浅析码头等级提升——加固改造

张怡帆 中远海运港口有限公司

随着航运业内部竞争的日趋激烈，为了提高市场竞争力，各大航运巨头都纷纷寻求降低营运成本的方法，船舶大型化成为了较为有效的降本增效主要途径，从船型方面看，目前已经出现了设计装载能力达到了23000TEU的集装箱船舶。为此，各个国家地区也已经积极应对，对其航道进行疏浚和加深，例如巴拿马运河扩建工程等，从而确保能够使这些大型船只顺利通航。这些大环境的改变也对我国的码头行业提出了一个课题——码头等级提升，俗称“码头升等”。本文将对通过码头加固改造工程使码头等级得到提升的方法做相应介绍。

1.码头升等——加固改造

港口岸线属于不可再生资源，通常情况下具有最优越地理位置的岸线，则该处码头建设的时间也会比较早。而因为建设时间较早，则对应的代表船型也相对较小，因此设计的靠泊能力较低。然而，随着大型船舶的接连出现，这些码头运营商将面临码头无船可靠的尴尬境地，如果将老码头拆除再在原来位置建造新的码头，不仅工程周期长，同时也会使码头运营商面临巨大的资金压力。

在这样的情况下，码头升等成了许多老旧码头运营商求生的第一选择，码头加固改造也成为了各大设计单位的着重研究的课题。目前的码头加固改造，按照改造类型可以分为两种：环境改造和结构改造两种。第一种改造为环境改造，顾名思义仅针对码头的外围环境进行升级，而不改变码头的主体结构。这种改造主要针对的是，有些码头在设计的过程中，往往存在设计的结构靠泊能力大于批复的码头靠泊等级的情况。在这种情况下，在通过复核计算后，仅需要对码头前沿水深进行疏浚，并对码头的靠船构件进行更换，即可符合停靠更大型船舶的要求，属于典型的花钱较少、挖潜增效的改造方案。第二种改造为结构改造，在对码头环境改造的基础上，需要通过增加桩基、横梁的数量，使码头的整体结构能够得到进一步的提升。在使用上，必须严格按照原工艺及设计荷载控制使用而进行的码头泊位升级，这种方案则属于尽量少花钱，使码头能够在其承受范围内有条件地装卸大型船只，确保经济效益最大化，性价比也非常之高。

从微观角度来看，加固改造项目的施工周期较短，投资也较新建泊位更为经济，可以说是码头运营商提升其码头竞争力的理想选择；而从宏观来看，通过加固改造的方式来使得码头的等级得到提升，也是交通运输行业加快转变的经济发展方式、建设资源节约型和环境友好型社会的必要要求，是港口企业实现自身可持续发展的途径之一。

2.码头加固改造注意重点

2.1 岸坡整体稳定问题

部分老旧码头建设在泥沙运动较为剧烈的海域、沙口地区，码头投产使用后，经历较长的时间后，岸滩、海洋地形地貌均出现不同程度的变化。因此加固改造需结合新近地形条件，全面测量码头断面的岸滩地形，重新进行稳定复核验算，防止整体失稳或码头下桩群间泥沙淤积产生坍塌。

2.2 船舶吃水问题

加固改造的结构计算是按拟靠泊等级，按正常设计程序计算其船舶荷载，然后进行对原有结构进行加固设计，确保加固后的结构满足升等后的船舶靠泊要求。但由于结构计算更多的是侧重码头本身承载力的需要，因此往往会忽略设计水深的需求，因此在方案设计过程中，还需要对所升等的船只的水深进行同步考量，如果该地区水深不够，那么大型船只能减载靠泊，这样某种程度上其实降低了码头结构改造的实际意义，与加固改造后的竞争力。

2.3 老旧码头的荷载问题

考虑到随着市场变化，改造后的面对更大的船舶，原有的装卸设备也有可能出现调整，因此在改造方案中必须预留新的装卸设备的计算取值，结合实际需要与现场调研，确定其使用方式，荷载作用大小，从而对结构上做相应的改变和设计。

3.实例探析

扬州港2号泊位结构加固改造工程属于本文中提到的第二种类型的加固改造工程，即结构改造。2号泊位原码头等级为1.5万吨级，1号泊位原码头等级为1万吨级。改造后2号泊位在借用1号泊位73m岸线的情况下，能够安全靠泊5万吨级的散货船。此加固改造工程能够在让在较少投入的情况下，使码头达到更大的靠泊能力，达到经济效益的最大化。

3.1 结构现状

1、2#码头为高桩板梁式结构，桩基为600mm×600mm预应力砼方桩，码头排架间距为6m，每榀排架布置7根桩，其中1对叉桩，现有码头结构具备一定的抗船舶水平荷载的能力。根据检测评估报告，码头主体结构基本完好，整体水平位移和沉降变化不大，能满足现阶段使用状态的结构安全性。

3.2 改造方案

经过评估，本着经济节约的要求，加固改造方案主要内容为分为四部分：（1）修复原结构和附属设施；（2）更换系船柱：将码头排架上原450、500kN系船柱更换为1000kN，更换系船柱采用种植螺栓，化学锚固的方式，更换系船柱共12榀排架；（3）更换橡胶护弦：将码头上护舷由原φ1200×600、φ1000×500圆筒型橡胶护舷改造为900H锥型橡胶护舷（二鼓一板 标准反力），更换护舷采用种植螺栓，化学锚固的方式，更换护舷共16榀排架；（4）增加桩基：在码头每榀系靠泊排架中部增加一对叉桩，相应的现浇横梁局部放大包覆桩基并与原码头横梁连为一体，新增桩基采用φ800mm钢管桩，桩内灌钢筋混凝土到泥面下5m。新增桩基在施工时，需要先拆除选定排架加桩处二侧的面板，在码头上搭设打桩架，通过码头平台上打桩的方式施打新增桩基。

3.3 复核计算

根据船舶荷载增大的特点及加固改造后码头排架桩基布置现状，按现行规范对码头结构按原结构-原荷载、原结构-新荷载和加桩后结构-新荷载三种情况，采用相同荷载组合分别进行了复核对比计算，其中荷载的改变仅限于船舶荷载（包括系缆力和撞击力）。计算结果显示通过增加叉桩，能够极大程度低对桩基及横梁的内力进行改善，能够满足船舶荷载增大后的要求。

3.4 施工顺序及要点

从施工顺序来看，首先需要进行挖泥削坡，然后拆除新增桩基处二侧面板（系靠船梁、前边梁），凿除下横梁局部砼，接着在码头上搭设打桩平台进行钢管桩的施打，在桩基施工的同时可修补码头原结构破损处和更换系船柱、护舷，对原结构缺损的护舷进行原样恢复。当桩基施工结束后就可接着进行对应部位的下横梁放大包覆新增钢管桩，或包覆新增PHC桩，然后安装面板，现浇面层。老结构修复可以和以上施工同时进行

在此次改造项目中，桩基施工是本工程的重点和难点，由于需要采用码头上打桩的施工工艺，因此需要采用可以施打斜度为6：1的斜桩的陆上打桩设备，本工程φ800mm钢管桩基最长39m，采用这种方式并且通过一次接桩就可以达到设计桩长。

4.结束语

由于周边大环境的变化，老旧码头的等级提升的必要性凸显无疑，对码头的结构进行加固改造，使得码头能够靠泊更大型的船舶只是提供了相应的硬件基础。然而仅仅这些还不足以劈波斩浪，码头运营商还需要在这些硬件的基础上，对于装卸工艺，人员调配上做更多更深入的研究，才能更好的吸引船东和客户，最大程度的发挥码头的吞吐能力，保持持续竞争力。