碼頭工程結(jié)構(gòu)檢測及加固探討

梁 芳

(廣西交通科學(xué)研究院有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展，交通運輸行業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展模式也在不斷轉(zhuǎn)變，建設(shè)節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的趨勢也越來越明顯，港口企業(yè)要想更好地實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須做好碼頭結(jié)構(gòu)的檢測分析和加固改造。碼頭工程的發(fā)展對促進港口科學(xué)發(fā)展、優(yōu)化我國的港口運輸模式、促進港口建設(shè)、確保港口的運輸安全具有重要作用。交通運輸行業(yè)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變離不開碼頭結(jié)構(gòu)和質(zhì)量的提升，按照交通運輸部提出的海港碼頭結(jié)構(gòu)加固改造相關(guān)規(guī)定，經(jīng)過改造和加固的海港碼頭，船只靠泊等級最高能提升兩個等級，更多的大型船舶能夠停靠，有助于發(fā)展運輸業(yè)，保證碼頭的合理化利用和使用效率，將碼頭建設(shè)投資效益最大化，切實提升港口企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1 工程基本情況

某碼頭于1988年開工建設(shè)，泊位停泊容量為2.5萬t的木材運輸規(guī)格，該碼頭1990年竣工并投入使用。使用多年之后，碼頭的現(xiàn)狀已經(jīng)比較破舊。該碼頭的岸線方位角度為N212°，岸線總長度為210 m，船舶的泊位設(shè)計水深度為-10.5 m，海港池水深設(shè)計為-8.5 m。該碼頭選擇的結(jié)構(gòu)為重力式沉箱碼頭，沉箱的長度設(shè)計為18 m，底部寬度為11 m，高度為13.5 m，單個沉箱的重量約為1 275 t，共設(shè)計有21個沉箱。碼頭的貨物裝卸主要采用船吊和門機相結(jié)合的方式，門機選用M10-30型號的起重機。在發(fā)展和實踐中發(fā)現(xiàn)，目前的停泊容量不足，為更好地緩解碼頭通過能力不足的問題，運輸容量進一步擴展為5萬t級的泊位。

2 碼頭結(jié)構(gòu)檢測情況

《港口水工建筑物檢測與評估技術(shù)規(guī)范》《水運工程質(zhì)量檢驗標準》《水運工程水工建筑物原型觀測技術(shù)規(guī)范》等相關(guān)文件中，對于碼頭工程的結(jié)構(gòu)檢測以及加固分析都給出了比較詳細的說明。碼頭泊位的外觀設(shè)計、整體結(jié)構(gòu)的變形、結(jié)構(gòu)變位、混凝土的結(jié)構(gòu)實體、碼頭結(jié)合基礎(chǔ)和地基、船只停靠部位以及相應(yīng)的防護措施、碼頭淤泥檢測、前沿水深檢測等都是碼頭結(jié)構(gòu)檢測的重點內(nèi)容，同時要檢測沉箱的工程質(zhì)量和胸墻工程的質(zhì)量，具體的檢測項目包括表1所示內(nèi)容。

2.1 碼頭外觀檢測

碼頭結(jié)構(gòu)的外觀檢測可以分為水下結(jié)構(gòu)檢測和水上結(jié)構(gòu)檢測兩個方面。水上的結(jié)構(gòu)檢測相對簡單，結(jié)果表明該碼頭的整體外觀質(zhì)量處于良好狀態(tài)，胸墻內(nèi)的混凝土結(jié)構(gòu)表明受損比較嚴重，存在空洞、墻皮剝落、表面不平整、鋼筋銹蝕等問題。碼頭的表面存在著一些比較細小的裂縫，裂縫寬度均<0.3 mm，裂縫深度在10～20 mm之間，是由混凝土的收縮導(dǎo)致的裂縫，對于碼頭的正常使用尚未產(chǎn)生不利影響。

2.2 碼頭結(jié)構(gòu)變形、變位檢測

碼頭的變形與變位的檢測采用GPS-RTK方法進行，可以較為準確測得碼頭的水平和垂直位移，測得的水平位移最大誤差為15 mm，垂直位移的誤差為30 mm。根據(jù)檢測，碼頭的前沿靠近海岸部分的相對水平位移在40～120 mm范圍內(nèi)。相對垂直位置在117～129 mm之間，胸墻上部分存在一定的傾斜，傾斜度在相關(guān)規(guī)定范圍內(nèi)，符合建設(shè)使用要求。

2.3 鋼筋混凝土的各項性能檢測

混凝土均勻性的檢測主要通過超聲波檢測方法來判斷是否合格。該碼頭工程結(jié)構(gòu)的混凝土均勻性測試效果良好，胸墻和沉箱結(jié)構(gòu)的混凝土內(nèi)部不存在缺陷。

