碼頭工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)及加固探討

梁 芳

(廣西交通科學(xué)研究院有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，交通運(yùn)輸行業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式也在不斷轉(zhuǎn)變，建設(shè)節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的趨勢(shì)也越來(lái)越明顯，港口企業(yè)要想更好地實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須做好碼頭結(jié)構(gòu)的檢測(cè)分析和加固改造。碼頭工程的發(fā)展對(duì)促進(jìn)港口科學(xué)發(fā)展、優(yōu)化我國(guó)的港口運(yùn)輸模式、促進(jìn)港口建設(shè)、確保港口的運(yùn)輸安全具有重要作用。交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變離不開碼頭結(jié)構(gòu)和質(zhì)量的提升，按照交通運(yùn)輸部提出的海港碼頭結(jié)構(gòu)加固改造相關(guān)規(guī)定，經(jīng)過(guò)改造和加固的海港碼頭，船只靠泊等級(jí)最高能提升兩個(gè)等級(jí)，更多的大型船舶能夠?？?，有助于發(fā)展運(yùn)輸業(yè)，保證碼頭的合理化利用和使用效率，將碼頭建設(shè)投資效益最大化，切實(shí)提升港口企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 工程基本情況

某碼頭于1988年開工建設(shè)，泊位停泊容量為2.5萬(wàn)t的木材運(yùn)輸規(guī)格，該碼頭1990年竣工并投入使用。使用多年之后，碼頭的現(xiàn)狀已經(jīng)比較破舊。該碼頭的岸線方位角度為N212°，岸線總長(zhǎng)度為210 m，船舶的泊位設(shè)計(jì)水深度為-10.5 m，海港池水深設(shè)計(jì)為-8.5 m。該碼頭選擇的結(jié)構(gòu)為重力式沉箱碼頭，沉箱的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為18 m，底部寬度為11 m，高度為13.5 m，單個(gè)沉箱的重量約為1 275 t，共設(shè)計(jì)有21個(gè)沉箱。碼頭的貨物裝卸主要采用船吊和門機(jī)相結(jié)合的方式，門機(jī)選用M10-30型號(hào)的起重機(jī)。在發(fā)展和實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，目前的停泊容量不足，為更好地緩解碼頭通過(guò)能力不足的問(wèn)題，運(yùn)輸容量進(jìn)一步擴(kuò)展為5萬(wàn)t級(jí)的泊位。

2 碼頭結(jié)構(gòu)檢測(cè)情況

《港口水工建筑物檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)范》《水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》《水運(yùn)工程水工建筑物原型觀測(cè)技術(shù)規(guī)范》等相關(guān)文件中，對(duì)于碼頭工程的結(jié)構(gòu)檢測(cè)以及加固分析都給出了比較詳細(xì)的說(shuō)明。碼頭泊位的外觀設(shè)計(jì)、整體結(jié)構(gòu)的變形、結(jié)構(gòu)變位、混凝土的結(jié)構(gòu)實(shí)體、碼頭結(jié)合基礎(chǔ)和地基、船只?？坎课灰约跋鄳?yīng)的防護(hù)措施、碼頭淤泥檢測(cè)、前沿水深檢測(cè)等都是碼頭結(jié)構(gòu)檢測(cè)的重點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)要檢測(cè)沉箱的工程質(zhì)量和胸墻工程的質(zhì)量，具體的檢測(cè)項(xiàng)目包括表1所示內(nèi)容。

2.1 碼頭外觀檢測(cè)

碼頭結(jié)構(gòu)的外觀檢測(cè)可以分為水下結(jié)構(gòu)檢測(cè)和水上結(jié)構(gòu)檢測(cè)兩個(gè)方面。水上的結(jié)構(gòu)檢測(cè)相對(duì)簡(jiǎn)單，結(jié)果表明該碼頭的整體外觀質(zhì)量處于良好狀態(tài)，胸墻內(nèi)的混凝土結(jié)構(gòu)表明受損比較嚴(yán)重，存在空洞、墻皮剝落、表面不平整、鋼筋銹蝕等問(wèn)題。碼頭的表面存在著一些比較細(xì)小的裂縫，裂縫寬度均<0.3 mm，裂縫深度在10～20 mm之間，是由混凝土的收縮導(dǎo)致的裂縫，對(duì)于碼頭的正常使用尚未產(chǎn)生不利影響。

