新建海港碼頭耐久性指標(biāo)體系研究

郝英君 蔣玲茜 邵孫健

摘 要：結(jié)合我國(guó)海港碼頭實(shí)際，對(duì)標(biāo)國(guó)內(nèi)外高質(zhì)量建設(shè)工程，研究構(gòu)建了一套基于全壽命周期，涵蓋設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)三類(lèi)指標(biāo)的新建海港碼頭耐久性指標(biāo)體系，并提出了相應(yīng)評(píng)價(jià)方法、確立指標(biāo)權(quán)重及標(biāo)準(zhǔn)，為新建碼頭工程指明了實(shí)現(xiàn)耐久性提升這一動(dòng)態(tài)過(guò)程中的努力方向和工作重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：海港碼頭;耐久性;指標(biāo)體系;模糊評(píng)價(jià)法

中圖分類(lèi)號(hào)：U651+.4? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2021）04-0085-03

耐久性是影響結(jié)構(gòu)安全的重要技術(shù)指標(biāo)，沿海碼頭身處復(fù)雜的海洋環(huán)境，對(duì)耐久性要求更為嚴(yán)格。2017年交通運(yùn)輸部組織開(kāi)展的碼頭結(jié)構(gòu)耐久性影響因素調(diào)研結(jié)果表明：僅有6成的海港碼頭開(kāi)展日常檢測(cè)維護(hù)工作，有15%的碼頭超載運(yùn)營(yíng)，甚至仍有6%的碼頭不清楚前沿荷載要求，耐久性評(píng)估為A級(jí)的碼頭只有38%，我國(guó)海港碼頭的耐久性情況仍不容樂(lè)觀。如何實(shí)現(xiàn)海港碼頭耐久性有效提升，對(duì)于工程高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)耐久性評(píng)價(jià)方面開(kāi)展了大量研究，評(píng)價(jià)方法主要集中在層次分析法、模糊綜合評(píng)判法等[1-2]，評(píng)價(jià)對(duì)象以在役結(jié)構(gòu)為主，指標(biāo)體系基本上均是針對(duì)工程實(shí)體的耐久性能。本文圍繞全壽命周期的理念，從設(shè)計(jì)階段、施工階段，以及為后期運(yùn)營(yíng)階段提供抓手三個(gè)維度出發(fā)，構(gòu)建了新建海港碼頭耐久性指標(biāo)體系，指明實(shí)現(xiàn)工程耐久性提升這一動(dòng)態(tài)過(guò)程中的努力方向和工作重點(diǎn)。

1新建海港碼頭耐久性指標(biāo)體系

1.1構(gòu)建原則

（1）全面性原則。海港碼頭耐久性受多階段、多因素的影響和制約，在遴選指標(biāo)時(shí)，應(yīng)盡量全面、完整地選擇各級(jí)各類(lèi)指標(biāo)，避免遺漏，保證評(píng)估結(jié)論的可信度。

（2）代表性原則。指標(biāo)堅(jiān)持“少精準(zhǔn)”，堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向和目標(biāo)導(dǎo)向相結(jié)合，提煉影響海港碼頭耐久性的關(guān)鍵因素，充分發(fā)揮主要指標(biāo)的核心帶動(dòng)作用。

（3）科學(xué)性原則。指標(biāo)體系的建立須采用科學(xué)的方法和手段，指標(biāo)應(yīng)內(nèi)涵清晰、通俗易懂、便于對(duì)標(biāo)，以定量為主，盡可能避免人為主觀因素的影響。

（4）可操作性原則。指標(biāo)體系的各指標(biāo)數(shù)據(jù)應(yīng)可以通過(guò)可靠的來(lái)源保質(zhì)保量直接或間接地獲取，盡量避免難以獲取的參數(shù)作為評(píng)估指標(biāo)，影響評(píng)估的可信度。

1.2體系框架

沿海碼頭的耐久性貫穿設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)全壽命周期，指標(biāo)體系涵蓋結(jié)構(gòu)耐久設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)耐久性能和結(jié)構(gòu)耐久監(jiān)測(cè)3大類(lèi)指標(biāo)，其中，結(jié)構(gòu)耐久性能綜合考慮材料、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)不同層次因素影響[3]。

1.3指標(biāo)內(nèi)涵及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.1指標(biāo)內(nèi)涵及計(jì)算方式

（1）結(jié)構(gòu)耐久設(shè)計(jì)。該指標(biāo)考核新建海港碼頭工程的耐久性設(shè)計(jì)質(zhì)量，選用全壽命周期設(shè)計(jì)、耐久性設(shè)計(jì)參數(shù)、建管養(yǎng)一體化等關(guān)鍵因素綜合衡量，對(duì)設(shè)計(jì)文件相關(guān)內(nèi)容涵蓋情況進(jìn)行評(píng)價(jià)（見(jiàn)表2）。

（2）結(jié)構(gòu)耐久性能。該指標(biāo)考核新建海港碼頭耐久性能是否滿足設(shè)計(jì)要求，包括混凝土耐久性能合格率、鋼筋保護(hù)層厚度合格率、防腐措施合格率3項(xiàng)指標(biāo)，其中，混凝土耐久性能檢驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)[4]見(jiàn)表3。

根據(jù)抽檢數(shù)據(jù)來(lái)源不同，指標(biāo)計(jì)算公式如下：

式中：Pi——第i項(xiàng)指標(biāo)合格率，P1、P2、P3分別表示混凝土耐久性能、鋼筋保護(hù)層厚度、防腐措施的合格率;

