某码头改造工程中新老码头结构结合设计分析

闫淑英

摘 要：以长江沿线某码头改造设计为例，在新的工艺设计要求并考虑现有边界条件限制等因素的前提下，通过对新增轨道梁、新增桩基、桩帽以及横梁支座结合部位的设计，简要总结码头改造设计的技术难点。

关键词：改造设计 新工艺 边界条件 结合部位

1.项目概况

为节省岸线，充分利用现有资源，将长江沿线某码头改造成通用码头。

原平台宽度为28m，排架间距为7.1m，原装卸机械为轨距10.5m的门机，现增加集装箱装卸功能，根据总平面布置，结合施工条件和现状，为减少装卸机械作用在排架上的作用力，本次改造在原排架间增设一根Φ800mm钢管桩作为轨道梁基础。更换江侧轨道梁，增加岸侧22m轨距集装箱装卸桥轨道梁。形成10.5m和22m两种规矩，其中前轨共用，距码头前沿3.0m。在原有平台岸侧增设180×17m后平台。

本工程的关键技术部分为码头水工结构，根据工作所在处边界条件限制情况（旧码头桩基的限制）及当地地质条件和施工技术条件，该改造方案必须进行先拆后建，而且拆除量较大，因此水工结构中关键点是桩基设计、新轨道梁与横梁支座新老结合和施工方案等环节，以下结合本工程进行分析阐述。

2.设计条件

2 . 1码头平台上流动机械荷载

（1）25t-33m门机3台，荷载：轨距10.5m，基距10.5m，轮数32个，最大轮压250kN，最大腿压200t，轮距0.765m，轨道型号QU100。

（2）40.5t-38m集装箱岸桥2台，荷载：轨距22m，基距17.7m，轮压309kN，总轮数48个（4×12），轮距如下图1（单位m），轨道QU100。

（3）汽车荷载按30t汽车和40t集装箱拖挂车选取。

2 . 2码头平台上堆货荷载

（1）码头平台临时堆放集装箱：40箱堆高2层，箱角荷载137.25kN/角。

（2）码头面均载：码头前平台28m范围内均载20kPa，后平台17m范围内均载30kPa。

（3）集装箱船船舱盖板：限堆2层，放置于增加的后平台上，按4点这点计算，每个着地点荷载≤162.5kN。2.3设计代表船型

50000吨级散货船：H×B×L×T= 223×32.3×17.9×12.8；

50000吨级集装箱船：H×B×L×T=293×32.2×21.8×13.0。

3.改造设计

在原结构上增加22m轨道梁，设计荷载为40.5t-38m集装箱岸桥荷载，采用希迪软件进行空间建模计算，所得结果和原设计相比较得出结论：改造后计算桩力略大于原计算值，但略小于原根据地质报告所设计的桩基允许承载力，上横梁跨中弯矩和剪力略大于原计算值，但略小于设计承载力值，但上横梁支座弯矩远大于原码头上横梁设计值。

分析原因如下：由于原排架桩位是按照轨距为10.5m门机进行设计的，在10.5m处布置有一对叉桩，现在增加集装箱装卸桥荷载，轨距由原来的10.5m变为22m，轮压由原来的250kN变为309kN ， 且轮数增多，在系缆力和集装箱装卸桥荷载下，中间叉桩桩间距较近在交叉点处刚度较大，形成了扁担效应，使横梁中部原10.5轨道处横梁负弯矩增大。不能满足使用要求。

针对上述问题前期提出了两种处理方法：见图2和图3。

针对上述两个方案，经过多次技术协商和沟通，采用第一方案，就第二方案现阶段规范对于新老混凝土的结合设计和施工都没有涉及很深，众所周知，新老混凝土结合面容易出现裂缝一直是工程上的难点，目前普遍认为其机理是相对薄弱的界面过渡区形成，在弹性阶段，结合面面会在各种复杂应力的是考结合面两边新旧混凝土上的粘结强度来承担，但粘结强度达不到相应整体浇注混凝土强度，从而产生更多的附加应力而出现裂缝。且原横梁负弯矩钢筋布置三排钢筋，拆除工作难度加大。对于第一方案需特别注意避开原已打设的斜桩，在施工前应先查明原桩基准确位置，以免碰撞；在轨道梁和横梁衔接处支座进行特殊处理。

4.支座处理设计

原轨道梁两个端部与横梁采用的铰接连接，只有底板钢筋深入横梁，依靠部分梁体嵌入横梁而起到稳定作用，改造后，由于轨道梁需更换，而且横梁接点处是不得进行切割拆除的，因此新安装是虽然底层钢筋仍可以与老轨道梁拆留下来的钢筋连接，但是无法在嵌入横梁，这样必然影响轨道梁的侧向稳定性，为解决这一问题，在横梁支点轨道梁两侧设置了两个侧限翼墙。如图4。

翼墙的用于限制轨道梁的侧向位移，确保轨道梁的稳定，减少轨道梁下桩的弯矩。两侧翼墙的关键是与横梁的连接，本工程拟采用的化学锚固植筋是最经济有效的办法，植筋后可以满足支座处设备震动荷载要求，在施工时应先将拆留下来的铰接钢筋清理出来，将轨道梁底层钢筋与铰接钢筋连接好后填塞伸缩缝填充物，然后再安装轨道梁，最后浇筑侧限翼墙。

5.面板节点设计

原轨道梁上面板采用切割拆除后，预留原面板上下层钢筋，为了防止新老混凝土之间出现裂缝而加速钢筋锈蚀，在浇筑保护层之前断面拉毛处理外，应采用膨胀混凝土技术能起到较好的防裂效果。膨胀型混凝土的干缩变形小于普通混凝土，从而防止钢筋保护层混凝土干缩变形产生裂缝而加速钢筋锈蚀破坏，在拆除的面板处待轨道梁浇筑完成后重新浇筑混凝土面板。

6.施工方案设计

原码头上下游各有一座已建好的引桥，上游引桥宽16m，下游引桥宽9m，排架间距均为20m，船只无法入内打桩，则后平台桩基只能采用钻孔灌注桩进行施工，本工程水域原地形较低，桩的自由长度均在20左右，施工钻孔灌注桩时需打设较长钢护筒来搭建钻孔平台，然而水上打设的钢护筒是永久的不能循环使用，则势必增加桩基造价而且施工工期较长。但施工中前方码头可以作业且改造时间可根据运量的变化而变化，受外界条件的影响较小。

7.结论

在码头改造设计中新老结构的结合处理一直是难点，尤其是码头结构所处的特殊环境，对于采用混凝土切割拆除后的新老结构结合要求更高，近几年一些新技术新工艺的涌现，处理新老结构结合的手段更趋于多样化，通过当地多个码头的改造经验实践证明，只要处理好新老结合、钢筋的连接以及预制构件制作安装等关键技术问题，就能达到良好的改造效果，本工程改造设计是可行的。

参考文献：

[1]周世良，左良栋，吴飞桥.三峡库区重大件运输码头改造结构型式和装卸工艺.港工技术-2008.6.

[2]赵载洪.浅谈老码头升级改造.港工技术与管理.2009年1期.

[3]谭军华.老码头改造中新老结构结合处理的实践.水运工程，2010，01.