劇烈的外力撞擊、震感強烈的地址等因素，都會對碼頭的使用年限造成非常大的影響。所以，對此次碼頭在進行碳纖維加固修復后持續使用的時間初步定為11年，同時，每一年都需要對碼頭的樁基和結構參數進行檢查。每4年需要請專業的質量評估單位對其進行評估。在對此碼頭使用年限滿11年后，如果想要繼續使用，就需要找專業評估機構對其進行評估，并認真的對評估報告進行分析，從而來確定該碼頭是否需要重新進行加固，從而來進一步的延長碼頭的使用年限。
5.結語
在對碼頭主題結構進行碳纖維加固方案設計的時候，需要考慮海水環境的適應能力，同時加固過程中使用的涂料、樹脂、修補膠、底膠、補強加固材料、界面劑等都需要考慮其在海水中的使用耐久度。在設計時此年限可以初步設置為20年。為了防止加速碼頭上的鋼構件不被腐蝕，避免對鋼樁造成不必要的損害，在使用碳纖維進行加固時，對剛安裝在突堤的護弦鋼箱、鋼樁樁帽、鋼箱螺栓等都要注意躲避。同時在粘貼碳纖維布的時候，也應該躲開障礙物。要把施工、設計方案和檢測工作緊緊的起來，一個嚴格的加固作業管理方案，是保證碼頭碳纖維加固牢固性的重要條件。
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