高樁梁板式碼頭結(jié)構(gòu)加固與改造技術(shù)的研究

顧宇

連云港新東方國際貨柜碼頭有限公司 江蘇連云港 222000

連云港港31#、32#泊位于1989年10月開工，1992年5月竣工。連云港港31#、32#泊位原建設(shè)規(guī)模為一個2.5萬噸級集裝箱泊位和一個2.5萬噸級通用泊位，其中通用泊位于2001年改擴建為2.5萬噸級集裝箱泊位；

本次31#、32#泊位水工結(jié)構(gòu)按靠泊5萬噸級集裝箱船舶進行碼頭結(jié)構(gòu)加固改造，原碼頭規(guī)模和功能保持不變。工程主要內(nèi)容為，將31#、32#泊位的550kN、650kN系船柱更換為1000kN系船柱；在排架的中間位置前軌道梁的海岸兩側(cè)各增設(shè)一根長36m、直徑0.8m的鋼管直樁，再澆筑樁帽節(jié)點將前軌道梁與新設(shè)鋼管樁進行剛性連接；對碼頭構(gòu)件局部破損和混凝土表面裂縫的部分進行維修加固等。

1 加固改造主要方法介紹

1.1 局部改造法

是指對既有碼頭結(jié)構(gòu)通過增加樁基或擴大主要梁板構(gòu)件尺度等，與既有碼頭結(jié)構(gòu)結(jié)合成整體，以提高碼頭結(jié)構(gòu)整體性能的加固改造方法。該方法適用于既有碼頭結(jié)構(gòu)工作性能差、結(jié)構(gòu)整體剛度和承載力不足、無法適應碼頭使用荷載的情況[1]。

1.2 分離式改造法

是指將碼頭前方樁臺部分結(jié)構(gòu)拆除或直接在既有結(jié)構(gòu)前方通過新建與既有結(jié)構(gòu)分離的系靠結(jié)構(gòu)來獨立承受船舶荷載的加固改造方法。該方法適用于既有碼頭結(jié)構(gòu)基本完好、豎向承載力較高、水平剛度不足、結(jié)構(gòu)性能不滿足船舶荷載的情況。

1.3 前方樁臺法

是指在既有碼頭結(jié)構(gòu)基本完好情況下，在碼頭結(jié)構(gòu)前方新建平臺結(jié)構(gòu)，對原碼頭結(jié)構(gòu)進行擴大，提高結(jié)構(gòu)性能的加固改造方法。該方法適用于原碼頭樁基和上部結(jié)構(gòu)具有一定承載能力、碼頭前沿線位置可以前移、碼頭前沿需浚深的情況[2]。

1.4 擴大護舷法

是指在既有碼頭前方新設(shè)新型護舷，由既有碼頭排架承受荷載的加固改造方法。該方法適用于原碼頭結(jié)構(gòu)承載力能夠滿足要求，工藝荷載維持不變，需基本維持碼頭前沿線的情況。

1.5 串聯(lián)式加固法

是指針對有前后樁臺的碼頭結(jié)構(gòu)，且前后樁臺排架布置一致，通過將前樁臺和后樁臺串聯(lián)連接，形成較大水平剛度的整體受力結(jié)構(gòu)的加固改造方法。該方法適用于碼頭前沿線、工藝荷載不變、碼頭前沿需浚深的情況[3]。

1.6 板樁加固法

是指在碼頭前沿或后方設(shè)置板樁墻的加固改造方法。該方法適用于碼頭結(jié)構(gòu)性能能滿足使用荷載但因碼頭前沿浚深導致岸坡穩(wěn)定性不足的情況。

1.7 錨桿加固法

是指通過加設(shè)錨桿將碼頭橫梁與后方駁岸錨碇墻連接以提高碼頭結(jié)構(gòu)水平承載力的加固改造方法。該方法適用于碼頭水平剛度不足的情況。

2 基于靠泊等級提升碼頭的加固改造方式

連云港港31#、32#泊位碼頭加固改造工程主要包括：對31#、32#泊位的21個550kN、650kN系船柱全部更換為1000kN系船柱；在排架的中間位置前軌道梁的海岸兩側(cè)各增設(shè)一根長36m、直徑0.8m的鋼管直樁，再澆筑樁帽節(jié)點將原軌道梁與新設(shè)鋼管樁進行剛性連接；對碼頭構(gòu)件局部破損和混凝土表面裂縫的部分進行維修加固等。

主要工程量沉樁118根，現(xiàn)澆樁帽59個，現(xiàn)澆混凝土面層118塊，系船柱制安23個，混凝土防腐3390m2。

2.1 面層鑿除

原碼頭面層的鑿除，既要將混凝土完全與鋼筋分離，又不能損傷原碼頭工程其它區(qū)域的混凝土結(jié)構(gòu)，考慮到混凝土標號較低，厚度較小，采用切縫機切縫、風鎬鑿除的施工工藝。

2.2 沉樁工藝

鋼管樁由施工單位外購成品，水上運輸至現(xiàn)場。采用陸上打樁施工辦法，選用走管式打樁機，樁架高29m，樁錘、替打和滑輪的總高度約為8m，采用1臺100t、1臺25汽車吊喂樁，滿足了現(xiàn)場鋼管樁沉樁施工的需要。工藝流程：施工準備→掃海清障→測量定位→布置導向架→樁機就位→吊樁、就位→監(jiān)測垂直度→壓樁→錘擊沉樁→達到停錘標準停錘→樁機移位。

2.3 新增樁帽

采用雙層鋼抱箍及槽鋼圍囹工藝，在大潮汐期乘低潮位采用浮排架設(shè)鋼抱箍，然后在鋼抱箍牛腿上鋪設(shè)25b工字鋼結(jié)構(gòu)，上鋪100*100*4000木方，頂鋪20mm厚膠合板結(jié)構(gòu)；樁帽底模板采用2cm厚竹膠底板，擱柵選用10×10cm的木方，側(cè)模板采用定型鋼框竹膠模板，底包墻結(jié)構(gòu)。側(cè)模底口內(nèi)側(cè)釘5×5cm三角條和9字形止?jié){條。豎向夾條采用[16#槽鋼、對拉絲選用Ф16@1000mm，模板外側(cè)每邊用2道花籃螺栓拉緊。模板涂刷專用脫模劑[4]。

2.4 面層恢復

現(xiàn)澆面層底板采用反吊工藝。

2.5 系船柱制安

拆除原水工建筑物系船柱時，先將原砼基礎(chǔ)頂層砼鑿除，然后將原預埋螺栓割除，選用HZ-20型混凝土鉆孔取芯機鉆孔，植入系船柱螺栓，采用化學錨固方式。經(jīng)拉拔試驗合格后，進行新系船柱制作安裝。

3 結(jié)語

高樁梁板碼頭是我國港口采用最早、應用最廣的碼頭結(jié)構(gòu)形式。高樁梁板碼頭結(jié)構(gòu)形式多樣、使用需求多樣等因素決定了碼頭結(jié)構(gòu)加固改造方法的多樣性。近年來，碼頭結(jié)構(gòu)加固改造的技術(shù)研究很多，但是沒有形成系統(tǒng)、完整的技術(shù)體系。