沿海老舊高樁碼頭檢測與評估實例分析

胡文高 華設設計集團股份有限公司

1.高樁碼頭工程概況

碼頭位于杭州灣金塘水道南岸寧波北侖區，可停靠3000～10000噸級油輪，2000噸級油輪，由連片高樁梁板式作業平臺、人行橋及引橋組成，采用高樁墩式結構。碼頭泊位長度229m，引橋與陸域以拋石引堤相接。引橋面高程為7.00m，碼頭平臺排架間距為7.0m，樁基均采用600×600mm預應力方樁。引橋每榀排架布置2～4根樁，直樁基本布置在碼頭平臺第1、3、5排架，其余排架為斜樁。其余系纜墩、引橋為斜樁。

東、西側系纜墩平面尺度為8m×8m、10m×10m，東側采用預應力方樁，西側采用預應力大管樁。該碼頭工程于2001年5月8日完工。依據規范對碼頭結構進行檢測，結合碼頭所處環境條件，主要對碼頭水工結構檢測，重點針對可能影響碼頭安全性與耐久性相關參數檢測。

2.沿海高樁碼頭檢測結果分析

根據碼頭檢測結果，結合碼頭面使用設備資料，對碼頭結構狀況進行復核驗算，作為評定碼頭耐久性適用性的依據。結合碼頭實際情況，本次評估范圍針對碼頭主體結構，外觀劣化度評估根據外觀檢測結果進行。鋼筋砼構件經長期使用后出現劣化現象，常見劣化現象包括砼碳化、剝離等，調查結果表明碼頭總體外觀情況較好，主要問題包括碼頭個別樁帽存在破損；個別上橫梁施工質量較差；個別預制面板底部見縱向裂縫。

采用HD-MAX測深儀對碼頭水域水下泥面高程掃測，斷面間距為30m，以吳淞零點為基準進行檢測，實測水下泥面高程范圍在（-41.12～-9.55）m范圍內，碼頭后沿（10～25）m內水下泥面高程高于設計河底高程-1.5m，測量碼頭已有沉降觀測點，評估碼頭垂直變形情況。碼頭觀測點最大沉降量為-6mm。比較各測點水平位移變化量，評估碼頭水平變形情況。碼頭水平位移總偏差值為（4～21）mm。現場對碼頭結構段變形縫調查檢測，抽檢的碼頭橫梁等混凝土構件推定強度為（30.9～54.2）MPa，見圖1。

圖1 碼頭前沿水下泥面高程檢測結果

混凝土保護層厚度是保證鋼筋砼工作的前提，是保證結構耐久性的重要屏障。施工質量對水工結構物的承載力有影響，過薄對結構設計使用耐久性不利。碼頭鋼筋保護層厚度測值范圍在（43～85）mm，通過碳化深度測量尺測定混凝土碳化深度值，每個測孔測量3個值，碳化深度精確至0.5mm，碼頭混凝土結構碳化深度范圍1.0～3.0mm，碼頭混凝土構件抗碳化性能等級為T-IV級（0.1≤d≤10）。采用腐蝕電位方法對梁系檢測，抽檢構件中鋼筋電位測試值范圍在（-182～186）mv范圍內。

采用室內試驗法檢測混凝土的氯離子含量分布情況，依據《水運工程水工建筑物測評技術規范》規定，浪濺區引起砼中鋼筋腐蝕的氯離子含量臨界值為0.35%，抽檢構件氯離子含量隨深度增加降低，氯離子含量測值范圍為（0.0224～0.0329）%。本次共檢測基樁22根，依據《水運工程地基試驗檢測技術規程》，抽檢基樁均為I類樁，依據《水運工程質量檢驗標準》，抽檢預制方樁斜率范圍在（2～10）mm/m之間。岸坡及接岸結構基本完好，與引橋無明顯相對變形。

3.碼頭結構檢測評估

依據《技術規范》，對碼頭主體結構等進行詳細調查和檢測，發現其主體結構性能降低，建議對檢測評估發現的劣化構件開展修復工作，確保碼頭結構的使用安全。碼頭除4#引橋墩、2#方樁頂部存在破損、銹蝕，其他結構構件劣化度評定分級為A或B級，未發現混凝土剝落及順筋裂縫。鋼筋銹蝕劣化進程分為銹蝕、功能退化階段，結合鋼筋碳化深度，混凝土碳化尚未發展到鋼筋表面。判定工程砼結構耐久性綜合評估等級為B級。

碼頭結構構件的砼強度均不低于原設計值，各構件保護層厚度與設計存在偏差，保護層厚度取最大值。碼頭上部結構鋼筋砼裂縫控制總體較好。復核驗算采用高樁墩臺碼頭計算軟件計算。本碼頭工程采用鋼筋砼高樁梁板式結構，各建筑物間以人行橋相連。碼頭連片作業平臺長129m，排架間距7.0m，可停靠1000噸級和2000噸級油輪。引橋長122.75m，每個橋跨由5塊非預應力空心大板組成。拋石引堤寬7.5m。碼頭基樁入土深度較淺，其余采用預應力鋼筋砼方樁。碼頭靠船設施豎向采用2個DAA500H×1500L橡膠護舷。

碼頭設計船型為10000噸級油船，系船柱按照九級風速22m/s控制。10000噸級油船船長135m，碼頭受力系船柱數目為3個，橫向3個。碼頭位于海域，纜繩的水平投影與碼頭前沿線夾角取30度。碼頭首尾設置2×600kN快速脫纜鉤，滿足10000噸級油船滿載靠泊系纜要求。碼頭靠船設施為2個DA-A500H×1000L，油輪方型系數大，接觸到的橡膠護舷在兩根以上，滿足正常靠泊要求。結合《改造工程巖土工程勘察報告》，選取萬噸級工作平臺、東西側系纜墩計算。

按承載能力極限狀態的持久組合、準永久組合驗算，考慮永久荷載、汽車荷載等可變作用組合，基于水深測量結果，選取勘察報告地質剖面對碼頭邊坡進行穩定性驗算，土層粘聚力采用固結快剪指標，計算采用簡單條分法，取極端低水位-0.08m，坡面地形結合檢測評估實測水下地形。對于耐久性評估等級為B級以上的構件，碼頭橫梁、面板承載能力滿足要求。依據《技術規范》安全性評估分級標準，工程主要受力構件安全性符合行業有關標準要求，具有足夠的承載能力，見圖2。

圖2 橫梁承載能力極限狀態持久組合彎矩包絡圖

4.結論

結合該碼頭工程現狀檢測結果及驗算成果，該碼頭工程混凝土結構耐久性綜合評估等級為B級；碼頭安全性綜合評估等級為A，適用性綜合評估等級為A。

建議：（1）對本次檢測中發現的劣化構件和附屬設施及時展開處理工作，確保碼頭結構安全、耐久。（2）應建立對水下地形定期觀測的制度，以掌握碼頭區域水下泥面高程的變化，對淤積現象明顯的區域必要時采取清淤處理，對沖刷較大區域及時采取拋石護底等有效措施，以確保結構物的安全、穩定以及靠船需要。