潮州港擴建貨運碼頭工程（復工）舊碼頭改造及施工控制

■許 寧

（廈門港務建設集團有限公司，廈門 361000）

1 項目概況

潮州港擴建貨運碼頭工程（復工）原建設規模為年設計吞吐能力90 萬t，建設1 個5 000 噸級多用途泊位和1 個5 000 噸級件雜貨泊位（結構按萬噸設計）、1 個1 000 噸級件雜貨泊位， 使用岸線351 m，于1997 年開工建設，因資金原因，完成西側約172 m 結構段（30 個空心方塊、23 塊卸荷板的安裝），于2005 年起完全停工。

碼頭復工后， 項目建設單位結合現有建設條件，根據有關調整批復意見，確定建設規模為年設計吞吐量105 萬t，1 個5 000 噸級多用途泊位 （結構按2 萬t 設計）、1 個5 000 噸級件雜貨泊位 （結構按1 萬t 設計），碼頭總長度351 m。 西側127 m碼頭結構為利用已建1 萬噸級碼頭主體結構形成，東側224 m 碼頭結構則按滿足2 萬噸級集裝箱船舶靠泊設計，采用大沉箱（無卸荷板）結構，如表1所示。

表1 潮州港擴建貨運碼頭工程（復工）前后建設規模對比

2 舊碼頭結構

2.1 結構檢測及加固改造

本工程復工前對舊碼頭進行結構檢測，主要有（1）構件外觀進行觀測（包含裂縫、露筋、混凝土剝離剝落等統計和缺陷尺寸測量）；（2）碼頭結構整體變形與變位檢測（碼頭前沿水平位移、碼頭頂面沉降、胸墻傾斜度）；（3）鋼筋混凝土各項性能參數檢測；（4）碼頭地基與基礎檢測（基床及基礎淘空情況檢查）。 檢測情況為：碼頭胸墻破損嚴重，卸荷板和沉箱存在混凝土脫落和鋼筋外露現象，鋼筋直接與海水接觸，對構件耐久性產生不利影響；卸荷板構件鋼筋附近氯離子含量均已超過臨界值，鋼筋腐蝕破壞處于腐蝕發展期，所檢卸荷板構件鋼筋銹蝕概率大于90%的測點占了91.3%，所檢的卸荷板構件鋼筋截面面積損失率均大于30%， 構件已中度劣化，已顯著影響結構的承載能力。判定碼頭結構耐久性評價等級為C 級，建議立即采取維修、補強措施[1]。

主要修復措施有：（1）鑿除破損胸墻段混凝土，對交接面混凝土表面拉毛處理， 連接處鉆孔植筋，重新澆筑；（2）對卸荷板和沉箱混凝土脫落及露筋，應鑿除局部破損部位表層海生物、松散混凝土及其他不牢附著物至露出堅硬部分， 對銹蝕鋼筋進行除銹，銹蝕嚴重的焊補鋼筋。在混凝土破損部位一定范圍支立模板， 采用水下澆筑水下不分散混凝土。（3）鑿除相鄰卸荷板臨水面錯位較大的卸荷板，鑿除完畢后，現澆卸荷板。（4）修復施工期間及完工后，應加強對相鄰結構段、碼頭的位移和沉降的監測[2]。

碼頭結構檢測單位出具的《碼頭結構試驗檢測報告》，舊碼頭建設過程中形成的材料檢測、試驗報告等，為設計提供了基礎數據。 考慮既要利用已建的舊碼頭空心方塊結構，又要確保碼頭結構安全性和耐久性等滿足現行規范要求， 在碼頭復工建設前，主要對舊結構修復及加固改造提出了較為經濟合理的設計方案。

對已建原碼頭卸荷板及空心方塊破損部位進行修復或補強加固；拆除已建胸墻，采用3 孔空腔胸墻的結構斷面型式、方塊內底部1.2 m 厚水下注漿及碼頭面堆貨荷載限制等設計方案， 從而減小原方塊結構的上部荷載、 提高方塊底板的抗裂性能(圖1～2）。

圖1 原碼頭結構斷面

2.2 舊碼頭現場實測情況

圖2 加固改造碼頭結構斷面

在本工程進入施工階段， 現場對已建舊碼頭前沿線、已安裝卸荷板頂高程及碼頭前沿水深進行測量復核，實測發現已安置方塊127 m 段碼頭基床頂面標高值為-9.0 m， 比原設計標高-9.40 m 高出40 cm，無法滿足結構預留1 萬噸級件雜貨船舶靠泊吃水要求，設計施工圖與現場實際情況不符，需要采取必要的工程措施以滿足設計及現行規范要求。 具體碼頭岸線結構分段及實測碼頭前沿底標高情況如圖3～4。

圖3 復工后碼頭岸線按結構等級分段情況

圖4 復工后實測已安放方塊段碼頭前沿底標高現狀

3 工程措施方案比選

結合原舊碼頭結構加固改造方案、方塊內底部1.2 m 厚水下注漿難以實施、基床現狀標高、碼頭靠泊組合需求，以及緊鄰舊碼頭西側已建滾裝碼頭結構現狀，設計單位提出兩種工程措施方案：方案一是維持舊碼頭結構現狀，方案二是拆除改造、相鄰戰備碼頭設置過渡段，現從工程措施方案選擇到施工控制進行分析闡述。

