浙江龙门码头改造设计方案

吴青青，范平易，曹宏生，钱 伟

（1.宁波舟山港股份有限公司，浙江宁波 315000；2.南京水利科学研究院，江苏南京 210029；3.南京瑞迪建设科技有限公司，江苏南京 210029)

引言

码头在长期使用过程中，由于受到各种因素的影响，如超荷载使用、外物撞击、环境腐蚀等，不可避免地产生码头损伤和局部破损等现象，各种缺陷损伤降低了码头的工作能力，甚至失去正常的承载能力[1-3]。基于码头破坏的严重性，需要及时采取修复加固措施[4-5]。但是，对于经常出现的相近位置的破坏情况，仅靠修复不能从根本上解决存在的问题，需要进行适当改造，优化总平面布置方案，解决存在的隐患。

本文以浙江龙门码头改造工程为例，根据码头检测所发现的问题，对其进行修复加固；并结合码头现有平面布置情况，对使用过程中出现的问题进行分析，通过合理建设防撞保护设施，优化码头平面布置，增加船舶靠泊段长度，有效地应对船舶撞击靠船墩和系缆墩的情况，降低工程事故发生的可能，保证生产安全。所提出的改造、修复方案可为类似工程提供参考。

1 项目概况

浙江龙门码头于2015 年改造建成，码头由靠船墩及平台、系缆墩组成，通过长引桥与后方陆域相连。改建后码头泊位长度为60 m，其中码头平台尺寸为40 m×10 m，距码头平台南侧15 m 新建1座5 m×5 m 系缆墩。1#靠船墩平面尺寸为10 m×12 m，桩基采用9 根Φ1 000 mm 嵌岩灌注桩；2#靠船墩平面尺寸为10 m×10 m，桩基采用8 根Φ1 000 mm嵌岩灌注桩，2 座靠船墩均为高桩墩式结构。系缆墩为高桩墩式结构，平面尺寸为5.0 m×5.0 m，桩基采用4 根Φ1 000 mm 嵌岩灌注桩。靠船墩上分别布置有卸船机基础和350 kN 系船柱；系缆墩上布置有350 kN 系船柱。

图1 原码头平面布置示意

图2 原码头结构断面示意

2 码头存在的问题

2.1 现有码头平面布置存在的问题

根据码头原平面布置及设计方案，码头靠船部分长度为40 m，1#靠船墩和2#靠船墩中心间距为29 m（见图3）。该泊位设计代表船型为3 000 t 级货船，其船长在100 m 左右，实际停靠3#泊位作业时需要借用2#泊位部分长度，受3#泊位的装卸设备位置限制，船艉会有较长的部分超出2#靠船墩，因风、流、浪等外界因素对船舶操纵的影响，船舶靠泊作业时容易造成船艉非正常撞击2#靠船墩和系缆墩，从而造成2#靠船墩和系缆墩的损坏。根据建设单位使用情况，2#靠船墩和系缆墩有所损坏，单靠修复解决不了现状存在的问题，因此需要考虑采取措施，优化现有总平面布置方案。

图3 原码头总平面布置示意

2.2 现有码头检测情况

1）靠船墩、系缆墩局部因外力作用混凝土掉角；预应力空心板与帽梁交接处局部混凝土剥落；码头前沿护轮坎混凝土局部开裂、剥落、露筋；帽梁侧面上沿混凝土局部剥落、露筋、锈蚀；钢过桥表面涂层老化、锈蚀，两端锚链锈蚀严重。

2）对码头抽测各类构件钢筋混凝土性能参数，其混凝土强度满足设计强度等级要求；构件碳化深度的平均值较小，均小于构件的钢筋保护层厚度；结合混凝土中氯离子含量和构件外观状况，综合判断混凝土内部钢筋发生锈蚀的概率较低。

3）靠船墩、系缆墩及帽梁下混凝土灌注桩由钢套筒包裹，套筒表面锈蚀且有海生物附着；1#靠船墩下方基桩未见明显破损；2#靠船墩下方有7 根桩顶附近存在周向开裂破损；系缆墩下4 根基桩桩顶附近均存在周向开裂破损、局部混凝土剥落；帽梁下基桩桩顶连接处完好，其中有2 根基桩桩身存在周向开裂破损；检测发现Ⅰ类桩1 根，Ⅱ类桩3根，未发现Ⅲ、Ⅳ类桩。

4）靠船墩、系缆墩上系船柱锚固完好，柱体表面局部锈蚀、涂层磨损、老化脱落；系船柱混凝土基座完好，未见开裂现象；码头前沿护轮坎混凝土局部破损、开裂、露筋；码头后沿护轮坎外观整体完好；码头栏杆立柱底座完好，未见松动。

5）根据相关规范[6-7]，码头安全性等级为D 级；适用性等级为D 级；耐久性等级为B 级；技术状态危险，技术类别为五类。

3 改造方案

3.1 改造方案的提出

根据码头现状及平面布置中存在的问题，对现有的总平面布置方案进行优化。在2#靠船墩南侧设置防撞桩保护设施；防撞桩前沿设置两组SUC800H三鼓一板橡胶护舷；更换现有结构的护舷。

具体做法为：拆除前沿现有轮胎护舷，更换为DA-A400H×2000L 标准反力型橡胶护舷。在2#靠船墩南侧设置四根Φ1 000 mm 防撞桩保护设施，采用正方形布置方式，间距5 m，桩间设置两层Φ600 mm钢管联系；在防撞桩前沿安装护舷钢支架，钢支架的尺寸按防撞桩前沿护舷防冲板面比靠船墩前沿护舷面外突200 mm 控制。

