浙江龍門碼頭改造設計方案

吳青青，范平易，曹宏生，錢 偉

（1.寧波舟山港股份有限公司，浙江寧波 315000；2.南京水利科學研究院，江蘇南京 210029；3.南京瑞迪建設科技有限公司，江蘇南京 210029)

引言

碼頭在長期使用過程中，由于受到各種因素的影響，如超荷載使用、外物撞擊、環境腐蝕等，不可避免地產生碼頭損傷和局部破損等現象，各種缺陷損傷降低了碼頭的工作能力，甚至失去正常的承載能力[1-3]?；诖a頭破壞的嚴重性，需要及時采取修復加固措施[4-5]。但是，對于經常出現的相近位置的破壞情況，僅靠修復不能從根本上解決存在的問題，需要進行適當改造，優化總平面布置方案，解決存在的隱患。

本文以浙江龍門碼頭改造工程為例，根據碼頭檢測所發現的問題，對其進行修復加固；并結合碼頭現有平面布置情況，對使用過程中出現的問題進行分析，通過合理建設防撞保護設施，優化碼頭平面布置，增加船舶靠泊段長度，有效地應對船舶撞擊靠船墩和系纜墩的情況，降低工程事故發生的可能，保證生產安全。所提出的改造、修復方案可為類似工程提供參考。

1 項目概況

浙江龍門碼頭于2015 年改造建成，碼頭由靠船墩及平臺、系纜墩組成，通過長引橋與后方陸域相連。改建后碼頭泊位長度為60 m，其中碼頭平臺尺寸為40 m×10 m，距碼頭平臺南側15 m 新建1座5 m×5 m 系纜墩。1#靠船墩平面尺寸為10 m×12 m，樁基采用9 根Φ1 000 mm 嵌巖灌注樁；2#靠船墩平面尺寸為10 m×10 m，樁基采用8 根Φ1 000 mm嵌巖灌注樁，2 座靠船墩均為高樁墩式結構。系纜墩為高樁墩式結構，平面尺寸為5.0 m×5.0 m，樁基采用4 根Φ1 000 mm 嵌巖灌注樁?？看丈戏謩e布置有卸船機基礎和350 kN 系船柱；系纜墩上布置有350 kN 系船柱。

圖1 原碼頭平面布置示意

圖2 原碼頭結構斷面示意

2 碼頭存在的問題

2.1 現有碼頭平面布置存在的問題

根據碼頭原平面布置及設計方案，碼頭靠船部分長度為40 m，1#靠船墩和2#靠船墩中心間距為29 m（見圖3）。該泊位設計代表船型為3 000 t 級貨船，其船長在100 m 左右，實際停靠3#泊位作業時需要借用2#泊位部分長度，受3#泊位的裝卸設備位置限制，船艉會有較長的部分超出2#靠船墩，因風、流、浪等外界因素對船舶操縱的影響，船舶靠泊作業時容易造成船艉非正常撞擊2#靠船墩和系纜墩，從而造成2#靠船墩和系纜墩的損壞。根據建設單位使用情況，2#靠船墩和系纜墩有所損壞，單靠修復解決不了現狀存在的問題，因此需要考慮采取措施，優化現有總平面布置方案。

圖3 原碼頭總平面布置示意

2.2 現有碼頭檢測情況

1）靠船墩、系纜墩局部因外力作用混凝土掉角；預應力空心板與帽梁交接處局部混凝土剝落；碼頭前沿護輪坎混凝土局部開裂、剝落、露筋；帽梁側面上沿混凝土局部剝落、露筋、銹蝕；鋼過橋表面涂層老化、銹蝕，兩端錨鏈銹蝕嚴重。

2）對碼頭抽測各類構件鋼筋混凝土性能參數，其混凝土強度滿足設計強度等級要求；構件碳化深度的平均值較小，均小于構件的鋼筋保護層厚度；結合混凝土中氯離子含量和構件外觀狀況，綜合判斷混凝土內部鋼筋發生銹蝕的概率較低。

