寶龍3000 噸級石化碼頭工程升級改造技術(shù)

■曾佑榮

(福建省交通規(guī)劃設(shè)計院， 福州 350004)

1 前言

經(jīng)過多年的高速發(fā)展后， 我國港口現(xiàn)存大量的老舊小型高樁碼頭， 且老舊千噸級左右小型泊位升級?？恐行痛?3000～5000 噸級) 的現(xiàn)象較為普遍。 與新建泊位相比， 老碼頭的升級改造能夠解決岸線資源緊張，審批手續(xù)簡單，投資少，見效快等問題。

已進(jìn)行的高樁碼頭升級改造多采用 “分離式”，具體方案為新增前方承臺或墩臺(如天津港老舊碼頭改造工程和鎮(zhèn)江2#～5#泊位加固改造工程等) 或柔性靠船樁簇(如南安新錦江石油化工碼頭技改工程等)， 這一方式優(yōu)點是新老結(jié)構(gòu)分工明確，技術(shù)上可行，但缺點也不少，如新建構(gòu)筑物侵占寶貴的水域面積且造價很高、老結(jié)構(gòu)限制使用等。

本文結(jié)合實際工程案例， 研究高樁碼頭的技改方案，對原有整體結(jié)構(gòu)及各個構(gòu)件承載力進(jìn)行驗算，挖掘原碼頭的部分潛力， 在原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上， 對平面布置、結(jié)構(gòu)形式等提出較為理想合理的技改方案。

2 碼頭現(xiàn)狀及改造要求

本工程原為1000 噸級油碼頭，采用高樁梁板結(jié)構(gòu)。碼頭泊位長93m，由2 個平臺和2 座系纜墩組成。平臺一長14m，寬10m， 排架間距6m， 平臺二長30m， 寬10m， 排架間距7m， 碼頭平臺排架基礎(chǔ)2 根直樁和1對4：1 的叉樁，每個平臺各設(shè)4 對縱向叉樁，樁基采用C50 的50cm×50cm 的預(yù)應(yīng)力砼方樁， 樁頂現(xiàn)澆橫梁，橫梁上擱置預(yù)制面板和現(xiàn)澆面層，1#系纜墩尺度為長×寬×高=4m×4m×3m，2#系纜墩尺度為長×寬×高=6m×6m×3m，基礎(chǔ)分別由6 根和8 根C50 的50cm×50cm 的預(yù)應(yīng)力砼方樁組成，碼頭平臺和系纜墩樁基持力層均為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層。碼頭附屬設(shè)施主要有D300橡膠護(hù)舷、350kN 系船柱。

根據(jù)業(yè)主需求，擬將現(xiàn)有的1000 噸級油碼頭提升改造為3000 噸級化工碼頭，設(shè)計代表船型見表1。

表1 設(shè)計代表船型

3 技改思路及方案

3.1 平面改造

原1000 噸級碼頭泊位長度93m， 平臺寬度10m，升級改造后碼頭泊位長度為129m，維持平臺寬度不變。本次技改通過增加2 座系纜墩來延長泊位長度，以滿足3000 噸級船舶的系纜和安全靠離泊要求， 分別為新1#、新2#系纜墩，尺度均為長×寬×高=5m×4 m×3m。將原有的1#系纜墩改造成靠船墩，改造后的靠船墩尺度為長×寬×高=4 m×7 m×3m；新增一榀排架，使原2個平臺合二為一，改造后的平臺尺度為57.34 m×10m，滿足3000 噸級船舶靠泊、 裝卸要求， 維持原有2#系纜墩的現(xiàn)狀。改造后的碼頭平、立面結(jié)構(gòu)見圖1。

3.2 水工結(jié)構(gòu)改造

(1)新增灌注樁排架

為增加平臺長度，滿足靠泊要求，新增平臺的排架基礎(chǔ)由3 根直徑1.0m 鉆孔灌注樁組成，樁基持力層為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，碼頭上部結(jié)構(gòu)由橫梁、樁帽、鋼筋混凝土疊合板、磨耗層構(gòu)成。新增排架的結(jié)構(gòu)斷面見圖2。

(2)靠船墩改造

圖1 碼頭結(jié)構(gòu)平、立面圖

本次技改將原1#系纜墩改造為靠船墩，改造后的靠船墩尺度為長×寬×高＝4m×7m×3m， 頂高程為+8.5m， 樁基采用8 根C50 預(yù)應(yīng)力鋼筋砼方樁 (500×500mm)， 其中的6 根系利用原有方樁， 在前沿新增2根直樁，上部現(xiàn)澆混凝土墩臺，使之成為整體，共同承載。改造后的靠船墩結(jié)構(gòu)斷面見圖3。

