潮州港擴建貨運碼頭工程（復(fù)工）舊碼頭改造及施工控制

■許 寧

（廈門港務(wù)建設(shè)集團(tuán)有限公司，廈門 361000）

1 項目概況

潮州港擴建貨運碼頭工程（復(fù)工）原建設(shè)規(guī)模為年設(shè)計吞吐能力90 萬t，建設(shè)1 個5 000 噸級多用途泊位和1 個5 000 噸級件雜貨泊位（結(jié)構(gòu)按萬噸設(shè)計）、1 個1 000 噸級件雜貨泊位， 使用岸線351 m，于1997 年開工建設(shè)，因資金原因，完成西側(cè)約172 m 結(jié)構(gòu)段（30 個空心方塊、23 塊卸荷板的安裝），于2005 年起完全停工。

碼頭復(fù)工后， 項目建設(shè)單位結(jié)合現(xiàn)有建設(shè)條件，根據(jù)有關(guān)調(diào)整批復(fù)意見，確定建設(shè)規(guī)模為年設(shè)計吞吐量105 萬t，1 個5 000 噸級多用途泊位 （結(jié)構(gòu)按2 萬t 設(shè)計）、1 個5 000 噸級件雜貨泊位 （結(jié)構(gòu)按1 萬t 設(shè)計），碼頭總長度351 m。 西側(cè)127 m碼頭結(jié)構(gòu)為利用已建1 萬噸級碼頭主體結(jié)構(gòu)形成，東側(cè)224 m 碼頭結(jié)構(gòu)則按滿足2 萬噸級集裝箱船舶靠泊設(shè)計，采用大沉箱（無卸荷板）結(jié)構(gòu)，如表1所示。

表1 潮州港擴建貨運碼頭工程（復(fù)工）前后建設(shè)規(guī)模對比

2 舊碼頭結(jié)構(gòu)

2.1 結(jié)構(gòu)檢測及加固改造

本工程復(fù)工前對舊碼頭進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測，主要有（1）構(gòu)件外觀進(jìn)行觀測（包含裂縫、露筋、混凝土剝離剝落等統(tǒng)計和缺陷尺寸測量）；（2）碼頭結(jié)構(gòu)整體變形與變位檢測（碼頭前沿水平位移、碼頭頂面沉降、胸墻傾斜度）；（3）鋼筋混凝土各項性能參數(shù)檢測；（4）碼頭地基與基礎(chǔ)檢測（基床及基礎(chǔ)淘空情況檢查）。 檢測情況為：碼頭胸墻破損嚴(yán)重，卸荷板和沉箱存在混凝土脫落和鋼筋外露現(xiàn)象，鋼筋直接與海水接觸，對構(gòu)件耐久性產(chǎn)生不利影響；卸荷板構(gòu)件鋼筋附近氯離子含量均已超過臨界值，鋼筋腐蝕破壞處于腐蝕發(fā)展期，所檢卸荷板構(gòu)件鋼筋銹蝕概率大于90%的測點占了91.3%，所檢的卸荷板構(gòu)件鋼筋截面面積損失率均大于30%， 構(gòu)件已中度劣化，已顯著影響結(jié)構(gòu)的承載能力。判定碼頭結(jié)構(gòu)耐久性評價等級為C 級，建議立即采取維修、補強措施[1]。

主要修復(fù)措施有：（1）鑿除破損胸墻段混凝土，對交接面混凝土表面拉毛處理， 連接處鉆孔植筋，重新澆筑；（2）對卸荷板和沉箱混凝土脫落及露筋，應(yīng)鑿除局部破損部位表層海生物、松散混凝土及其他不牢附著物至露出堅硬部分， 對銹蝕鋼筋進(jìn)行除銹，銹蝕嚴(yán)重的焊補鋼筋。在混凝土破損部位一定范圍支立模板， 采用水下澆筑水下不分散混凝土。（3）鑿除相鄰卸荷板臨水面錯位較大的卸荷板，鑿除完畢后，現(xiàn)澆卸荷板。（4）修復(fù)施工期間及完工后，應(yīng)加強對相鄰結(jié)構(gòu)段、碼頭的位移和沉降的監(jiān)測[2]。