3）靠船墩、系纜墩及帽梁下混凝土灌注樁由鋼套筒包裹，套筒表面銹蝕且有海生物附著；1#靠船墩下方基樁未見明顯破損；2#靠船墩下方有7 根樁頂附近存在周向開裂破損；系纜墩下4 根基樁樁頂附近均存在周向開裂破損、局部混凝土剝落；帽梁下基樁樁頂連接處完好，其中有2 根基樁樁身存在周向開裂破損；檢測發現Ⅰ類樁1 根，Ⅱ類樁3根，未發現Ⅲ、Ⅳ類樁。

4）靠船墩、系纜墩上系船柱錨固完好，柱體表面局部銹蝕、涂層磨損、老化脫落；系船柱混凝土基座完好，未見開裂現象；碼頭前沿護輪坎混凝土局部破損、開裂、露筋；碼頭后沿護輪坎外觀整體完好；碼頭欄桿立柱底座完好，未見松動。

5）根據相關規范[6-7]，碼頭安全性等級為D 級；適用性等級為D 級；耐久性等級為B 級；技術狀態危險，技術類別為五類。

3 改造方案

3.1 改造方案的提出

根據碼頭現狀及平面布置中存在的問題，對現有的總平面布置方案進行優化。在2#靠船墩南側設置防撞樁保護設施；防撞樁前沿設置兩組SUC800H三鼓一板橡膠護舷；更換現有結構的護舷。

具體做法為：拆除前沿現有輪胎護舷，更換為DA-A400H×2000L 標準反力型橡膠護舷。在2#靠船墩南側設置四根Φ1 000 mm 防撞樁保護設施，采用正方形布置方式，間距5 m，樁間設置兩層Φ600 mm鋼管聯系；在防撞樁前沿安裝護舷鋼支架，鋼支架的尺寸按防撞樁前沿護舷防沖板面比靠船墩前沿護舷面外突200 mm 控制。

圖4 碼頭改造方案總平面布置示意

3.2 改造方案的特點

根據此改造方案，船舶靠泊時防撞樁保護設施所設置的SUC800H 三鼓一板標準反力型橡膠護舷在設計壓縮變形52.5 %時（420 mm），吸能294 kJ，反力為840 kN；現有1#靠船墩、2#靠船墩前沿更換的DA-A400H×2000L 標準反力型橡膠護舷在設計壓縮變形52.5 %時（210 mm），吸能≥92 kJ，反力≤550 kN。利用護舷防沖板前沿200 mm 的差值，防撞樁保護設施所設置的SUC800H 三鼓一板標準反力型橡膠護舷和DA-A400H×2000L 標準反力型橡膠護舷在防撞樁保護設施先行承受一定的船舶受力后，再達到共同受力的作用。

此外，防撞樁保護設施可以兼具靠船功能，碼頭靠船墩中心距由原來的29 m 調整為33.5 m，船舶靠泊段長度增加7 m[8]，有利于減小船舶靠泊作業時船艉非正常撞擊2#靠船墩和系纜墩的可能。

