在役高樁碼頭結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的綜合分析

摘 要：船舶超設(shè)計(jì)靠泊、上部結(jié)構(gòu)承受超限制荷載、岸坡變形以及水下泥面沖刷過大等都會(huì)導(dǎo)致碼頭失穩(wěn)，因此從碼頭失穩(wěn)的初期

可能征兆入手，提出了高樁碼頭結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性綜合分析的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查檢測(cè)方法，同時(shí)結(jié)合岸坡穩(wěn)定驗(yàn)算，分析碼頭實(shí)際穩(wěn)定狀況，

并結(jié)合具體工程實(shí)例予以詳細(xì)闡述，對(duì)今后類似工作的開展具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：高樁碼頭 波浪 岸線 穩(wěn)定性

高樁碼頭因其結(jié)構(gòu)輕、減弱波浪的效果好、砂石料用量省，對(duì)于挖泥超深的適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)成為沿江、沿海應(yīng)用廣泛的主要碼頭結(jié)構(gòu)形式，但在長(zhǎng)期使用過程中也會(huì)因各種內(nèi)在或外在因素導(dǎo)致碼頭失穩(wěn)，造成嚴(yán)重的安全事故和經(jīng)濟(jì)損失。影響高樁碼頭結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素眾多，如碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、靠泊超設(shè)計(jì)船型、承受超限制荷載、岸坡變形或水下泥面沖刷等。這些現(xiàn)象如不及時(shí)進(jìn)行規(guī)范化管理或不及時(shí)采取對(duì)應(yīng)措施，勢(shì)必影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，給碼頭結(jié)構(gòu)的安全使用埋下了巨大的隱患。

調(diào)查檢測(cè)內(nèi)容與方法

合理可靠的測(cè)試方法是查明影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性因素的有效手段，結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)以及前人的一些研究成果，目前，對(duì)在役高樁結(jié)構(gòu)物的檢測(cè)方法主要包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容：

1、環(huán)境條件調(diào)查

碼頭運(yùn)營(yíng)過程中受潮流、船舶作業(yè)的影響水下泥面狀況可能會(huì)產(chǎn)生不同程度的沖刷現(xiàn)象，查明碼頭區(qū)域沖刷程度，為評(píng)估樁基承載力、岸坡穩(wěn)定性及岸坡回填量經(jīng)濟(jì)決算提供依據(jù)。

2、沉降位移調(diào)查

用水準(zhǔn)儀、全站儀等測(cè)量?jī)x器對(duì)各主要結(jié)構(gòu)（包括碼頭主體、引橋等）的沉降和位移情況進(jìn)行檢測(cè)，考察沉降、位移引起的頂面高程和平面位置的變化情況。如有歷史沉降位移觀測(cè)資料，應(yīng)進(jìn)行綜合分析，分析其變化趨勢(shì)。

3、伸縮縫調(diào)查

采用目測(cè)、拍照、尺量等手段對(duì)工作范圍內(nèi)的伸縮縫的變形、錯(cuò)位進(jìn)行調(diào)查和檢測(cè)，并根據(jù)伸縮縫變位情況確定對(duì)相鄰結(jié)構(gòu)段可能的影響。

工作開展程序

碼頭資料收集和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查是確?，F(xiàn)場(chǎng)工作做好的基礎(chǔ)，檢測(cè)前應(yīng)收集竣工資料、地質(zhì)資料及碼頭的歷史沉降位移觀測(cè)資料等，調(diào)查運(yùn)營(yíng)期結(jié)構(gòu)的使用情況（有無重大安全事故、維修記錄）。詳細(xì)咨詢近期碼頭的作業(yè)條件、環(huán)境氣象狀況等，確定現(xiàn)場(chǎng)工作開展的合適時(shí)間，現(xiàn)場(chǎng)工作開展應(yīng)與業(yè)主協(xié)商，合理避開與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)相沖突的因素。針對(duì)以往工作開展情況的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)沉降位移觀測(cè)工作流程可歸納為如圖1所示。

實(shí)例分析

1、工程概況

某2萬(wàn)噸級(jí)散雜貨碼頭長(zhǎng)度為256.9m，寬30m，建于2007年，結(jié)構(gòu)為高樁梁板式結(jié)構(gòu)，樁基采用Φ900mm鋼管樁，橫向排架間距為8.0m，橫梁采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，縱向梁系為部分預(yù)制結(jié)構(gòu)，面板為混凝土疊合板；碼頭結(jié)構(gòu)斷面形式如圖2所示。

勘探揭露碼頭區(qū)域土層主要為第四紀(jì)全新世松散堆積層，各土層的分布及樁基設(shè)計(jì)參數(shù)分述見表1所示。第五層灰色粉細(xì)砂層分布較純，含云母和少量腐植物，搖震反應(yīng)明顯，偶夾薄層粘性土，局部含少量的中粗砂或小礫石。該層在勘察區(qū)均有分布，且發(fā)育穩(wěn)定。

因該工程在已使用5年，碼頭處在潮流比較大的區(qū)域，碼頭區(qū)域可能存在沖刷現(xiàn)象，且各結(jié)構(gòu)縫有增大的現(xiàn)象，需對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定性分析，評(píng)定結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性狀況。現(xiàn)場(chǎng)具體檢測(cè)結(jié)果如下：

