天津港码头面板裂缝成因分析及对策

天津港码头面板裂缝成因分析及对策

周自横

天津港（集团）有限公司 天津市 300456

摘要：本文通过对天津港五洲国际集装箱码头面板裂缝成因分析，提出预防和维修方案，对在天津港其它高桩码头面板维修方案设计、施工及生产运营有较好借鉴意义。

关键词：高桩码头；面板；裂缝；成因；维修方案

1引言

天津港五洲国际集装箱码头是在原“MDM”地基的沉箱重力式结构基础上改造、建设的接岸高桩梁板式码头，码头岸线长1202米，顺岸布置4个专用集装箱泊位；前承台宽36米，桩基础为∮1200mm和∮1000mm钢管桩，面板为预应力钢筋混凝土面板，厚550mm；后承台宽16米，桩基础为650*650mm预制预应力混凝土空心方桩，面板为预应力钢筋混凝土空心面板，厚600mm；横向排架间距为7米。

在年度码头构件调查中发现码头面板出现开裂且逐步加剧，对码头作业生产带来了严重的安全隐患。为了对破损的码头面板进行合理、有效的维修加固，需对面板破损出现的原因进行准确分析，最终为面板维修、加固和码头生产运营提出适用、合理建议。

2面板裂缝观测成果初步分析

1）前承台面板的裂缝总长661.5米，开裂位置绝大多数在面板中间位置，从面板中心出现开裂并沿平行于纵梁方向向两侧延伸；裂缝宽度范围在0.16～0.60mm，深度在18～42mm,面板下钢筋保护层55mm，开裂深度未到达钢筋。

2）前承台测点高程变化幅度稍大，后承台和挡土墙测点变化相对较小，码头面测点高程呈现往复运动的迹象。码头各测点实测数据日均沉降量在0.017mm/d～-0.016mm/d，依据《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）有关规定，满足≤±0.004 mm/d的规范要求。

3）前承台水平位移矢量多数有向西南的分量，后承台多数有向西分量；前后承台和挡土墙上各测点水平位移量值依次减小，码头相对水平位移变化稳定，属正常范围。

3面板出现开裂位置的理论探究

1）结合码头的实际使用情况，理论上设三种荷载进行模型模拟验证：⑴车辆后两轴共四组（8个）轮胎作用在面板正中间；⑵在第一种基础上，车辆后两轴沿垂直于码头前沿方向向海侧或陆侧移动1.15米。⑶上部流动荷载往复通过面板正中间。

2）在前两种模拟验证情况下，随着荷载增大，面板裂缝开裂的方向平行于码头前沿方向，与实际情况相吻合。

在上部流动荷载往复作用的情况下，裂缝沿平行于码头前沿方向向两侧继续扩展，底部裂缝贯通后，裂缝在板厚方向继续发展，直至整个面板完全开裂，模拟验证结果与实际相符。

4面板产生裂缝原因分析

基于天津港高桩码头构件多年的调查分析，面板产生裂缝的原因主要有以下几种：

1）自然性损坏：主要是混凝土的自然老化、海水的冻融破坏和侵蚀造成面板开裂。

2）使用方面造成的损坏：码头常年在车辆往复荷载、或超载、或船舶冲撞作用下，造成面板开裂。

3）施工隐患造成的损坏：由于疏忽造成钢筋保护层厚度不足、铅丝外漏、振捣不密实、养护不及时、运输安装不规范造成面板开裂。

4）岸坡堆载的影响：由于后方堆载造成桩基产生位移造成面板开裂。

5）混凝土干缩引起的损坏：面板因混凝土干缩产生裂缝。

纵观天津港五洲国际集装箱码头面板开裂的调查数据及理论研究，单一因素不是造成面板开裂的主因，而是多种因素累积叠加作用所致。

5面板修复方案

1)置换混凝土加固法：用特种材料置换出剥离、剥落或开裂的混凝土，包括裂缝封闭修补、裂缝灌浆修补。裂缝封闭修补—适用于开裂宽度0.2～0.3mm的裂缝，开U型槽，填补封缝材料。裂缝灌浆修补—适用于开裂宽度大于0.3mm的裂缝，埋设灌浆嘴，压力灌浆。

2)体外预应力加固法：对面板底部开裂跨中下挠和抗弯、抗剪承载能力不足等问题是一种主动加固方法，可有效提高加固效率。但由于钻取锚固孔以保证有足够的锚固强度，需要较高的施工技巧，否则会给氯离子等有害介质提供侵蚀钢筋的路径。

3)喷浆补强：利用压力喷浆在面板表面喷射涂层，防止有害介质侵入，提高抗裂效果。该法目前已不常用。

4)碳纤维布补强：将高质量的碳纤维布粘贴在裂缝附近，提高抗裂效果。

5)纤维增强聚合物（FRP）外包加固法：FRP加固法材料自重轻、耐腐蚀，可有效提高构件抗弯、抗剪能力和抗裂性能。虽然会对面板破损裂化程度的检测有一定影响，施工相对繁琐，但其良好性能使其在面板维修中得到了很好应用。

综上，鉴于天津港五洲国际集装箱码头面板损坏情况，建议采用置换混凝土加固法对裂缝进行封堵，以防止有害介质侵入导致内部钢筋锈蚀等耐久性破损，之后再进行FRP外包加固以减少构件内部应力和变形，提高面板的抗裂能力。

6结语

码头是港口生产的基础设施，保证港口正常生产就要保证码头设施的完好。因此应加强码头设施巡查，及时对破损桩、梁、板进行维修加固；其次，应加强建设过程中的质量控制，消除隐患，提高码头设施耐久性；第三，合理使用码头，使流动荷载尽量从纵梁上通过，车辆接卸货物后及时向后承台或挡土墙上方的车道转移，避免在前承台长久滞留，严禁超载。

参考文献

[1]卢秀荣.天津港高桩码头损坏原因分析及修复方法[J].水道港口，1999，第三期，39-42.

[2]丁乃庆，姚占龙.高桩码头结构锈蚀破损原因分析及对策[J].水道港口，2002，23（s1）,18-194