此方案不僅優化了平面布置方案，增加了船舶靠泊段的長度，同時對現有的結構起到保護作用，可以較好的解決船舶撞擊2#靠船墩和系纜墩的問題，降低工程事故的發生。

4 碼頭結構維修

針對碼頭檢測發現的問題，采取的修復措施如下：

1）靠船墩、系纜墩局部破損采用局部鑿除+鋼筋除銹+聚合物水泥砂漿修復；

2）帽梁破損露筋采用局部鑿除+鋼筋除銹+聚合物水泥砂漿+粘貼碳纖維布修復；

3）前沿護輪坎破損采用局部鑿除+鋼筋除銹+現澆混凝土修復；

4）樁基采用植筋+玻纖套筒+環氧灌漿料和水泥基灌漿料+犧牲陽極修復。

4.1 帽梁修復

1）鑿除帽梁側面破損區域的混凝土保護層至鋼筋位置，控制施工間隙，減輕氯離子的二次污染；對鋼筋表面除銹至St2 級；

2）用高壓淡水清洗鋼筋及混凝土表面，清基后立即在暴露的鋼筋上刷涂或噴涂滲透性阻銹劑；

3）在鋼筋阻銹涂料表干后，按規定用量將配制的混凝土界面粘結材料施涂于待修補的混凝土表面；

4）在界面粘接材料未固化前按要求一次或分次將配制的聚合物水泥砂漿刮抹于待修補的混凝土表面；

5）按規定的方式和時間對聚合物水泥砂漿進行養護；

6）采用高強度Ⅰ級碳纖維布進行加固，帽梁破損所在側面粘貼兩層500 mm 寬碳纖維布，粘貼范圍延伸至梁端，延伸長度不小于500 mm，采用200 mm 寬條狀碳纖維布從板底貼至梁底，間距200 mm，帽梁棱角應在粘貼前通過打磨加以圓化；

7）涂刷防腐涂料對碳纖維布進行防護。

圖5 帽梁破損露筋修復示意

4.2 樁基修復

玻纖套筒修復法又叫“夾克法”，可適用于樁基水下施工，施工快速、便捷，在龍門碼頭樁基維修中，其具體做法為：

1）割除裂縫位置以下1.5 m 范圍內的鋼護筒，鑿除破損開裂部位松散混凝土至露出堅硬部分，對與包裹結構接觸的樁基表面、墩臺底面鑿毛處理，用高壓淡水清除混凝土表面浮灰、松散物和其他不牢附著物；

2）進行植筋鉆孔；

3）植筋鉆孔完成后，進行洗孔注膠，植入包裹結構的主筋，結構膠采用A 級專用植筋膠；

4）植筋的膠粘劑固化時間達到要求的時間后，進行現場錨固承載力檢驗；

5）綁扎焊接樁頂包裹結構箍筋，包裹結構與樁身及墩臺結合面涂刷界面粘結劑；

6）安裝玻纖套筒；

7）安裝底部密封條，在緊貼墩臺底部位置沿包裹結構周向預留四個注漿口；

8）先采用環氧灌漿料從墩臺底部灌注200 mm封底，再灌注水泥基灌漿料，最后再用200 mm 環氧灌漿料封頂，灌注到頂部時采用壓力注漿保證包裹結構頂部與墩臺底連接緊密。

此外，在樁頂包裹結構中部每隔1 m 左右安裝1 個犧牲陽極，降低施工期海水對包裹結構內鋼筋的腐蝕影響，每個包裹結構放置4 個。進行樁基修復時，避免在陽極附近留下任何空隙。

圖6 碼頭樁基修復示意

5 結語

本文以浙江龍門碼頭改造工程為例，結合碼頭現有平面布置，對其使用過程中經常出現的相近位置的破壞情況進行分析，船舶實際?？看a頭作業時受現有裝卸設備位置限制，船艉會有較長部分超出靠船墩；通過合理建設防撞保護設施，優化碼頭平面布置方案，增加船舶靠泊段長度，可以有效地對碼頭現有結構進行保護，應對船舶撞擊靠船墩和系纜墩的情況，降低工程事故發生的可能，保證生產安全。此外，根據碼頭檢測所發現的問題，對其帽梁、樁基、靠船墩、系纜墩局部破損等進行修復加固，使其恢復良好的技術狀態，其中帽梁破損露筋采用局部鑿除+鋼筋除銹+聚合物水泥砂漿+粘貼碳纖維布修復；樁基采用植筋+玻纖套筒+環氧灌漿料和水泥基灌漿料+犧牲陽極進行修復。

本工程提出的改造設計、修復方案對碼頭安全運營具有重要意義，可為類似工程提供參考。