重力式碼頭結(jié)構(gòu)主要檢測項目分析

■王宏峰

（1.福建省交通科學(xué)技術(shù)研究所；2.福建省公路水運工程重點實驗室，福州 350004）

1 引言

重力式碼頭是我國分布較廣，使用較多的一種碼頭結(jié)構(gòu)形式。其結(jié)構(gòu)堅固耐用，抗凍性和抗冰性良好，能承受較大的地面載荷和船舶載荷，對較大的集中載荷以及碼頭地面超載和裝卸工藝變化適應(yīng)性強，施工簡單、維修費用小。

建國以來，我國的港口建設(shè)取得了長足發(fā)展，為國民經(jīng)濟的發(fā)展做出了重要貢獻。然而，我國有很大一部分重力式碼頭運營時間較長，碼頭結(jié)構(gòu)由于自身老化、環(huán)境腐蝕、超能力（等級）作業(yè)等原因產(chǎn)生了不同程度的損傷。隨著老舊碼頭的逐年增多，生產(chǎn)和安全的矛盾也逐漸升級，在抓緊新建碼頭的同時，根據(jù)碼頭現(xiàn)有實際情況，加大對老舊碼頭的維修加固和技術(shù)改造已刻不容緩。這就迫切要求對碼頭進行常規(guī)性的定期檢測，評定碼頭現(xiàn)有設(shè)施的技術(shù)狀態(tài)，為碼頭后期的技術(shù)改造及維修加固提供依據(jù)。

本文根據(jù)福清核電廠大件碼頭結(jié)構(gòu)檢測項目工程實例，對重力式碼頭結(jié)構(gòu)檢測項目進行分析。

2 工程概況

福清核電廠廠址地貌屬閩東南丘陵區(qū)前薛半島，呈舌狀分布，走向北東。大件碼頭位于廠址西側(cè)海陸交接處，該碼頭為建設(shè)規(guī)模3000噸級重件泊位1個及相應(yīng)的配套設(shè)施。

該碼頭為重力式沉箱結(jié)構(gòu)，碼頭泊位長95m，寬度為40m，碼頭前沿設(shè)計底高程-4.37m（理基，85國家高程為-8.4m），碼頭上部為現(xiàn)澆砼胸墻，下部為預(yù)制沉箱。碼頭全景如圖1所示。

3 主要檢測項目及方法

3.1 外觀檢測

圖1 碼頭全景圖

碼頭構(gòu)件外觀檢查主要是通過現(xiàn)場的一些調(diào)查了解碼頭結(jié)構(gòu)目前的狀況，包括收集設(shè)計和竣工資料、了解施工情況和使用情況，檢查結(jié)構(gòu)的外觀，掌握結(jié)構(gòu)外觀特征，觀察缺陷及缺陷所在的位置，為進一步的檢測提供基礎(chǔ)技術(shù)資料。重力式碼頭結(jié)構(gòu)的外觀檢查分為水上構(gòu)件外觀檢查和水下構(gòu)件外觀檢查。

（1）水上部分構(gòu)件和附屬設(shè)施的外觀損傷情況檢查采用目眼觀察、裂縫綜合測試儀、照相實拍等手段進行外觀檢查，對存在表面缺陷（裂縫、露筋、混凝土剝離脫落、蜂窩麻面等）、外觀破損及老化、腐蝕等現(xiàn)象的構(gòu)件重點進行描述并予以統(tǒng)計，用鋼卷尺測量缺陷尺寸，用讀數(shù)顯微鏡測量裂縫寬度，記錄缺陷位置，如裂縫的寬度、長度、走向及腐蝕面積等，同時拍攝數(shù)碼照片。為便于表述及理解，在參考現(xiàn)有設(shè)計圖紙的基礎(chǔ)上，本次檢測對碼頭構(gòu)件編號及觀測視角進行了相應(yīng)約定，碼頭平、立面布置如圖2所示。

（2）水下結(jié)構(gòu)主要指沉箱結(jié)構(gòu)，需委托有潛水資質(zhì)單位的潛水員水下探摸結(jié)合水下錄像的方法進行檢查，確定沉箱結(jié)構(gòu)是否損害、傾斜及損壞部位的位置尺寸，并對沉箱間隙及相對錯位進行測量。前沿護舷采用目眼觀察結(jié)合水下探摸錄像進行檢查，對損壞、裂縫、表面剝落等情況進行檢查、測量、拍照。碼頭斷面圖如圖3所示。