混凝土強度檢測主要是通過超聲回彈綜合法測定。選擇碼頭泊位的胸墻以及沉箱結(jié)構(gòu)的混凝土強度點包括5個沉箱檢測點和5個胸墻檢測點，通過分析計算得出混凝土強度，分析結(jié)果如表2所示。

mfcue——同一驗收批次的構(gòu)件中，按照強度的推定值來統(tǒng)計的混凝土強度平均值；

Sfcue——同一個驗收批次中，按照強度推定值統(tǒng)計的混凝土強度標準差；

fcu，k——同一個驗收批次中混凝土強度推定值的最小值；

[σ0]——標準差的平均水平；

ηc——按照建設(shè)標準選型的系數(shù)。

各項指標的單位均為MPa。

根據(jù)上表中的測量和推算結(jié)果，可知胸墻、沉箱構(gòu)件的混凝土強度符合我國碼頭設(shè)計和檢測的基本要求，結(jié)構(gòu)符合標準。

2.4 碼頭水下結(jié)構(gòu)及水下基礎(chǔ)的檢測

水下結(jié)構(gòu)的檢測采用水下探摸和錄像相結(jié)合的方式來檢測，主要是對碼頭泊位基礎(chǔ)、基床進行掏空檢測和沖刷檢測。測試結(jié)果表明該部分工程沒有出現(xiàn)明顯掏空現(xiàn)象和明顯的沖刷現(xiàn)象，回填工程的流失情況良好，不存在漏砂的問題。

2.5 軌道檢測

軌道檢測主要采用軌距尺展開，沿著軌道的方向選擇測量斷面，斷面選取距離為每隔10 m一個，首先拉直軌距尺，確認軌道和軌距尺保持90°，將人為因素帶來的測量誤差降低到最小。該碼頭的船只泊位軌矩測量結(jié)果與設(shè)計軌矩之間存在一定的誤差，軌距的偏差在-7～15 mm之間。軌道的高程測量采用GPS-RTK的方式進行，軌道頂部標高相較于碼頭頂面的標高略低，前軌高度略高于后軌高度，兩個軌道之間的差值保持在10～30 mm之間。

2.6 停靠船舶保護設(shè)施檢查

停靠船舶的保護設(shè)施檢查可以采取較為簡單的方式，包括系船柱、護輪坎、護舷、管溝蓋板等基礎(chǔ)設(shè)施，這些設(shè)施的外觀良好，沒有出現(xiàn)橡膠老化的問題，沒有影響碼頭的使用，暫時不需要進行加固和處理。

3 碼頭結(jié)構(gòu)評估

通過對碼頭工程結(jié)構(gòu)的檢測，分析前文的檢測結(jié)果，可以對碼頭結(jié)構(gòu)評估得出以下的結(jié)論：

(1)從安全性的角度評估，該碼頭的各個部分均能夠滿足安全性能要求，可以給出A級的評級結(jié)果。

(2)按照我國水工建筑物使用性評估分級標準，使用性能評級結(jié)果為B。

(3)按照水工建筑物的耐久性評估分級標準，該碼頭的耐久性評估結(jié)果為A級。

綜合來說，碼頭的安全性、耐久性、實用性評估基本滿足結(jié)構(gòu)的加固要求，整體的靠泊等級可以依次提升2個等級。

4 碼頭結(jié)構(gòu)的改造加固方案

根據(jù)碼頭結(jié)構(gòu)的檢測分析結(jié)果，提出相應(yīng)的碼頭結(jié)構(gòu)改造加固方案。按照碼頭停靠的船舶的類型，結(jié)合碼頭的建設(shè)現(xiàn)狀，提出對碼頭的容納量進行改造，從原來的2.5萬t級貨運碼頭改造為5萬t容納量級別的散貨船舶碼頭，船型的尺寸變化了，碼頭應(yīng)該進行相應(yīng)的調(diào)整。已知5萬t船舶的長度為223 m，寬度約為33 m，船型深度為18 m，船滿載之后的吃水深度為12.8 m。

加固改造方案的設(shè)計按照5萬t級別的散貨傳播的停靠要求，主要改造碼頭的主體以及相對的附屬設(shè)施，不增加前沿的水深。現(xiàn)有的系船柱不能滿足5萬t船舶的停泊要求，需要將系船柱更換為1 000 kN。根據(jù)計算，碼頭的主體結(jié)構(gòu)基本能夠滿足各項要求，為了確保碼頭的安全性，對沉箱前明基床塊石進行灌漿處理，確保達到固化要求。

此次改造對碼頭面部、胸墻表面的裂縫以及局部存在的混凝土剝離、破損等細小問題進行修補處理，對于已經(jīng)輕微腐蝕的金屬采取安全措施進行除銹處理，必要的進行補漆處理。

5 結(jié)語

文章通過對該碼頭工程結(jié)構(gòu)的檢測分析，掌握碼頭的現(xiàn)狀和基本情況，并根據(jù)船舶停靠情況的改變，對裂縫、混凝土剝離等問題進行加固修補處理，按照航道情況、水域情況、吃水條件、船只停泊水域等情況，對碼頭結(jié)構(gòu)進行適當調(diào)整，保證泊位可以滿足5萬t級別的船舶停靠。