2、檢測(cè)結(jié)果

2.1環(huán)境條件調(diào)查結(jié)果

在碼頭外邊線向外約50m范圍內(nèi)布置測(cè)試斷面，垂直于碼頭方向前沿6m、10m、20m、30m、40m、50m的縱斷面水深布置圖見3。

距碼頭上游側(cè)角點(diǎn)距離（m）

由圖3可以看出：①垂直于碼頭方向前沿50m范圍內(nèi)的水下泥面標(biāo)高自碼頭前沿往江側(cè)呈減小趨勢(shì)，該方向上的泥面高差在（0.48～3.42）m范圍，自碼頭前沿往江側(cè)存在一定的坡度；②與碼頭前沿設(shè)計(jì)泥面標(biāo)高相比，各縱斷面水下泥面標(biāo)高均低于竣工時(shí)設(shè)計(jì)泥面標(biāo)高，部分?jǐn)嗝媲把貨_刷較大。

2.2 結(jié)構(gòu)的沉降位移觀測(cè)結(jié)果

結(jié)合該碼頭工程的特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)采用水準(zhǔn)儀、全站儀等測(cè)量?jī)x器對(duì)碼頭沉降和位移進(jìn)行檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果分析如下：

2.2.1 沉降觀測(cè)

采用水準(zhǔn)儀測(cè)試碼頭前、后沿及軌道頂高程，在同種高程系統(tǒng)下比較各測(cè)試值與設(shè)計(jì)高程之間的差異，測(cè)試點(diǎn)根據(jù)規(guī)范要求擬在碼頭面每隔10m布置檢測(cè)斷面，確保測(cè)試表面平整無雜物。

由4可見，碼頭前沿實(shí)測(cè)高程偏差在（-12～+5）mm之間，碼頭后沿在（-20～-10）mm之間，各檢測(cè)位置高程變化相對(duì)比較均衡。根據(jù)規(guī)范要求，碼頭竣工各檢測(cè)位置允許有±15mm的偏差，且未見碼頭近期沉降觀測(cè)資料，可見如果碼頭竣工高程無較大偏差，則碼頭目前整體沉降量很小。

2.2.2位移觀測(cè)

工程位移觀測(cè)擬在碼頭前沿線布置10個(gè)測(cè)點(diǎn)，通過全站儀來對(duì)碼頭前沿布置點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，提取數(shù)據(jù)后與碼頭竣工資料對(duì)比，利用數(shù)學(xué)的方法進(jìn)行計(jì)算可得出碼頭位移， 碼頭前沿線實(shí)測(cè)結(jié)果匯總見表2所示。

注：偏差以向前沿偏移為正，向后沿偏移為負(fù)。

由表2可見，前沿線實(shí)測(cè)坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)偏差在（12～17）mm之間。

2.3 伸縮縫調(diào)查結(jié)果

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)碼頭各結(jié)構(gòu)段變形縫進(jìn)行外觀調(diào)查、檢測(cè)，碼頭變形縫典型照片及縫寬檢測(cè)見表3所示。

由表3可見，碼頭分段間變形縫接縫質(zhì)量總體較好，各變形縫無明顯錯(cuò)臺(tái)或錯(cuò)位現(xiàn)象。

3、復(fù)核結(jié)果

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)表明：碼頭工程質(zhì)量總體較好，無明顯沉降、位移；前沿水深能滿足核準(zhǔn)靠泊船舶在重載狀態(tài)下的正常靠泊，但前沿沖刷現(xiàn)象比較明顯，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性驗(yàn)算應(yīng)考慮碼頭前沿沖刷（取前沿水深實(shí)測(cè)最大值-18.05m），驗(yàn)算基樁的承載力及抗彎性能，具體驗(yàn)算結(jié)果見表4所示。

注：1#～8#指從前沿往后沿?cái)?shù)，第1～8根鋼管樁。

由表4驗(yàn)算結(jié)果表明：基樁在原設(shè)計(jì)荷載下具有足夠的承載能力，樁身拉應(yīng)力計(jì)算值均小于預(yù)壓應(yīng)力設(shè)計(jì)值，樁身抗裂性能滿足設(shè)計(jì)要求。碼頭目前前沿沖刷并未對(duì)結(jié)構(gòu)造成穩(wěn)定性影響，但此現(xiàn)象應(yīng)引起重視，如前沿水深進(jìn)一步?jīng)_刷，會(huì)影響結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定。

結(jié)束語(yǔ)

結(jié)構(gòu)受潮流、使用荷載（船舶靠泊荷載、流動(dòng)荷載等等影響，基樁泥面沖刷過大或承受超負(fù)荷現(xiàn)象嚴(yán)重，給碼頭的穩(wěn)定性埋下了巨大的隱患，該文測(cè)試方法的歸納和介紹對(duì)以后在役碼頭結(jié)構(gòu)定期的調(diào)查和檢測(cè)具有一定的指導(dǎo)意義，運(yùn)用該法可實(shí)時(shí)掌握結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性狀況，確保結(jié)構(gòu)使用期的安全穩(wěn)定。另外，不少碼頭結(jié)構(gòu)在投入運(yùn)營(yíng)后，會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)自身的晃動(dòng)現(xiàn)象，這種晃動(dòng)會(huì)造成結(jié)構(gòu)共振或疲勞破壞，因此運(yùn)用振動(dòng)測(cè)試手段開展結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性測(cè)試研究，也是一項(xiàng)值得研究的內(nèi)容。

（作者單位：江蘇省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院）