圖2 碼頭平、立面圖

圖3 碼頭立面圖

3.2 變形變位檢測

碼頭進行變形變位檢測主要包括水平位移觀測、垂直位移觀測。

（1）對碼頭布控有沉降、位移觀測點的情況，采用精密水準(zhǔn)儀和全站儀觀測原有測點，將觀測結(jié)果與原有測點坐標(biāo)比較確定碼頭的沉降、位移情況。

（2）對碼頭原控制點已丟失，無法對碼頭結(jié)構(gòu)物坐標(biāo)進行測量與設(shè)計值對比時，需在碼頭前沿轉(zhuǎn)角點內(nèi)、伸縮縫、斷面發(fā)生變化的兩側(cè)等布置監(jiān)測點，測量各測點的高程及水平位移，并向業(yè)主提供相關(guān)數(shù)據(jù)，以方便今后對該碼頭的沉降和位移做定期檢測，確定該碼頭的變形變位情況。

本工程觀測測點布置如圖4所示。

3.3 砼構(gòu)件強度檢測

本工程采用回彈儀及碳化深度尺對碼頭胸墻、混凝土擋浪墻構(gòu)件進行混凝土強度檢測，每個樣本測區(qū)數(shù)為5個，相鄰兩測區(qū)間的間距2m，靠近構(gòu)件端部或施工縫邊緣的測區(qū)距離構(gòu)件端部或施工縫邊緣為0.5m。測區(qū)選在使回彈儀處于水平方向的混凝土澆筑側(cè)面，表面為清潔、平整、干燥的混凝土原漿面。通過回彈檢測，用以確定各種構(gòu)件的混凝土強度是否與原設(shè)計強度相符。

3.4 砼構(gòu)件碳化深度檢測

圖4 沉降、位移測點布置圖

砼構(gòu)件碳化深度檢測在回彈值測量完畢后，在5個回彈測區(qū)內(nèi)選擇3個有代表性的測區(qū)進行碳化深度值檢測。每個測點測量3次，每次讀數(shù)精確至0.25mm，取其平均值為該測點的碳化深度值，并精確至0.5mm。所有測點的碳化值的平均值為該樣本的碳化深度值，并精確至0.5mm。

3.5 砼構(gòu)件保護層厚度檢測

采用鋼筋保護層厚度測定儀對構(gòu)件的鋼筋保護層厚度進行檢測。在不同構(gòu)件上選取具有代表性的區(qū)域，利用鋼筋保護層測定儀先確定各個構(gòu)件受力主筋的位置，然后測定鋼筋保護層厚度，確定鋼筋保護層厚度是否滿足規(guī)范要求。

測試時，在不同構(gòu)件上選取3個具有代表性的測區(qū)，每個測區(qū)包含6根主筋，每根鋼筋選取3個測點，利用鋼筋保護層測定儀先確定各個構(gòu)件受力主筋的位置，然后測定鋼筋保護層厚度。

3.6 鋼筋腐蝕截面面積損失檢測

鋼筋腐蝕截面面積損失檢測測點在不同區(qū)域各抽取3個腐蝕嚴(yán)重的構(gòu)件，每個構(gòu)件選擇2根腐蝕嚴(yán)重的鋼筋進行檢測。

鋼筋腐蝕截面面積損失檢測時，應(yīng)鑿除鋼筋周圍混凝土，除去鋼筋表面銹層，用卡尺直接測量鋼筋的直徑，測量精度不應(yīng)小于0.1mm。截面損失率由損失的截面積除去原有截面積求得。

3.7 砼構(gòu)件鋼筋銹蝕電位檢測

砼構(gòu)件鋼筋銹蝕電位檢測時，將待測構(gòu)件所處區(qū)域劃分成大氣區(qū)、浪濺區(qū)和水位變動區(qū)。按照約定樣本抽樣的原則，樣本容量和測區(qū)宜根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)所處部位及外觀檢查的結(jié)果確定，每種狀況的樣本容量為3個，每個樣本的測區(qū)數(shù)為3個。

砼構(gòu)件鋼筋銹蝕情況利用半電池電位法進行檢測，該法利用混凝土中鋼筋銹蝕的電化學(xué)反應(yīng)引起的電位變化來測定鋼筋銹蝕狀態(tài)。依據(jù)外觀檢查結(jié)果在各構(gòu)件上選取100cm×100cm鋼筋銹蝕概率較高的區(qū)域進行檢測，構(gòu)件表面以網(wǎng)格形式布置測點，測點縱、橫向間距為20cm，共計36個，測點布設(shè)詳見圖5。