2.2 碼頭結(jié)構(gòu)變形、變位檢測(cè)

碼頭的變形與變位的檢測(cè)采用GPS-RTK方法進(jìn)行，可以較為準(zhǔn)確測(cè)得碼頭的水平和垂直位移，測(cè)得的水平位移最大誤差為15 mm，垂直位移的誤差為30 mm。根據(jù)檢測(cè)，碼頭的前沿靠近海岸部分的相對(duì)水平位移在40～120 mm范圍內(nèi)。相對(duì)垂直位置在117～129 mm之間，胸墻上部分存在一定的傾斜，傾斜度在相關(guān)規(guī)定范圍內(nèi)，符合建設(shè)使用要求。

2.3 鋼筋混凝土的各項(xiàng)性能檢測(cè)

混凝土均勻性的檢測(cè)主要通過(guò)超聲波檢測(cè)方法來(lái)判斷是否合格。該碼頭工程結(jié)構(gòu)的混凝土均勻性測(cè)試效果良好，胸墻和沉箱結(jié)構(gòu)的混凝土內(nèi)部不存在缺陷。

混凝土強(qiáng)度檢測(cè)主要是通過(guò)超聲回彈綜合法測(cè)定。選擇碼頭泊位的胸墻以及沉箱結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度點(diǎn)包括5個(gè)沉箱檢測(cè)點(diǎn)和5個(gè)胸墻檢測(cè)點(diǎn)，通過(guò)分析計(jì)算得出混凝土強(qiáng)度，分析結(jié)果如表2所示。

mfcue——同一驗(yàn)收批次的構(gòu)件中，按照強(qiáng)度的推定值來(lái)統(tǒng)計(jì)的混凝土強(qiáng)度平均值；

Sfcue——同一個(gè)驗(yàn)收批次中，按照強(qiáng)度推定值統(tǒng)計(jì)的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差；

fcu，k——同一個(gè)驗(yàn)收批次中混凝土強(qiáng)度推定值的最小值；

[σ0]——標(biāo)準(zhǔn)差的平均水平；

ηc——按照建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)選型的系數(shù)。

各項(xiàng)指標(biāo)的單位均為MPa。

根據(jù)上表中的測(cè)量和推算結(jié)果，可知胸墻、沉箱構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度符合我國(guó)碼頭設(shè)計(jì)和檢測(cè)的基本要求，結(jié)構(gòu)符合標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 碼頭水下結(jié)構(gòu)及水下基礎(chǔ)的檢測(cè)

水下結(jié)構(gòu)的檢測(cè)采用水下探摸和錄像相結(jié)合的方式來(lái)檢測(cè)，主要是對(duì)碼頭泊位基礎(chǔ)、基床進(jìn)行掏空檢測(cè)和沖刷檢測(cè)。測(cè)試結(jié)果表明該部分工程沒有出現(xiàn)明顯掏空現(xiàn)象和明顯的沖刷現(xiàn)象，回填工程的流失情況良好，不存在漏砂的問(wèn)題。

2.5 軌道檢測(cè)

軌道檢測(cè)主要采用軌距尺展開，沿著軌道的方向選擇測(cè)量斷面，斷面選取距離為每隔10 m一個(gè)，首先拉直軌距尺，確認(rèn)軌道和軌距尺保持90°，將人為因素帶來(lái)的測(cè)量誤差降低到最小。該碼頭的船只泊位軌矩測(cè)量結(jié)果與設(shè)計(jì)軌矩之間存在一定的誤差，軌距的偏差在-7～15 mm之間。軌道的高程測(cè)量采用GPS-RTK的方式進(jìn)行，軌道頂部標(biāo)高相較于碼頭頂面的標(biāo)高略低，前軌高度略高于后軌高度，兩個(gè)軌道之間的差值保持在10～30 mm之間。

