重力式碼頭結(jié)構(gòu)主要檢測項目分析

■王宏峰

（1.福建省交通科學技術(shù)研究所；2.福建省公路水運工程重點實驗室，福州 350004）

1 引言

重力式碼頭是我國分布較廣，使用較多的一種碼頭結(jié)構(gòu)形式。其結(jié)構(gòu)堅固耐用，抗凍性和抗冰性良好，能承受較大的地面載荷和船舶載荷，對較大的集中載荷以及碼頭地面超載和裝卸工藝變化適應性強，施工簡單、維修費用小。

建國以來，我國的港口建設取得了長足發(fā)展，為國民經(jīng)濟的發(fā)展做出了重要貢獻。然而，我國有很大一部分重力式碼頭運營時間較長，碼頭結(jié)構(gòu)由于自身老化、環(huán)境腐蝕、超能力（等級）作業(yè)等原因產(chǎn)生了不同程度的損傷。隨著老舊碼頭的逐年增多，生產(chǎn)和安全的矛盾也逐漸升級，在抓緊新建碼頭的同時，根據(jù)碼頭現(xiàn)有實際情況，加大對老舊碼頭的維修加固和技術(shù)改造已刻不容緩。這就迫切要求對碼頭進行常規(guī)性的定期檢測，評定碼頭現(xiàn)有設施的技術(shù)狀態(tài)，為碼頭后期的技術(shù)改造及維修加固提供依據(jù)。

本文根據(jù)福清核電廠大件碼頭結(jié)構(gòu)檢測項目工程實例，對重力式碼頭結(jié)構(gòu)檢測項目進行分析。

2 工程概況

福清核電廠廠址地貌屬閩東南丘陵區(qū)前薛半島，呈舌狀分布，走向北東。大件碼頭位于廠址西側(cè)海陸交接處，該碼頭為建設規(guī)模3000噸級重件泊位1個及相應的配套設施。

該碼頭為重力式沉箱結(jié)構(gòu)，碼頭泊位長95m，寬度為40m，碼頭前沿設計底高程-4.37m（理基，85國家高程為-8.4m），碼頭上部為現(xiàn)澆砼胸墻，下部為預制沉箱。碼頭全景如圖1所示。

3 主要檢測項目及方法

3.1 外觀檢測

圖1 碼頭全景圖

碼頭構(gòu)件外觀檢查主要是通過現(xiàn)場的一些調(diào)查了解碼頭結(jié)構(gòu)目前的狀況，包括收集設計和竣工資料、了解施工情況和使用情況，檢查結(jié)構(gòu)的外觀，掌握結(jié)構(gòu)外觀特征，觀察缺陷及缺陷所在的位置，為進一步的檢測提供基礎技術(shù)資料。重力式碼頭結(jié)構(gòu)的外觀檢查分為水上構(gòu)件外觀檢查和水下構(gòu)件外觀檢查。

（1）水上部分構(gòu)件和附屬設施的外觀損傷情況檢查采用目眼觀察、裂縫綜合測試儀、照相實拍等手段進行外觀檢查，對存在表面缺陷（裂縫、露筋、混凝土剝離脫落、蜂窩麻面等）、外觀破損及老化、腐蝕等現(xiàn)象的構(gòu)件重點進行描述并予以統(tǒng)計，用鋼卷尺測量缺陷尺寸，用讀數(shù)顯微鏡測量裂縫寬度，記錄缺陷位置，如裂縫的寬度、長度、走向及腐蝕面積等，同時拍攝數(shù)碼照片。為便于表述及理解，在參考現(xiàn)有設計圖紙的基礎上，本次檢測對碼頭構(gòu)件編號及觀測視角進行了相應約定，碼頭平、立面布置如圖2所示。

（2）水下結(jié)構(gòu)主要指沉箱結(jié)構(gòu)，需委托有潛水資質(zhì)單位的潛水員水下探摸結(jié)合水下錄像的方法進行檢查，確定沉箱結(jié)構(gòu)是否損害、傾斜及損壞部位的位置尺寸，并對沉箱間隙及相對錯位進行測量。前沿護舷采用目眼觀察結(jié)合水下探摸錄像進行檢查，對損壞、裂縫、表面剝落等情況進行檢查、測量、拍照。碼頭斷面圖如圖3所示。