圖5 鋼筋銹蝕電位測點布設(shè)圖

4 結(jié)論

本文以福清核電廠大件碼頭結(jié)構(gòu)檢測項目為背景，對碼頭外觀、沉降、位移和混凝土構(gòu)件性能進行檢測，得出以下主要結(jié)論：

（1）經(jīng)水上構(gòu)件外觀檢查，結(jié)果表明碼頭胸墻存在局部輕微破損和露筋；碼頭面層存在局部輕微裂縫，碼頭沉箱有局部輕微破損掉塊；欄桿、吊機基礎(chǔ)輕微破損；鋼軌整體外觀較為完好，無破損磨耗情況；碼頭系船柱較為完好；護輪坎有局部輕微破損露筋；碼頭橡膠護舷緩沖板存在局部掉塊現(xiàn)象。

（2）經(jīng)水下探摸檢查，結(jié)果表明該碼頭12個沉箱外壁混凝土結(jié)構(gòu)完好，表面較平整。沉箱與基床連接處完好，沉箱間有3cm至10cm之間的間隙，沉箱下方的基礎(chǔ)拋石較平整，與沉箱底部接觸良好。沒有發(fā)現(xiàn)沉箱底部基床有明顯沖刷損壞、掏空現(xiàn)象。

（3）經(jīng)碼頭變形變位檢測，碼頭前沿整體沉降，沉降平均值為26.7mm，其中沉降值最大為58mm，碼頭前沿各觀測點間最大差異沉降為62mm；面層鋼軌有局部沉降及偏位，同一截面兩軌高差為1.3mm～4.9mm，水平偏位為-11.9mm～10.6mm。

（4）經(jīng)構(gòu)件混凝土強度檢測，結(jié)果表明碼頭胸墻混凝土強度推定值大于設(shè)計強度等級，判定為合格。

（5）經(jīng)構(gòu)件混凝土碳化深度檢測，結(jié)果表明浪濺區(qū)胸墻的碳化深度測定值為3.0mm～4.0mm。

（6）經(jīng)構(gòu)件鋼筋保護層厚度檢測，結(jié)果表明碼頭胸墻保護層厚度合格點率不小于80%，達到規(guī)范要求，判定為合格。

（7）經(jīng)碼頭鋼筋腐蝕截面面積損失檢測，結(jié)果表明所抽取鋼筋截面面積損失率為6.92%～12.09%。

（8）經(jīng)構(gòu)件鋼筋銹蝕電位檢測，結(jié)果表明碼頭胸墻發(fā)生鋼筋銹蝕的概率小于10%。

（9）根據(jù)《港口設(shè)施維護技術(shù)規(guī)范》（JTS 310-2013）對重力式碼頭港口設(shè)施進行技術(shù)狀態(tài)評定，該碼頭面層技術(shù)狀態(tài)評定為二類（較好），胸墻技術(shù)狀態(tài)評定為二類（較好），沉箱技術(shù)狀態(tài)評定為二類（較好），基床技術(shù)狀態(tài)評定為一類（好），橡膠護舷技術(shù)狀態(tài)評定為二類（較好），系船柱技術(shù)狀態(tài)評定為二類（較好），鋼軌技術(shù)狀態(tài)評定為一類（好），護輪坎技術(shù)狀態(tài)評定為二類（較好），欄桿技術(shù)狀態(tài)評定為二類（較好）。

5 建議

根據(jù)上述對該碼頭的檢測結(jié)果，提出以下建議。

（1）建議根據(jù)《港口水工建筑物修補加固技術(shù)規(guī)范》（JTS311-2011）對該碼頭結(jié)構(gòu)存在的問題進行維修加固。

（2）建議根據(jù) 《港口設(shè)施維護技術(shù)規(guī)范》（JTS 310-2013）的相關(guān)要求，加強對港口設(shè)施的檢查和維護，保持港口設(shè)施處于良好技術(shù)狀態(tài)。

[1]JTJ 302-2006，港口水工建筑物檢測與評估技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JTS 310-2013，港口設(shè)施維護技術(shù)規(guī)范[S].

[3]JTS 235-2016，水運工程水工建筑物原型觀測技術(shù)規(guī)范[S].

[4]JTS 239-2015，水運工程混凝土結(jié)構(gòu)實體檢測技術(shù)規(guī)程[S].

[5]祖小勇.老舊重力式碼頭檢測評估內(nèi)容的探討.2011（13）.

[6]楊會來.高樁碼頭的檢測與評估.重慶交通大學(xué)碩士學(xué)位論文.