珠海電廠重力式碼頭結構升級改造

楊璧榕 丘小標

【摘 要】 為適應港口現(xiàn)代化和船舶大型化的需要，指出珠海電廠重力式碼頭升級改造存在的問題，分析結構升級改造后碼頭完好性情況、外力因素、船舶吃水和碼頭結構穩(wěn)定性等影響因素，在盡可能小地影響原碼頭結構和碼頭工藝設備使用的情況下，提出外伸胸墻方案。港區(qū)碼頭結構經過升級改造，能更好地適應船舶大型化、專業(yè)化和集約化的發(fā)展。

【關鍵詞】 重力式碼頭;實心方塊結構;基床加固;灌漿

1 工程概況

珠海電廠的兩個泊位總長545 m、前沿底標高13.45 m，原碼頭結構按5萬噸級設計，為卸荷板式實心方塊結構（見圖1）。

本次考慮將原5萬噸級碼頭升級改造至7萬噸級碼頭，經分析面臨以下4個問題：

（1）船舶大型化后，一般需要更長的碼頭岸線，需了解原碼頭長度能否滿足要求。

（2）船舶大型化后，需將停泊水域浚深至15 m，以滿足船舶吃水要求。

（3）船舶大型化后，現(xiàn)配置的卸船機是否滿足本項目碼頭升級后7萬噸級散貨船的卸船要求。

（4）船舶大型化后，原碼頭結構的安全穩(wěn)定分析和升級改造設計是本項目的重點和難點。

2 結構升級改造主要影響因素

2.1 碼頭完好性情況

2012年5月，珠海電廠重力式碼頭升級改造工程委托江蘇省交通科學研究院股份有限公司對該工程進行了檢測、評估。本工程安全性評估等級為A級。碼頭結構質量情況較好。

2.2 外力因素

（1）船舶系纜力。根據工程實際情況，考慮設計水流速1 m/s、九級風速22 m/s，經計算系纜力為649 kN，系船柱系纜力應由原來的550 kN加大到750 kN。

（2）船舶撞擊力。船舶撞擊力采用船舶靠岸時的有效撞擊能量及系泊船舶在橫浪作用下對靠船結構產生的撞擊能量進行計算。以7萬噸級散貨船滿載排水量 t、船舶法向靠岸速度0.10 m/s計算，則靠泊作用下有效撞擊能量406.1 kJ，波浪作用下引起的有效撞擊能量177.4 kJ。

現(xiàn)有碼頭配置型號為SUC1250H的一鼓一板標準反力型橡膠護舷，護舷吸能382 kJ，護舷反力696 kN，吸能不能滿足要求，需更換橡膠護舷。擬更換為型號SUC1250H一鼓一板高反力型橡膠護舷。更換后護舷吸能496 kJ，護舷反力904 kN。

（3）工藝荷載。原碼頭采用32 t橋式抓斗卸船機，其軌距22 m，基距18 m，最大輪壓550 kN。本次升級改造盡量利用原有工藝設備。

2.3 船舶吃水問題

原碼頭由5萬噸級泊位升級到7萬噸級泊位，需將碼頭前沿停泊水域水深從 13.45 m疏浚至15.0 m。疏浚時如對基床局部開挖，須采取措施對基床進行加固，不得影響碼頭的安全穩(wěn)定。

2.4 碼頭結構穩(wěn)定性情況

根據現(xiàn)行規(guī)范對碼頭改造前后進行計算，計算結果見表1。

3 升級改造方案

在盡可能小地影響原碼頭結構和碼頭工藝設備使用的情況下，考慮在原碼頭前沿線外側原橡膠護舷位置采用外伸胸墻方案，重新安裝附屬設施，使碼頭前沿線外移，并對原有碼頭基床進行部分開挖和修復。根據碼頭前沿線外移距離和對基床開挖修復方式的差異，綜合分析認為“外伸胸墻+灌漿加固結構”方案和“外伸胸墻結構”方案均可行。

3.1 升級改造方案一

升級改造方案一（圖2）采用外伸胸墻+灌漿加固結構方案，伸出碼頭前沿線2.4 m。在拆除原橡膠護舷及系船柱后，原碼頭胸墻通過植筋與新澆筑的外伸碼頭胸墻混凝土連成整體。