圖2 碼頭平、立面圖

圖3 碼頭立面圖

3.2 變形變位檢測

碼頭進行變形變位檢測主要包括水平位移觀測、垂直位移觀測。

（1）對碼頭布控有沉降、位移觀測點的情況，采用精密水準儀和全站儀觀測原有測點，將觀測結(jié)果與原有測點坐標比較確定碼頭的沉降、位移情況。

（2）對碼頭原控制點已丟失，無法對碼頭結(jié)構(gòu)物坐標進行測量與設計值對比時，需在碼頭前沿轉(zhuǎn)角點內(nèi)、伸縮縫、斷面發(fā)生變化的兩側(cè)等布置監(jiān)測點，測量各測點的高程及水平位移，并向業(yè)主提供相關(guān)數(shù)據(jù)，以方便今后對該碼頭的沉降和位移做定期檢測，確定該碼頭的變形變位情況。

本工程觀測測點布置如圖4所示。

3.3 砼構(gòu)件強度檢測

本工程采用回彈儀及碳化深度尺對碼頭胸墻、混凝土擋浪墻構(gòu)件進行混凝土強度檢測，每個樣本測區(qū)數(shù)為5個，相鄰兩測區(qū)間的間距2m，靠近構(gòu)件端部或施工縫邊緣的測區(qū)距離構(gòu)件端部或施工縫邊緣為0.5m。測區(qū)選在使回彈儀處于水平方向的混凝土澆筑側(cè)面，表面為清潔、平整、干燥的混凝土原漿面。通過回彈檢測，用以確定各種構(gòu)件的混凝土強度是否與原設計強度相符。

3.4 砼構(gòu)件碳化深度檢測

圖4 沉降、位移測點布置圖

砼構(gòu)件碳化深度檢測在回彈值測量完畢后，在5個回彈測區(qū)內(nèi)選擇3個有代表性的測區(qū)進行碳化深度值檢測。每個測點測量3次，每次讀數(shù)精確至0.25mm，取其平均值為該測點的碳化深度值，并精確至0.5mm。所有測點的碳化值的平均值為該樣本的碳化深度值，并精確至0.5mm。

3.5 砼構(gòu)件保護層厚度檢測

采用鋼筋保護層厚度測定儀對構(gòu)件的鋼筋保護層厚度進行檢測。在不同構(gòu)件上選取具有代表性的區(qū)域，利用鋼筋保護層測定儀先確定各個構(gòu)件受力主筋的位置，然后測定鋼筋保護層厚度，確定鋼筋保護層厚度是否滿足規(guī)范要求。

測試時，在不同構(gòu)件上選取3個具有代表性的測區(qū)，每個測區(qū)包含6根主筋，每根鋼筋選取3個測點，利用鋼筋保護層測定儀先確定各個構(gòu)件受力主筋的位置，然后測定鋼筋保護層厚度。

3.6 鋼筋腐蝕截面面積損失檢測

鋼筋腐蝕截面面積損失檢測測點在不同區(qū)域各抽取3個腐蝕嚴重的構(gòu)件，每個構(gòu)件選擇2根腐蝕嚴重的鋼筋進行檢測。

鋼筋腐蝕截面面積損失檢測時，應鑿除鋼筋周圍混凝土，除去鋼筋表面銹層，用卡尺直接測量鋼筋的直徑，測量精度不應小于0.1mm。截面損失率由損失的截面積除去原有截面積求得。

3.7 砼構(gòu)件鋼筋銹蝕電位檢測

砼構(gòu)件鋼筋銹蝕電位檢測時，將待測構(gòu)件所處區(qū)域劃分成大氣區(qū)、浪濺區(qū)和水位變動區(qū)。按照約定樣本抽樣的原則，樣本容量和測區(qū)宜根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)所處部位及外觀檢查的結(jié)果確定，每種狀況的樣本容量為3個，每個樣本的測區(qū)數(shù)為3個。

砼構(gòu)件鋼筋銹蝕情況利用半電池電位法進行檢測，該法利用混凝土中鋼筋銹蝕的電化學反應引起的電位變化來測定鋼筋銹蝕狀態(tài)。依據(jù)外觀檢查結(jié)果在各構(gòu)件上選取100cm×100cm鋼筋銹蝕概率較高的區(qū)域進行檢測，構(gòu)件表面以網(wǎng)格形式布置測點，測點縱、橫向間距為20cm，共計36個，測點布設詳見圖5。

