淺析碼頭等級提升
——加固改造

張怡帆 中遠海運港口有限公司

隨著航運業(yè)內(nèi)部競爭的日趨激烈，為了提高市場競爭力，各大航運巨頭都紛紛尋求降低營運成本的方法，船舶大型化成為了較為有效的降本增效主要途徑，從船型方面看，目前已經(jīng)出現(xiàn)了設(shè)計裝載能力達到了23000TEU的集裝箱船舶。為此，各個國家地區(qū)也已經(jīng)積極應(yīng)對，對其航道進行疏浚和加深，例如巴拿馬運河擴建工程等，從而確保能夠使這些大型船只順利通航。這些大環(huán)境的改變也對我國的碼頭行業(yè)提出了一個課題——碼頭等級提升，俗稱“碼頭升等”。本文將對通過碼頭加固改造工程使碼頭等級得到提升的方法做相應(yīng)介紹。

1.碼頭升等——加固改造

港口岸線屬于不可再生資源，通常情況下具有最優(yōu)越地理位置的岸線，則該處碼頭建設(shè)的時間也會比較早。而因為建設(shè)時間較早，則對應(yīng)的代表船型也相對較小，因此設(shè)計的靠泊能力較低。然而，隨著大型船舶的接連出現(xiàn)，這些碼頭運營商將面臨碼頭無船可靠的尷尬境地，如果將老碼頭拆除再在原來位置建造新的碼頭，不僅工程周期長，同時也會使碼頭運營商面臨巨大的資金壓力。

在這樣的情況下，碼頭升等成了許多老舊碼頭運營商求生的第一選擇，碼頭加固改造也成為了各大設(shè)計單位的著重研究的課題。目前的碼頭加固改造，按照改造類型可以分為兩種：環(huán)境改造和結(jié)構(gòu)改造兩種。第一種改造為環(huán)境改造，顧名思義僅針對碼頭的外圍環(huán)境進行升級，而不改變碼頭的主體結(jié)構(gòu)。這種改造主要針對的是，有些碼頭在設(shè)計的過程中，往往存在設(shè)計的結(jié)構(gòu)靠泊能力大于批復(fù)的碼頭靠泊等級的情況。在這種情況下，在通過復(fù)核計算后，僅需要對碼頭前沿水深進行疏浚，并對碼頭的靠船構(gòu)件進行更換，即可符合?？扛笮痛暗囊?，屬于典型的花錢較少、挖潛增效的改造方案。第二種改造為結(jié)構(gòu)改造，在對碼頭環(huán)境改造的基礎(chǔ)上，需要通過增加樁基、橫梁的數(shù)量，使碼頭的整體結(jié)構(gòu)能夠得到進一步的提升。在使用上，必須嚴(yán)格按照原工藝及設(shè)計荷載控制使用而進行的碼頭泊位升級，這種方案則屬于盡量少花錢，使碼頭能夠在其承受范圍內(nèi)有條件地裝卸大型船只，確保經(jīng)濟效益最大化，性價比也非常之高。

從微觀角度來看，加固改造項目的施工周期較短，投資也較新建泊位更為經(jīng)濟，可以說是碼頭運營商提升其碼頭競爭力的理想選擇；而從宏觀來看，通過加固改造的方式來使得碼頭的等級得到提升，也是交通運輸行業(yè)加快轉(zhuǎn)變的經(jīng)濟發(fā)展方式、建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的必要要求，是港口企業(yè)實現(xiàn)自身可持續(xù)發(fā)展的途徑之一。

2.碼頭加固改造注意重點

2.1 岸坡整體穩(wěn)定問題

部分老舊碼頭建設(shè)在泥沙運動較為劇烈的海域、沙口地區(qū)，碼頭投產(chǎn)使用后，經(jīng)歷較長的時間后，岸灘、海洋地形地貌均出現(xiàn)不同程度的變化。因此加固改造需結(jié)合新近地形條件，全面測量碼頭斷面的岸灘地形，重新進行穩(wěn)定復(fù)核驗算，防止整體失穩(wěn)或碼頭下樁群間泥沙淤積產(chǎn)生坍塌。

2.2 船舶吃水問題

加固改造的結(jié)構(gòu)計算是按擬靠泊等級，按正常設(shè)計程序計算其船舶荷載，然后進行對原有結(jié)構(gòu)進行加固設(shè)計，確保加固后的結(jié)構(gòu)滿足升等后的船舶靠泊要求。但由于結(jié)構(gòu)計算更多的是側(cè)重碼頭本身承載力的需要，因此往往會忽略設(shè)計水深的需求，因此在方案設(shè)計過程中，還需要對所升等的船只的水深進行同步考量，如果該地區(qū)水深不夠，那么大型船只能減載靠泊，這樣某種程度上其實降低了碼頭結(jié)構(gòu)改造的實際意義，與加固改造后的競爭力。

