沿海老旧高桩码头检测与评估实例分析

胡文高 华设设计集团股份有限公司

1.高桩码头工程概况

码头位于杭州湾金塘水道南岸宁波北仑区，可停靠3000～10000吨级油轮，2000吨级油轮，由连片高桩梁板式作业平台、人行桥及引桥组成，采用高桩墩式结构。码头泊位长度229m，引桥与陆域以抛石引堤相接。引桥面高程为7.00m，码头平台排架间距为7.0m，桩基均采用600×600mm预应力方桩。引桥每榀排架布置2～4根桩，直桩基本布置在码头平台第1、3、5排架，其余排架为斜桩。其余系缆墩、引桥为斜桩。

东、西侧系缆墩平面尺度为8m×8m、10m×10m，东侧采用预应力方桩，西侧采用预应力大管桩。该码头工程于2001年5月8日完工。依据规范对码头结构进行检测，结合码头所处环境条件，主要对码头水工结构检测，重点针对可能影响码头安全性与耐久性相关参数检测。

2.沿海高桩码头检测结果分析

根据码头检测结果，结合码头面使用设备资料，对码头结构状况进行复核验算，作为评定码头耐久性适用性的依据。结合码头实际情况，本次评估范围针对码头主体结构，外观劣化度评估根据外观检测结果进行。钢筋砼构件经长期使用后出现劣化现象，常见劣化现象包括砼碳化、剥离等，调查结果表明码头总体外观情况较好，主要问题包括码头个别桩帽存在破损；个别上横梁施工质量较差；个别预制面板底部见纵向裂缝。

采用HD-MAX测深仪对码头水域水下泥面高程扫测，断面间距为30m，以吴淞零点为基准进行检测，实测水下泥面高程范围在（-41.12～-9.55）m范围内，码头后沿（10～25）m内水下泥面高程高于设计河底高程-1.5m，测量码头已有沉降观测点，评估码头垂直变形情况。码头观测点最大沉降量为-6mm。比较各测点水平位移变化量，评估码头水平变形情况。码头水平位移总偏差值为（4～21）mm。现场对码头结构段变形缝调查检测，抽检的码头横梁等混凝土构件推定强度为（30.9～54.2）MPa，见图1。

图1 码头前沿水下泥面高程检测结果

混凝土保护层厚度是保证钢筋砼工作的前提，是保证结构耐久性的重要屏障。施工质量对水工结构物的承载力有影响，过薄对结构设计使用耐久性不利。码头钢筋保护层厚度测值范围在（43～85）mm，通过碳化深度测量尺测定混凝土碳化深度值，每个测孔测量3个值，碳化深度精确至0.5mm，码头混凝土结构碳化深度范围1.0～3.0mm，码头混凝土构件抗碳化性能等级为T-IV级（0.1≤d≤10）。采用腐蚀电位方法对梁系检测，抽检构件中钢筋电位测试值范围在（-182～186）mv范围内。

采用室内试验法检测混凝土的氯离子含量分布情况，依据《水运工程水工建筑物测评技术规范》规定，浪溅区引起砼中钢筋腐蚀的氯离子含量临界值为0.35%，抽检构件氯离子含量随深度增加降低，氯离子含量测值范围为（0.0224～0.0329）%。本次共检测基桩22根，依据《水运工程地基试验检测技术规程》，抽检基桩均为I类桩，依据《水运工程质量检验标准》，抽检预制方桩斜率范围在（2～10）mm/m之间。岸坡及接岸结构基本完好，与引桥无明显相对变形。

3.码头结构检测评估

依据《技术规范》，对码头主体结构等进行详细调查和检测，发现其主体结构性能降低，建议对检测评估发现的劣化构件开展修复工作，确保码头结构的使用安全。码头除4#引桥墩、2#方桩顶部存在破损、锈蚀，其他结构构件劣化度评定分级为A或B级，未发现混凝土剥落及顺筋裂缝。钢筋锈蚀劣化进程分为锈蚀、功能退化阶段，结合钢筋碳化深度，混凝土碳化尚未发展到钢筋表面。判定工程砼结构耐久性综合评估等级为B级。

码头结构构件的砼强度均不低于原设计值，各构件保护层厚度与设计存在偏差，保护层厚度取最大值。码头上部结构钢筋砼裂缝控制总体较好。复核验算采用高桩墩台码头计算软件计算。本码头工程采用钢筋砼高桩梁板式结构，各建筑物间以人行桥相连。码头连片作业平台长129m，排架间距7.0m，可停靠1000吨级和2000吨级油轮。引桥长122.75m，每个桥跨由5块非预应力空心大板组成。抛石引堤宽7.5m。码头基桩入土深度较浅，其余采用预应力钢筋砼方桩。码头靠船设施竖向采用2个DAA500H×1500L橡胶护舷。

码头设计船型为10000吨级油船，系船柱按照九级风速22m/s控制。10000吨级油船船长135m，码头受力系船柱数目为3个，横向3个。码头位于海域，缆绳的水平投影与码头前沿线夹角取30度。码头首尾设置2×600kN快速脱缆钩，满足10000吨级油船满载靠泊系缆要求。码头靠船设施为2个DA-A500H×1000L，油轮方型系数大，接触到的橡胶护舷在两根以上，满足正常靠泊要求。结合《改造工程岩土工程勘察报告》，选取万吨级工作平台、东西侧系缆墩计算。

按承载能力极限状态的持久组合、准永久组合验算，考虑永久荷载、汽车荷载等可变作用组合，基于水深测量结果，选取勘察报告地质剖面对码头边坡进行稳定性验算，土层粘聚力采用固结快剪指标，计算采用简单条分法，取极端低水位-0.08m，坡面地形结合检测评估实测水下地形。对于耐久性评估等级为B级以上的构件，码头横梁、面板承载能力满足要求。依据《技术规范》安全性评估分级标准，工程主要受力构件安全性符合行业有关标准要求，具有足够的承载能力，见图2。

图2 横梁承载能力极限状态持久组合弯矩包络图

4.结论

结合该码头工程现状检测结果及验算成果，该码头工程混凝土结构耐久性综合评估等级为B级；码头安全性综合评估等级为A，适用性综合评估等级为A。

建议：（1）对本次检测中发现的劣化构件和附属设施及时展开处理工作，确保码头结构安全、耐久。（2）应建立对水下地形定期观测的制度，以掌握码头区域水下泥面高程的变化，对淤积现象明显的区域必要时采取清淤处理，对冲刷较大区域及时采取抛石护底等有效措施，以确保结构物的安全、稳定以及靠船需要。