碼頭結(jié)構(gòu)檢測單位出具的《碼頭結(jié)構(gòu)試驗檢測報告》，舊碼頭建設(shè)過程中形成的材料檢測、試驗報告等，為設(shè)計提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 考慮既要利用已建的舊碼頭空心方塊結(jié)構(gòu)，又要確保碼頭結(jié)構(gòu)安全性和耐久性等滿足現(xiàn)行規(guī)范要求， 在碼頭復(fù)工建設(shè)前，主要對舊結(jié)構(gòu)修復(fù)及加固改造提出了較為經(jīng)濟合理的設(shè)計方案。

對已建原碼頭卸荷板及空心方塊破損部位進(jìn)行修復(fù)或補強加固；拆除已建胸墻，采用3 孔空腔胸墻的結(jié)構(gòu)斷面型式、方塊內(nèi)底部1.2 m 厚水下注漿及碼頭面堆貨荷載限制等設(shè)計方案， 從而減小原方塊結(jié)構(gòu)的上部荷載、 提高方塊底板的抗裂性能(圖1～2）。

圖1 原碼頭結(jié)構(gòu)斷面

2.2 舊碼頭現(xiàn)場實測情況

圖2 加固改造碼頭結(jié)構(gòu)斷面

在本工程進(jìn)入施工階段， 現(xiàn)場對已建舊碼頭前沿線、已安裝卸荷板頂高程及碼頭前沿水深進(jìn)行測量復(fù)核，實測發(fā)現(xiàn)已安置方塊127 m 段碼頭基床頂面標(biāo)高值為-9.0 m， 比原設(shè)計標(biāo)高-9.40 m 高出40 cm，無法滿足結(jié)構(gòu)預(yù)留1 萬噸級件雜貨船舶靠泊吃水要求，設(shè)計施工圖與現(xiàn)場實際情況不符，需要采取必要的工程措施以滿足設(shè)計及現(xiàn)行規(guī)范要求。 具體碼頭岸線結(jié)構(gòu)分段及實測碼頭前沿底標(biāo)高情況如圖3～4。

圖3 復(fù)工后碼頭岸線按結(jié)構(gòu)等級分段情況

圖4 復(fù)工后實測已安放方塊段碼頭前沿底標(biāo)高現(xiàn)狀

3 工程措施方案比選

結(jié)合原舊碼頭結(jié)構(gòu)加固改造方案、方塊內(nèi)底部1.2 m 厚水下注漿難以實施、基床現(xiàn)狀標(biāo)高、碼頭靠泊組合需求，以及緊鄰舊碼頭西側(cè)已建滾裝碼頭結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，設(shè)計單位提出兩種工程措施方案：方案一是維持舊碼頭結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，方案二是拆除改造、相鄰戰(zhàn)備碼頭設(shè)置過渡段，現(xiàn)從工程措施方案選擇到施工控制進(jìn)行分析闡述。

3.1 方案一：維持舊碼頭結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

碼頭前沿設(shè)計底標(biāo)高維持現(xiàn)狀-9.0m， 對靠泊船型吃水進(jìn)行限制；拆除卸荷板清理方塊內(nèi)塊石進(jìn)行方塊底板注漿并通過特定情況對碼頭面荷載進(jìn)行限制，解決底板耐久性問題。

3.1.1 靠泊船型吃水限制

根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范計算碼頭前沿設(shè)計水深及底標(biāo)高（見表2）， 當(dāng)碼頭前沿設(shè)計底標(biāo)高維持現(xiàn)狀-9.0 m時，1 萬噸級件雜貨船需減載控制吃水在8.2 m 內(nèi)；1 萬噸級散貨船需減載控制吃水在8.1 m 內(nèi)；1 萬噸級集裝箱船則可以滿載?？?。

表2 根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范計算碼頭前沿設(shè)計水深及底標(biāo)高計算結(jié)果(單位：m)