Pia——質(zhì)監(jiān)機(jī)構(gòu)監(jiān)督檢測(cè)數(shù)據(jù)合格率，包括委托的第三方檢測(cè)數(shù)據(jù);

Pib——監(jiān)理單位平行試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)、監(jiān)理見(jiàn)證第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)數(shù)據(jù)合格率。

檢測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)針對(duì)主要構(gòu)件（不可替換構(gòu)件），其中，樁基碼頭選取橫梁、縱梁、軌道梁、面板;重力式碼頭選取墻身、胸墻、卸荷板;板樁碼頭選取板樁墻、錨碇結(jié)構(gòu)等。檢測(cè)時(shí)將主要構(gòu)件的一個(gè)分段作為一個(gè)樣本，樣本容量不少于3個(gè)[5]。

結(jié)構(gòu)耐久監(jiān)測(cè)。該指標(biāo)衡量新建海港碼頭后期開(kāi)展運(yùn)行監(jiān)測(cè)檢測(cè)能力，選用預(yù)埋傳感器的覆蓋度加以表征，計(jì)算公式如下：

1.3.2 指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)歷年交通運(yùn)輸部《公路水運(yùn)工程質(zhì)量狀況及質(zhì)量監(jiān)督信息統(tǒng)計(jì)報(bào)表制度》統(tǒng)計(jì)分析情況，以及相關(guān)碼頭典型調(diào)查數(shù)據(jù)，分析現(xiàn)階段我國(guó)海港碼頭的平均水平，同時(shí)對(duì)標(biāo)港珠澳大橋、鹽田港等高質(zhì)量建設(shè)工程，確定各指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表4）。

2 新建海港碼頭耐久性評(píng)價(jià)模型

2.1 評(píng)價(jià)思路

海港碼頭耐久性評(píng)價(jià)的內(nèi)容主要包括三方面：處理數(shù)據(jù)、制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)，具體流程如下：

2.2 評(píng)價(jià)方法及標(biāo)準(zhǔn)

采用模糊評(píng)價(jià)法對(duì)新建海港碼頭耐久性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.2.1建立因素集

式中，={耐久性設(shè)計(jì)完整度，混凝土耐久性能合格率，保護(hù)層厚度合格率，防腐措施合格率，預(yù)埋傳感器覆蓋度}

2.2.2建立評(píng)估等級(jí)

式中，vi代表各種可能的評(píng)判等級(jí)，共有優(yōu)、良、中、差四級(jí)。

2.2.3建立模糊關(guān)系矩陣R

式中，rij表示某個(gè)被評(píng)事物從因素ui來(lái)看對(duì)vj等級(jí)模糊子集的隸屬度，將隸屬度依次賦值4、3、2及1。

2.2.4建立權(quán)重集

采用專(zhuān)家調(diào)查法確定權(quán)重。權(quán)重設(shè)立三檔，權(quán)重3為非常重要指標(biāo)，權(quán)重2為重要指標(biāo)，權(quán)重1為一般重要指標(biāo)，根據(jù)“最大隸屬原則”確定權(quán)重等級(jí)。針對(duì)26個(gè)在建水運(yùn)工程展開(kāi)了問(wèn)卷調(diào)研，調(diào)查專(zhuān)家范圍覆蓋水運(yùn)工程建設(shè)領(lǐng)域的建設(shè)、勘察設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等各方參建單位及行業(yè)管理部門(mén)，建立權(quán)重集如下所示：

2.2.5合成模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量

2.2.6計(jì)算耐久性評(píng)分

根據(jù)現(xiàn)有發(fā)展水平以及高質(zhì)量發(fā)展要求設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)定量標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表5）。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）構(gòu)建了基于設(shè)計(jì)階段、施工階段、運(yùn)營(yíng)階段的新建海港碼頭耐久性指標(biāo)體系。其中，設(shè)計(jì)指標(biāo)融合了相關(guān)設(shè)計(jì)獎(jiǎng)項(xiàng)、品質(zhì)工程等建設(shè)要求，聚焦工程建設(shè)現(xiàn)有短板，具有較強(qiáng)的導(dǎo)向作用;施工指標(biāo)結(jié)合了《公路水運(yùn)工程質(zhì)量狀況及質(zhì)量監(jiān)督信息統(tǒng)計(jì)報(bào)表制度》的開(kāi)展，具有較強(qiáng)的實(shí)踐指導(dǎo)作用;運(yùn)營(yíng)指標(biāo)響應(yīng)了《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》中“加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行監(jiān)測(cè)檢測(cè)”的要求。既是評(píng)價(jià)體系，也是引導(dǎo)體系。

（2）評(píng)價(jià)方法采用較為成熟的模糊綜合評(píng)價(jià)法，通過(guò)專(zhuān)家咨詢，確定了指標(biāo)權(quán)重，方便簡(jiǎn)潔、較為實(shí)用。

（3）建議在工程建設(shè)中發(fā)揮設(shè)計(jì)引領(lǐng)作用，強(qiáng)化工程全壽命周期設(shè)計(jì)，推動(dòng)“建管養(yǎng)運(yùn)”一體化，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備與基礎(chǔ)設(shè)施同步建設(shè)，提升全壽命感知水平。加強(qiáng)施工質(zhì)量保證，深入實(shí)施質(zhì)量通病治理。定期開(kāi)展結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)，實(shí)施預(yù)防性維護(hù)。

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基金項(xiàng)目：浙江省交通運(yùn)輸廳科技計(jì)劃項(xiàng)目（2020042）