2.3 老舊碼頭的荷載問題

考慮到隨著市場變化，改造后的面對更大的船舶，原有的裝卸設(shè)備也有可能出現(xiàn)調(diào)整，因此在改造方案中必須預(yù)留新的裝卸設(shè)備的計算取值，結(jié)合實際需要與現(xiàn)場調(diào)研，確定其使用方式，荷載作用大小，從而對結(jié)構(gòu)上做相應(yīng)的改變和設(shè)計。

3.實例探析

揚州港2號泊位結(jié)構(gòu)加固改造工程屬于本文中提到的第二種類型的加固改造工程，即結(jié)構(gòu)改造。2號泊位原碼頭等級為1.5萬噸級，1號泊位原碼頭等級為1萬噸級。改造后2號泊位在借用1號泊位73m岸線的情況下，能夠安全靠泊5萬噸級的散貨船。此加固改造工程能夠在讓在較少投入的情況下，使碼頭達到更大的靠泊能力，達到經(jīng)濟效益的最大化。

3.1 結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

1、2#碼頭為高樁板梁式結(jié)構(gòu)，樁基為600mm×600mm預(yù)應(yīng)力砼方樁，碼頭排架間距為6m，每榀排架布置7根樁，其中1對叉樁，現(xiàn)有碼頭結(jié)構(gòu)具備一定的抗船舶水平荷載的能力。根據(jù)檢測評估報告，碼頭主體結(jié)構(gòu)基本完好，整體水平位移和沉降變化不大，能滿足現(xiàn)階段使用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)安全性。

3.2 改造方案

經(jīng)過評估，本著經(jīng)濟節(jié)約的要求，加固改造方案主要內(nèi)容為分為四部分：（1）修復(fù)原結(jié)構(gòu)和附屬設(shè)施；（2）更換系船柱：將碼頭排架上原450、500kN系船柱更換為1000kN，更換系船柱采用種植螺栓，化學(xué)錨固的方式，更換系船柱共12榀排架；（3）更換橡膠護弦：將碼頭上護舷由原φ1200×600、φ1000×500圓筒型橡膠護舷改造為900H錐型橡膠護舷（二鼓一板 標(biāo)準(zhǔn)反力），更換護舷采用種植螺栓，化學(xué)錨固的方式，更換護舷共16榀排架；（4）增加樁基：在碼頭每榀系靠泊排架中部增加一對叉樁，相應(yīng)的現(xiàn)澆橫梁局部放大包覆樁基并與原碼頭橫梁連為一體，新增樁基采用φ800mm鋼管樁，樁內(nèi)灌鋼筋混凝土到泥面下5m。新增樁基在施工時，需要先拆除選定排架加樁處二側(cè)的面板，在碼頭上搭設(shè)打樁架，通過碼頭平臺上打樁的方式施打新增樁基。

3.3 復(fù)核計算

根據(jù)船舶荷載增大的特點及加固改造后碼頭排架樁基布置現(xiàn)狀，按現(xiàn)行規(guī)范對碼頭結(jié)構(gòu)按原結(jié)構(gòu)-原荷載、原結(jié)構(gòu)-新荷載和加樁后結(jié)構(gòu)-新荷載三種情況，采用相同荷載組合分別進行了復(fù)核對比計算，其中荷載的改變僅限于船舶荷載（包括系纜力和撞擊力）。計算結(jié)果顯示通過增加叉樁，能夠極大程度低對樁基及橫梁的內(nèi)力進行改善，能夠滿足船舶荷載增大后的要求。

3.4 施工順序及要點

從施工順序來看，首先需要進行挖泥削坡，然后拆除新增樁基處二側(cè)面板（系靠船梁、前邊梁），鑿除下橫梁局部砼，接著在碼頭上搭設(shè)打樁平臺進行鋼管樁的施打，在樁基施工的同時可修補碼頭原結(jié)構(gòu)破損處和更換系船柱、護舷，對原結(jié)構(gòu)缺損的護舷進行原樣恢復(fù)。當(dāng)樁基施工結(jié)束后就可接著進行對應(yīng)部位的下橫梁放大包覆新增鋼管樁，或包覆新增PHC樁，然后安裝面板，現(xiàn)澆面層。老結(jié)構(gòu)修復(fù)可以和以上施工同時進行

在此次改造項目中，樁基施工是本工程的重點和難點，由于需要采用碼頭上打樁的施工工藝，因此需要采用可以施打斜度為6：1的斜樁的陸上打樁設(shè)備，本工程φ800mm鋼管樁基最長39m，采用這種方式并且通過一次接樁就可以達到設(shè)計樁長。

4.結(jié)束語

由于周邊大環(huán)境的變化，老舊碼頭的等級提升的必要性凸顯無疑，對碼頭的結(jié)構(gòu)進行加固改造，使得碼頭能夠靠泊更大型的船舶只是提供了相應(yīng)的硬件基礎(chǔ)。然而僅僅這些還不足以劈波斬浪，碼頭運營商還需要在這些硬件的基礎(chǔ)上，對于裝卸工藝，人員調(diào)配上做更多更深入的研究，才能更好的吸引船東和客戶，最大程度的發(fā)揮碼頭的吞吐能力，保持持續(xù)競爭力。