3.1.2 碼頭面荷載限制

為了解決空心方塊底板裂縫寬度與目前現(xiàn)行規(guī)范相比略大的問題。 設(shè)計單位結(jié)合多組計算的數(shù)據(jù)分析， 需要通過特定情況對碼頭面荷載進(jìn)行限制，具體限制條件如下：

（1）極端高水位，在風(fēng)暴潮（臺風(fēng)）時期，碼頭前沿20 m 范圍，禁止堆貨。（2）水位低于0.22 m（設(shè)計低水位）時，碼頭前沿20 m 范圍，限制堆荷載不超過10 kPa。

3.1.3 解決底板耐久性問題

移除已安裝卸荷板，清理方塊內(nèi)塊石后水下澆筑方塊內(nèi)1.2 m 水下混凝土，以滿足底板耐久性。

3.2 方案二：拆除改造方案

拆除改造方案，即拆除基床頂面以上已安裝卸荷板及空心方塊，對現(xiàn)狀基床進(jìn)行開挖平整至-9.5 m（根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范底標(biāo)高計算取值為-9.5 m），然后重新安放原空心方塊和卸荷板，并澆筑上部胸墻及后方回填。

3.2.1 臨近滾裝碼頭的銜接處理

臨近滾裝碼頭結(jié)構(gòu)為10000 DWT 級， 可滿足10000 DWT 級船舶靠泊需求， 碼頭前沿設(shè)計底標(biāo)高-9.40 m。 基于與臨近滾裝碼頭的銜接，考慮拆除過程中，不對滾裝碼頭結(jié)構(gòu)安全造成影響，在滿足同時靠泊1 個1 萬噸級件雜貨船舶和1 個1 萬噸級集裝箱船舶靠泊組合的情況下，需要在碼頭西側(cè)與滾裝碼頭相接位置設(shè)置過渡段，過渡段長度根據(jù)后方填料臨時開挖不影響主體工程考慮，進(jìn)行分級放坡（圖5～6)。

圖5 拆除改造方案碼頭岸線按結(jié)構(gòu)等級分段情況

圖6 后方填料臨時開挖放坡示意圖

3.2.2 解決底板耐久性問題

空心方塊拆除后，陸上對下層空心方塊底板澆筑厚1.2 m 混凝土，提高方塊底板的抗裂性能。

3.3 兩種工程措施方案比較

對上述方案進(jìn)行比較分析：（1）經(jīng)濟方面，經(jīng)測算維持現(xiàn)狀方案增加工程造價約為453 萬元，而拆除改造方案增加工程造價約816 萬元，但后續(xù)碼頭運營時對船舶靠泊、 碼頭使用均有限制，對經(jīng)濟效益有較大影響；（2）工序及工期方面，拆除改造方案需對水工主體構(gòu)件進(jìn)行拆移、對現(xiàn)狀基床進(jìn)行開挖、基床回填整平、安放空心方塊、重新吊裝卸荷板和回填后方棱體等，工序較多且復(fù)雜，工期增加約6 個月；而維持現(xiàn)狀方案工序較少，基本不影響總工期；（3）安全方面：維持現(xiàn)狀方案碼頭基床無需開挖、 不拆除上下層空心方塊，能確保碼頭基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)安全；（4）維持現(xiàn)狀方案的碼頭前沿底標(biāo)高與原批復(fù)文件內(nèi)容不一致，還需對通航安全評估、初設(shè)、施工圖等批復(fù)文件進(jìn)行調(diào)整；

在綜合考慮碼頭運營需要、投資、工期及舊碼頭評估事宜的基礎(chǔ)上， 最終采用拆除改造方案， 以滿足設(shè)計及現(xiàn)行規(guī)范規(guī)程的要求， 滿足1萬噸級雜貨船及1 萬噸級集裝箱滿載同時靠泊的作業(yè)需求。