圖2 灌注排架斷面圖

圖3 靠船墩結(jié)構(gòu)斷面圖

(3)附屬設(shè)施改造

根據(jù)規(guī)范規(guī)定計算， 設(shè)計船型系纜力標(biāo)準(zhǔn)值N=284kN，撞擊能為46.01kJ。根據(jù)計算結(jié)果，原有系船柱可滿足要求，無需進(jìn)行改造。原有的D300H(L=1.5m，吸能為17kJ，反力為442kN)不能滿足吸能要求，本次技改采用DA-A300H(L=2.0m， 吸能為52kJ， 反力為412kN)替代原有橡膠護(hù)舷。更換后的護(hù)舷，具有吸能大，反力小的優(yōu)勢，且無需改造現(xiàn)有的靠船構(gòu)件。護(hù)舷改造利用原D300H 護(hù)舷的預(yù)埋螺栓，將一塊厚35mm、長6400mm 的鋼板固定在靠船構(gòu)件上， 鋼板上預(yù)留DA-A300H 橡膠護(hù)舷螺栓孔， 最后安裝新的DAA300H 橡膠護(hù)舷。

經(jīng)對改造后的碼頭主體結(jié)構(gòu)及靠船墩進(jìn)行驗算，考慮最不利荷載組合作用下，其結(jié)構(gòu)抗力均大于相應(yīng)的作用效應(yīng)，技改后的碼頭結(jié)構(gòu)可滿足3000 噸級化學(xué)品船的靠泊要求。

4 原系纜墩結(jié)構(gòu)改造方案

原系纜墩通過新增2 根直樁、加大平面尺寸改造成靠船墩。原混凝土墩臺需局部切除，然后重新澆筑新的混凝土墩臺(斷面詳見圖3)。系纜墩改造成靠船墩時新老混凝土的結(jié)合面處理是本次靠船墩改造最大的難點。普遍認(rèn)為的機(jī)理是相對薄弱的界面過渡區(qū)的形成，使黏結(jié)強(qiáng)度達(dá)不到相應(yīng)整澆混凝土的強(qiáng)度，從而產(chǎn)生更多的附加應(yīng)力。為防止新老混凝土結(jié)合面出現(xiàn)裂縫，本次改造考慮通過增大結(jié)合面面積來提高新老混凝土結(jié)合力，將原墩臺混凝土切割成臺階狀，并對切割面進(jìn)行鑿毛處理，由于經(jīng)過長期的碳化衰老，混凝土在開鑿過程中容易脆裂，為防止追求鑿毛效果而造成對老混凝土結(jié)構(gòu)的破壞，鑿毛的槽深控制在1～1.5cm、槽口寬控制在2.5～3cm。

5 結(jié)語

(1)技改方案根據(jù)碼頭現(xiàn)狀、現(xiàn)有結(jié)構(gòu)體系的特點及使用要求，合理利用現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)及相關(guān)構(gòu)件和設(shè)施，最大程度上減少工程量，節(jié)約工程投資。經(jīng)過升級改造后使用效果良好，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

(2)系纜墩改造成靠船墩的大體積混凝土采用切割工藝后，采用增加結(jié)合面接觸面積、控制鑿毛槽寬和槽深的技術(shù)方法處理新老混凝土的結(jié)合面可以達(dá)到良好的效果。

(3)靠船附屬設(shè)施的改造，合理選用高吸能、低反力的橡膠護(hù)舷代替原有的低吸能、高反力的橡膠護(hù)舷，既可滿足靠泊船舶的吸能要求，又可滿足原有靠船構(gòu)件的受力要求，避免了對舊結(jié)構(gòu)的大拆大建，減少改造投資，并為其它工程的靠船附屬設(shè)施改造提供一種思路。

[1]孫熙平，闞津，張勇，尹紀(jì)龍.老舊高樁碼頭升級改造技術(shù)研究[J].水道港口，2014(4)：165～170.

[2]譚軍華.老碼頭改造中新老結(jié)構(gòu)結(jié)合處理的實踐[J].水運工程，2010(1)：71～74.

[3]華曉敏，周曉春，李增光.鎮(zhèn)江港大港港區(qū)2#～5#泊位碼頭結(jié)構(gòu)加固改造工程設(shè)計[J].水運工程，2011(10)：71～75.

[4]福建省交通規(guī)劃設(shè)計院.寶龍石化3000 噸級碼頭工程(原宏展1000噸級碼頭技改)施工圖設(shè)計文件[R].福州：福建省交通規(guī)劃設(shè)計院，2010.