圖5 鋼筋銹蝕電位測點布設圖

4 結(jié)論

本文以福清核電廠大件碼頭結(jié)構(gòu)檢測項目為背景，對碼頭外觀、沉降、位移和混凝土構(gòu)件性能進行檢測，得出以下主要結(jié)論：

（1）經(jīng)水上構(gòu)件外觀檢查，結(jié)果表明碼頭胸墻存在局部輕微破損和露筋；碼頭面層存在局部輕微裂縫，碼頭沉箱有局部輕微破損掉塊；欄桿、吊機基礎輕微破損；鋼軌整體外觀較為完好，無破損磨耗情況；碼頭系船柱較為完好；護輪坎有局部輕微破損露筋；碼頭橡膠護舷緩沖板存在局部掉塊現(xiàn)象。

（2）經(jīng)水下探摸檢查，結(jié)果表明該碼頭12個沉箱外壁混凝土結(jié)構(gòu)完好，表面較平整。沉箱與基床連接處完好，沉箱間有3cm至10cm之間的間隙，沉箱下方的基礎拋石較平整，與沉箱底部接觸良好。沒有發(fā)現(xiàn)沉箱底部基床有明顯沖刷損壞、掏空現(xiàn)象。

（3）經(jīng)碼頭變形變位檢測，碼頭前沿整體沉降，沉降平均值為26.7mm，其中沉降值最大為58mm，碼頭前沿各觀測點間最大差異沉降為62mm；面層鋼軌有局部沉降及偏位，同一截面兩軌高差為1.3mm～4.9mm，水平偏位為-11.9mm～10.6mm。

（4）經(jīng)構(gòu)件混凝土強度檢測，結(jié)果表明碼頭胸墻混凝土強度推定值大于設計強度等級，判定為合格。

（5）經(jīng)構(gòu)件混凝土碳化深度檢測，結(jié)果表明浪濺區(qū)胸墻的碳化深度測定值為3.0mm～4.0mm。

（6）經(jīng)構(gòu)件鋼筋保護層厚度檢測，結(jié)果表明碼頭胸墻保護層厚度合格點率不小于80%，達到規(guī)范要求，判定為合格。

（7）經(jīng)碼頭鋼筋腐蝕截面面積損失檢測，結(jié)果表明所抽取鋼筋截面面積損失率為6.92%～12.09%。

（8）經(jīng)構(gòu)件鋼筋銹蝕電位檢測，結(jié)果表明碼頭胸墻發(fā)生鋼筋銹蝕的概率小于10%。

（9）根據(jù)《港口設施維護技術(shù)規(guī)范》（JTS 310-2013）對重力式碼頭港口設施進行技術(shù)狀態(tài)評定，該碼頭面層技術(shù)狀態(tài)評定為二類（較好），胸墻技術(shù)狀態(tài)評定為二類（較好），沉箱技術(shù)狀態(tài)評定為二類（較好），基床技術(shù)狀態(tài)評定為一類（好），橡膠護舷技術(shù)狀態(tài)評定為二類（較好），系船柱技術(shù)狀態(tài)評定為二類（較好），鋼軌技術(shù)狀態(tài)評定為一類（好），護輪坎技術(shù)狀態(tài)評定為二類（較好），欄桿技術(shù)狀態(tài)評定為二類（較好）。

5 建議

根據(jù)上述對該碼頭的檢測結(jié)果，提出以下建議。

（1）建議根據(jù)《港口水工建筑物修補加固技術(shù)規(guī)范》（JTS311-2011）對該碼頭結(jié)構(gòu)存在的問題進行維修加固。

（2）建議根據(jù) 《港口設施維護技術(shù)規(guī)范》（JTS 310-2013）的相關(guān)要求，加強對港口設施的檢查和維護，保持港口設施處于良好技術(shù)狀態(tài)。

[1]JTJ 302-2006，港口水工建筑物檢測與評估技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JTS 310-2013，港口設施維護技術(shù)規(guī)范[S].

[3]JTS 235-2016，水運工程水工建筑物原型觀測技術(shù)規(guī)范[S].

[4]JTS 239-2015，水運工程混凝土結(jié)構(gòu)實體檢測技術(shù)規(guī)程[S].

[5]祖小勇.老舊重力式碼頭檢測評估內(nèi)容的探討.2011（13）.

[6]楊會來.高樁碼頭的檢測與評估.重慶交通大學碩士學位論文.