4 拆除改造方案施工管理控制

4.1 施工工藝流程

本工程原安放空心方塊共30 組（上、下層為一組），編號為1#～30#，其中1#～23# 方塊上面已安裝卸荷板(圖7）。 根據(jù)此次舊碼頭基床標(biāo)高問題的工程措施方案， 需對方塊段進(jìn)行拆除改造，1#-3# 方塊段為與滾裝碼頭的過渡段不進(jìn)行處理?？紤]合理、有序、科學(xué)的施工組織，制定施工工藝流程見圖8。

圖7 舊碼頭段立面圖

圖8 施工工藝流程

在施工前對舊碼頭已安置方塊段的重力式方塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場檢驗檢測， 根據(jù)檢驗檢測報告，進(jìn)一步驗證混凝土強度滿足設(shè)計要求，且為后續(xù)施工提供相關(guān)指導(dǎo)。

4.2 主要施工工序及注意事項

4.2.1 舊胸墻鑿除及方塊后側(cè)填料清除

采用陸上開挖和水上開挖相結(jié)合的方式。 方塊后側(cè)5 m 范圍內(nèi)，可趁低潮采用長臂挖掘機沿舊碼頭卸荷板頂部，進(jìn)行開挖，并應(yīng)保證開挖深度至上下層方塊接縫處以下。 水上開挖利用高水位采用挖泥船配兩艘臺泥駁或平板駁 （用于裝運開挖塊石）進(jìn)行開挖。

4.2.2 方塊前淤泥清除

采用泥駁配合抓斗船直接開挖清除，開挖時抓斗船垂直于舊碼頭布置，并保證抓斗距碼頭前沿距離2.5 m 以上，以防止對方塊前趾的破壞，清除順序為由南向北進(jìn)行。

4.2.3 方塊內(nèi)塊石和倒濾井清理

由于方塊內(nèi)部凈空?。?.9 m×4.13 m），同時為素混凝土方塊，采用水上抓斗施工容易對方塊造成損壞，故采用長臂挖掘機帶抓斗進(jìn)行方塊內(nèi)塊石和袋裝砼清除，局部潛水員配合清理。

4.2.4 方塊移除和安裝

本次需移除和重新安裝上層方塊單件重89.6 t，下層方塊重175 t。 采用300 t 起重船先移除上層方塊寄存于滾裝碼頭前沿，再不露出水面移除下層方塊至港池半淺駁沉箱安裝下潛坑內(nèi)。 在施工中要嚴(yán)格控制起吊、移運下層空心方塊過程中方塊的出水高度。

基床開挖整平后，安裝下層方塊，最后安裝上層方塊。 在施工中應(yīng)注意船舶位置避免錨纜破壞基床，安裝方塊時應(yīng)嚴(yán)格控制起重船下鉤速度，方塊安裝時要采取有效保護(hù)措施，避免碰壞方塊棱角。

4.2.5 方塊內(nèi)澆筑混凝土

空心方塊拆除后大部分寄存港池半淺駁沉箱安裝下潛坑內(nèi)及滾裝碼頭，根據(jù)舊碼頭下層空心方塊吊孔位置配筋情況及受力分析，為確?？招姆綁K底板砼澆筑質(zhì)量，現(xiàn)場將下層空心方塊放置過渡段方塊卸荷板上，利用低水位時澆筑底板砼。

5 結(jié)語

本工程提出的原舊碼頭結(jié)構(gòu)加固改造方案、基床現(xiàn)狀標(biāo)高問題采取的工程措施方案及現(xiàn)場施工組織方案，可為類似工程的提供相關(guān)經(jīng)驗：（1）對于改造項目，充分分析碼頭運營需要、投資、工期情況下，選擇經(jīng)濟合理方案；（2）結(jié)合舊規(guī)范和現(xiàn)行規(guī)范的相關(guān)要求、碼頭檢測檢驗結(jié)果，對舊碼頭的結(jié)構(gòu)需充分論證和驗算， 提出合理的修復(fù)及改造方案，滿足安全性、耐久性及使用要求；（3）在施工工藝、機械設(shè)備選擇時， 充分考慮對原有結(jié)構(gòu)的保護(hù)，采取一定的有效措施。