2.6 ?？看氨Ｗo(hù)設(shè)施檢查

?？看暗谋Ｗo(hù)設(shè)施檢查可以采取較為簡(jiǎn)單的方式，包括系船柱、護(hù)輪坎、護(hù)舷、管溝蓋板等基礎(chǔ)設(shè)施，這些設(shè)施的外觀良好，沒有出現(xiàn)橡膠老化的問(wèn)題，沒有影響碼頭的使用，暫時(shí)不需要進(jìn)行加固和處理。

3 碼頭結(jié)構(gòu)評(píng)估

通過(guò)對(duì)碼頭工程結(jié)構(gòu)的檢測(cè)，分析前文的檢測(cè)結(jié)果，可以對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)評(píng)估得出以下的結(jié)論：

(1)從安全性的角度評(píng)估，該碼頭的各個(gè)部分均能夠滿足安全性能要求，可以給出A級(jí)的評(píng)級(jí)結(jié)果。

(2)按照我國(guó)水工建筑物使用性評(píng)估分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，使用性能評(píng)級(jí)結(jié)果為B。

(3)按照水工建筑物的耐久性評(píng)估分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，該碼頭的耐久性評(píng)估結(jié)果為A級(jí)。

綜合來(lái)說(shuō)，碼頭的安全性、耐久性、實(shí)用性評(píng)估基本滿足結(jié)構(gòu)的加固要求，整體的靠泊等級(jí)可以依次提升2個(gè)等級(jí)。

4 碼頭結(jié)構(gòu)的改造加固方案

根據(jù)碼頭結(jié)構(gòu)的檢測(cè)分析結(jié)果，提出相應(yīng)的碼頭結(jié)構(gòu)改造加固方案。按照碼頭?？康拇暗念愋停Y(jié)合碼頭的建設(shè)現(xiàn)狀，提出對(duì)碼頭的容納量進(jìn)行改造，從原來(lái)的2.5萬(wàn)t級(jí)貨運(yùn)碼頭改造為5萬(wàn)t容納量級(jí)別的散貨船舶碼頭，船型的尺寸變化了，碼頭應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。已知5萬(wàn)t船舶的長(zhǎng)度為223 m，寬度約為33 m，船型深度為18 m，船滿載之后的吃水深度為12.8 m。

加固改造方案的設(shè)計(jì)按照5萬(wàn)t級(jí)別的散貨傳播的?？恳?，主要改造碼頭的主體以及相對(duì)的附屬設(shè)施，不增加前沿的水深。現(xiàn)有的系船柱不能滿足5萬(wàn)t船舶的停泊要求，需要將系船柱更換為1 000 kN。根據(jù)計(jì)算，碼頭的主體結(jié)構(gòu)基本能夠滿足各項(xiàng)要求，為了確保碼頭的安全性，對(duì)沉箱前明基床塊石進(jìn)行灌漿處理，確保達(dá)到固化要求。

此次改造對(duì)碼頭面部、胸墻表面的裂縫以及局部存在的混凝土剝離、破損等細(xì)小問(wèn)題進(jìn)行修補(bǔ)處理，對(duì)于已經(jīng)輕微腐蝕的金屬采取安全措施進(jìn)行除銹處理，必要的進(jìn)行補(bǔ)漆處理。

5 結(jié)語(yǔ)

文章通過(guò)對(duì)該碼頭工程結(jié)構(gòu)的檢測(cè)分析，掌握碼頭的現(xiàn)狀和基本情況，并根據(jù)船舶?？壳闆r的改變，對(duì)裂縫、混凝土剝離等問(wèn)題進(jìn)行加固修補(bǔ)處理，按照航道情況、水域情況、吃水條件、船只停泊水域等情況，對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保證泊位可以滿足5萬(wàn)t級(jí)別的船舶停靠。