图4 码头改造方案总平面布置示意

3.2 改造方案的特点

根据此改造方案，船舶靠泊时防撞桩保护设施所设置的SUC800H 三鼓一板标准反力型橡胶护舷在设计压缩变形52.5 %时（420 mm），吸能294 kJ，反力为840 kN；现有1#靠船墩、2#靠船墩前沿更换的DA-A400H×2000L 标准反力型橡胶护舷在设计压缩变形52.5 %时（210 mm），吸能≥92 kJ，反力≤550 kN。利用护舷防冲板前沿200 mm 的差值，防撞桩保护设施所设置的SUC800H 三鼓一板标准反力型橡胶护舷和DA-A400H×2000L 标准反力型橡胶护舷在防撞桩保护设施先行承受一定的船舶受力后，再达到共同受力的作用。

此外，防撞桩保护设施可以兼具靠船功能，码头靠船墩中心距由原来的29 m 调整为33.5 m，船舶靠泊段长度增加7 m[8]，有利于减小船舶靠泊作业时船艉非正常撞击2#靠船墩和系缆墩的可能。

此方案不仅优化了平面布置方案，增加了船舶靠泊段的长度，同时对现有的结构起到保护作用，可以较好的解决船舶撞击2#靠船墩和系缆墩的问题，降低工程事故的发生。

4 码头结构维修

针对码头检测发现的问题，采取的修复措施如下：

1）靠船墩、系缆墩局部破损采用局部凿除+钢筋除锈+聚合物水泥砂浆修复；

2）帽梁破损露筋采用局部凿除+钢筋除锈+聚合物水泥砂浆+粘贴碳纤维布修复；

3）前沿护轮坎破损采用局部凿除+钢筋除锈+现浇混凝土修复；

4）桩基采用植筋+玻纤套筒+环氧灌浆料和水泥基灌浆料+牺牲阳极修复。

4.1 帽梁修复

1）凿除帽梁侧面破损区域的混凝土保护层至钢筋位置，控制施工间隙，减轻氯离子的二次污染；对钢筋表面除锈至St2 级；

2）用高压淡水清洗钢筋及混凝土表面，清基后立即在暴露的钢筋上刷涂或喷涂渗透性阻锈剂；

3）在钢筋阻锈涂料表干后，按规定用量将配制的混凝土界面粘结材料施涂于待修补的混凝土表面；

4）在界面粘接材料未固化前按要求一次或分次将配制的聚合物水泥砂浆刮抹于待修补的混凝土表面；

5）按规定的方式和时间对聚合物水泥砂浆进行养护；

6）采用高强度Ⅰ级碳纤维布进行加固，帽梁破损所在侧面粘贴两层500 mm 宽碳纤维布，粘贴范围延伸至梁端，延伸长度不小于500 mm，采用200 mm 宽条状碳纤维布从板底贴至梁底，间距200 mm，帽梁棱角应在粘贴前通过打磨加以圆化；

7）涂刷防腐涂料对碳纤维布进行防护。

图5 帽梁破损露筋修复示意

4.2 桩基修复

玻纤套筒修复法又叫“夹克法”，可适用于桩基水下施工，施工快速、便捷，在龙门码头桩基维修中，其具体做法为：

1）割除裂缝位置以下1.5 m 范围内的钢护筒，凿除破损开裂部位松散混凝土至露出坚硬部分，对与包裹结构接触的桩基表面、墩台底面凿毛处理，用高压淡水清除混凝土表面浮灰、松散物和其他不牢附着物；

2）进行植筋钻孔；

3）植筋钻孔完成后，进行洗孔注胶，植入包裹结构的主筋，结构胶采用A 级专用植筋胶；

4）植筋的胶粘剂固化时间达到要求的时间后，进行现场锚固承载力检验；

5）绑扎焊接桩顶包裹结构箍筋，包裹结构与桩身及墩台结合面涂刷界面粘结剂；

6）安装玻纤套筒；

7）安装底部密封条，在紧贴墩台底部位置沿包裹结构周向预留四个注浆口；

8）先采用环氧灌浆料从墩台底部灌注200 mm封底，再灌注水泥基灌浆料，最后再用200 mm 环氧灌浆料封顶，灌注到顶部时采用压力注浆保证包裹结构顶部与墩台底连接紧密。

此外，在桩顶包裹结构中部每隔1 m 左右安装1 个牺牲阳极，降低施工期海水对包裹结构内钢筋的腐蚀影响，每个包裹结构放置4 个。进行桩基修复时，避免在阳极附近留下任何空隙。

图6 码头桩基修复示意

5 结语

本文以浙江龙门码头改造工程为例，结合码头现有平面布置，对其使用过程中经常出现的相近位置的破坏情况进行分析，船舶实际停靠码头作业时受现有装卸设备位置限制，船艉会有较长部分超出靠船墩；通过合理建设防撞保护设施，优化码头平面布置方案，增加船舶靠泊段长度，可以有效地对码头现有结构进行保护，应对船舶撞击靠船墩和系缆墩的情况，降低工程事故发生的可能，保证生产安全。此外，根据码头检测所发现的问题，对其帽梁、桩基、靠船墩、系缆墩局部破损等进行修复加固，使其恢复良好的技术状态，其中帽梁破损露筋采用局部凿除+钢筋除锈+聚合物水泥砂浆+粘贴碳纤维布修复；桩基采用植筋+玻纤套筒+环氧灌浆料和水泥基灌浆料+牺牲阳极进行修复。

本工程提出的改造设计、修复方案对码头安全运营具有重要意义，可为类似工程提供参考。