在新澆筑外伸碼頭胸墻上安裝SUC1250H型號高反力型橡膠護舷及750 kN系纜力的系船柱，以滿足7萬噸級船舶系靠船要求。

碼頭基床加固方案（圖3）采用水下鉆孔灌漿加固法，灌漿加固范圍為碼頭前沿8.5 m內，灌漿加固至拋石基床底面。

基床灌漿加固完成后，在保證肩寬不小于2 m的情況下，清除基床外側拋石至設計底標高 15.0 m。

本方案將碼頭前沿線外移2.4 m，根據提供的船型資料分析，經核算，原有配備前伸距為35 m且正常運行的最大距離為33.5 m的橋式抓斗卸船機能夠滿足升級后7萬噸級泊位的正常卸船作業(yè)。

碼頭升級改造后，船舶荷載中的撞擊力、系纜力由現(xiàn)有碼頭承擔。

本方案的主要特點有：

（1）施工難度較大，需進行基床加固處理;

（2）碼頭前沿線外移較少，對現(xiàn)有前沿卸船設備作業(yè)適應性更好，不需要改造現(xiàn)有前沿卸船設備;

（3）對船舶大型化的適應性較強。

3.2 升級改造方案二

升級改造方案二（圖4）采用外伸胸墻結構方案，伸出碼頭前沿線3.6 m。在拆除原橡膠護舷及系船柱后，原碼頭胸墻通過植筋與新澆筑的外伸碼頭胸墻混凝土連成整體。

清除基床前拋亂石，清除后保證基床肩寬不小于2.0 m，基床不再進行加固處理，將船舶停泊水域浚深至 15.0 m。

根據船型資料分析，粵電航運船隊7萬噸級船艙口最寬為18.26 m。碼頭前移3.6 m后橋式抓斗卸船機所需的運行距離按下式計算：3 m（原有的前軌離碼頭前沿線的距離） + 3.6 m（此次前移距離） + 1.25 m（橡膠護弦厚度） + ？32.26 m （半個型寬的寬度） + ？18.26 m （半個艙寬的寬度） + 2 m（考慮船舶橫搖等因素）=36.81 m。現(xiàn)有的橋式抓斗卸船機正常的最大運行距離為33.5 m，結合碼頭實際操作情況，經核算，升級改造后橋式抓斗卸船機所需運行距離相差約3.3 m。為保證卸船作業(yè)安全，需更換其中的2臺橋式抓斗卸船機，因此相應地增加了裝卸工藝設備的投資。

碼頭升級改造后，船舶荷載中的撞擊力、系纜力由現(xiàn)有碼頭承擔。

本方案的主要特點有：（1）施工難度相對較小，不需要進行基床加固處理;（2）碼頭前沿線外移較多，現(xiàn)有前沿卸船設備裝卸效率受限，只有改造前沿卸船設備才能更好地滿足生產需要;（3）前沿設備不作改造的情況下，船舶大型化的適應性相對較差。

兩個方案技術上都是可行的。鑒于方案一（“外伸胸墻+灌漿加固”結構方案）對擬靠泊船舶和現(xiàn)有工藝設備的適用性更好，并考慮到生產營運，將其作為推薦方案。

4 現(xiàn)場實施情況

碼頭基床灌漿加固是本工程質量的關鍵環(huán)節(jié)，應先進行試驗段施工，試驗成功后為本工程正式實施提供合理可行的施工工藝和質量控制措施及標準。

施工單位深入研究基床灌漿加固試驗段施工方案，該方案通過了專家評審。實際施工中嚴格按照方案進行，試驗段施工結束后通過鉆孔取芯檢測，結果為：取芯完整性達到100%，沒有出現(xiàn)空洞;取芯混凝土28天抗壓強度不小于10 MPa，檢測質量滿足要求。

5 結 語

碼頭升級改造原則上應盡可能小地影響原碼頭結構和工藝設備使用的情況。本工程通過設置外伸胸墻，使碼頭前沿線外移，并對原有碼頭基床進行部分開挖和修復以達到碼頭升級改造的目的。升級改造后的港區(qū)碼頭能更好地適應船舶大型化、專業(yè)化和集約化的發(fā)展。