码头工程结构检测及加固探讨

梁 芳

(广西交通科学研究院有限公司，广西 南宁 530007)

0 引言

随着我国经济和社会的快速发展，交通运输行业的经济发展模式也在不断转变，建设节约型和环境友好型社会的趋势也越来越明显，港口企业要想更好地实现可持续发展，必须做好码头结构的检测分析和加固改造。码头工程的发展对促进港口科学发展、优化我国的港口运输模式、促进港口建设、确保港口的运输安全具有重要作用。交通运输行业发展模式的转变离不开码头结构和质量的提升，按照交通运输部提出的海港码头结构加固改造相关规定，经过改造和加固的海港码头，船只靠泊等级最高能提升两个等级，更多的大型船舶能够停靠，有助于发展运输业，保证码头的合理化利用和使用效率，将码头建设投资效益最大化，切实提升港口企业的经济效益。

1 工程基本情况

某码头于1988年开工建设，泊位停泊容量为2.5万t的木材运输规格，该码头1990年竣工并投入使用。使用多年之后，码头的现状已经比较破旧。该码头的岸线方位角度为N212°，岸线总长度为210 m，船舶的泊位设计水深度为-10.5 m，海港池水深设计为-8.5 m。该码头选择的结构为重力式沉箱码头，沉箱的长度设计为18 m，底部宽度为11 m，高度为13.5 m，单个沉箱的重量约为1 275 t，共设计有21个沉箱。码头的货物装卸主要采用船吊和门机相结合的方式，门机选用M10-30型号的起重机。在发展和实践中发现，目前的停泊容量不足，为更好地缓解码头通过能力不足的问题，运输容量进一步扩展为5万t级的泊位。

2 码头结构检测情况

《港口水工建筑物检测与评估技术规范》《水运工程质量检验标准》《水运工程水工建筑物原型观测技术规范》等相关文件中，对于码头工程的结构检测以及加固分析都给出了比较详细的说明。码头泊位的外观设计、整体结构的变形、结构变位、混凝土的结构实体、码头结合基础和地基、船只停靠部位以及相应的防护措施、码头淤泥检测、前沿水深检测等都是码头结构检测的重点内容，同时要检测沉箱的工程质量和胸墙工程的质量，具体的检测项目包括表1所示内容。

2.1 码头外观检测

码头结构的外观检测可以分为水下结构检测和水上结构检测两个方面。水上的结构检测相对简单，结果表明该码头的整体外观质量处于良好状态，胸墙内的混凝土结构表明受损比较严重，存在空洞、墙皮剥落、表面不平整、钢筋锈蚀等问题。码头的表面存在着一些比较细小的裂缝，裂缝宽度均<0.3 mm，裂缝深度在10～20 mm之间，是由混凝土的收缩导致的裂缝，对于码头的正常使用尚未产生不利影响。

2.2 码头结构变形、变位检测

码头的变形与变位的检测采用GPS-RTK方法进行，可以较为准确测得码头的水平和垂直位移，测得的水平位移最大误差为15 mm，垂直位移的误差为30 mm。根据检测，码头的前沿靠近海岸部分的相对水平位移在40～120 mm范围内。相对垂直位置在117～129 mm之间，胸墙上部分存在一定的倾斜，倾斜度在相关规定范围内，符合建设使用要求。

2.3 钢筋混凝土的各项性能检测

混凝土均匀性的检测主要通过超声波检测方法来判断是否合格。该码头工程结构的混凝土均匀性测试效果良好，胸墙和沉箱结构的混凝土内部不存在缺陷。

混凝土强度检测主要是通过超声回弹综合法测定。选择码头泊位的胸墙以及沉箱结构的混凝土强度点包括5个沉箱检测点和5个胸墙检测点，通过分析计算得出混凝土强度，分析结果如表2所示。

mfcue——同一验收批次的构件中，按照强度的推定值来统计的混凝土强度平均值；

Sfcue——同一个验收批次中，按照强度推定值统计的混凝土强度标准差；

fcu，k——同一个验收批次中混凝土强度推定值的最小值；

[σ0]——标准差的平均水平；

ηc——按照建设标准选型的系数。

各项指标的单位均为MPa。

根据上表中的测量和推算结果，可知胸墙、沉箱构件的混凝土强度符合我国码头设计和检测的基本要求，结构符合标准。

2.4 码头水下结构及水下基础的检测

水下结构的检测采用水下探摸和录像相结合的方式来检测，主要是对码头泊位基础、基床进行掏空检测和冲刷检测。测试结果表明该部分工程没有出现明显掏空现象和明显的冲刷现象，回填工程的流失情况良好，不存在漏砂的问题。

2.5 轨道检测

轨道检测主要采用轨距尺展开，沿着轨道的方向选择测量断面，断面选取距离为每隔10 m一个，首先拉直轨距尺，确认轨道和轨距尺保持90°，将人为因素带来的测量误差降低到最小。该码头的船只泊位轨矩测量结果与设计轨矩之间存在一定的误差，轨距的偏差在-7～15 mm之间。轨道的高程测量采用GPS-RTK的方式进行，轨道顶部标高相较于码头顶面的标高略低，前轨高度略高于后轨高度，两个轨道之间的差值保持在10～30 mm之间。

2.6 停靠船舶保护设施检查

停靠船舶的保护设施检查可以采取较为简单的方式，包括系船柱、护轮坎、护舷、管沟盖板等基础设施，这些设施的外观良好，没有出现橡胶老化的问题，没有影响码头的使用，暂时不需要进行加固和处理。

3 码头结构评估

通过对码头工程结构的检测，分析前文的检测结果，可以对码头结构评估得出以下的结论：

(1)从安全性的角度评估，该码头的各个部分均能够满足安全性能要求，可以给出A级的评级结果。

(2)按照我国水工建筑物使用性评估分级标准，使用性能评级结果为B。

(3)按照水工建筑物的耐久性评估分级标准，该码头的耐久性评估结果为A级。

综合来说，码头的安全性、耐久性、实用性评估基本满足结构的加固要求，整体的靠泊等级可以依次提升2个等级。

4 码头结构的改造加固方案

根据码头结构的检测分析结果，提出相应的码头结构改造加固方案。按照码头停靠的船舶的类型，结合码头的建设现状，提出对码头的容纳量进行改造，从原来的2.5万t级货运码头改造为5万t容纳量级别的散货船舶码头，船型的尺寸变化了，码头应该进行相应的调整。已知5万t船舶的长度为223 m，宽度约为33 m，船型深度为18 m，船满载之后的吃水深度为12.8 m。

加固改造方案的设计按照5万t级别的散货传播的停靠要求，主要改造码头的主体以及相对的附属设施，不增加前沿的水深。现有的系船柱不能满足5万t船舶的停泊要求，需要将系船柱更换为1 000 kN。根据计算，码头的主体结构基本能够满足各项要求，为了确保码头的安全性，对沉箱前明基床块石进行灌浆处理，确保达到固化要求。

此次改造对码头面部、胸墙表面的裂缝以及局部存在的混凝土剥离、破损等细小问题进行修补处理，对于已经轻微腐蚀的金属采取安全措施进行除锈处理，必要的进行补漆处理。

5 结语

文章通过对该码头工程结构的检测分析，掌握码头的现状和基本情况，并根据船舶停靠情况的改变，对裂缝、混凝土剥离等问题进行加固修补处理，按照航道情况、水域情况、吃水条件、船只停泊水域等情况，对码头结构进行适当调整，保证泊位可以满足5万t级别的船舶停靠。