3.1 方案一：維持舊碼頭結構現狀

碼頭前沿設計底標高維持現狀-9.0m， 對靠泊船型吃水進行限制；拆除卸荷板清理方塊內塊石進行方塊底板注漿并通過特定情況對碼頭面荷載進行限制，解決底板耐久性問題。

3.1.1 靠泊船型吃水限制

根據現行規范計算碼頭前沿設計水深及底標高（見表2）， 當碼頭前沿設計底標高維持現狀-9.0 m時，1 萬噸級件雜貨船需減載控制吃水在8.2 m 內；1 萬噸級散貨船需減載控制吃水在8.1 m 內；1 萬噸級集裝箱船則可以滿載停靠。

表2 根據現行規范計算碼頭前沿設計水深及底標高計算結果(單位：m)

3.1.2 碼頭面荷載限制

為了解決空心方塊底板裂縫寬度與目前現行規范相比略大的問題。 設計單位結合多組計算的數據分析， 需要通過特定情況對碼頭面荷載進行限制，具體限制條件如下：

（1）極端高水位，在風暴潮（臺風）時期，碼頭前沿20 m 范圍，禁止堆貨。（2）水位低于0.22 m（設計低水位）時，碼頭前沿20 m 范圍，限制堆荷載不超過10 kPa。

3.1.3 解決底板耐久性問題

移除已安裝卸荷板，清理方塊內塊石后水下澆筑方塊內1.2 m 水下混凝土，以滿足底板耐久性。

3.2 方案二：拆除改造方案

拆除改造方案，即拆除基床頂面以上已安裝卸荷板及空心方塊，對現狀基床進行開挖平整至-9.5 m（根據現行規范底標高計算取值為-9.5 m），然后重新安放原空心方塊和卸荷板，并澆筑上部胸墻及后方回填。

3.2.1 臨近滾裝碼頭的銜接處理

臨近滾裝碼頭結構為10000 DWT 級， 可滿足10000 DWT 級船舶靠泊需求， 碼頭前沿設計底標高-9.40 m。 基于與臨近滾裝碼頭的銜接，考慮拆除過程中，不對滾裝碼頭結構安全造成影響，在滿足同時靠泊1 個1 萬噸級件雜貨船舶和1 個1 萬噸級集裝箱船舶靠泊組合的情況下，需要在碼頭西側與滾裝碼頭相接位置設置過渡段，過渡段長度根據后方填料臨時開挖不影響主體工程考慮，進行分級放坡（圖5～6)。

圖5 拆除改造方案碼頭岸線按結構等級分段情況

圖6 后方填料臨時開挖放坡示意圖

3.2.2 解決底板耐久性問題

空心方塊拆除后，陸上對下層空心方塊底板澆筑厚1.2 m 混凝土，提高方塊底板的抗裂性能。

3.3 兩種工程措施方案比較

對上述方案進行比較分析：（1）經濟方面，經測算維持現狀方案增加工程造價約為453 萬元，而拆除改造方案增加工程造價約816 萬元，但后續碼頭運營時對船舶靠泊、 碼頭使用均有限制，對經濟效益有較大影響；（2）工序及工期方面，拆除改造方案需對水工主體構件進行拆移、對現狀基床進行開挖、基床回填整平、安放空心方塊、重新吊裝卸荷板和回填后方棱體等，工序較多且復雜，工期增加約6 個月；而維持現狀方案工序較少，基本不影響總工期；（3）安全方面：維持現狀方案碼頭基床無需開挖、 不拆除上下層空心方塊，能確保碼頭基礎及結構安全；（4）維持現狀方案的碼頭前沿底標高與原批復文件內容不一致，還需對通航安全評估、初設、施工圖等批復文件進行調整；

在綜合考慮碼頭運營需要、投資、工期及舊碼頭評估事宜的基礎上， 最終采用拆除改造方案， 以滿足設計及現行規范規程的要求， 滿足1萬噸級雜貨船及1 萬噸級集裝箱滿載同時靠泊的作業需求。

4 拆除改造方案施工管理控制

4.1 施工工藝流程

本工程原安放空心方塊共30 組（上、下層為一組），編號為1#～30#，其中1#～23# 方塊上面已安裝卸荷板(圖7）。 根據此次舊碼頭基床標高問題的工程措施方案， 需對方塊段進行拆除改造，1#-3# 方塊段為與滾裝碼頭的過渡段不進行處理。考慮合理、有序、科學的施工組織，制定施工工藝流程見圖8。

圖7 舊碼頭段立面圖

圖8 施工工藝流程

在施工前對舊碼頭已安置方塊段的重力式方塊結構進行現場檢驗檢測， 根據檢驗檢測報告，進一步驗證混凝土強度滿足設計要求，且為后續施工提供相關指導。

4.2 主要施工工序及注意事項

4.2.1 舊胸墻鑿除及方塊后側填料清除

采用陸上開挖和水上開挖相結合的方式。 方塊后側5 m 范圍內，可趁低潮采用長臂挖掘機沿舊碼頭卸荷板頂部，進行開挖，并應保證開挖深度至上下層方塊接縫處以下。 水上開挖利用高水位采用挖泥船配兩艘臺泥駁或平板駁 （用于裝運開挖塊石）進行開挖。

4.2.2 方塊前淤泥清除

采用泥駁配合抓斗船直接開挖清除，開挖時抓斗船垂直于舊碼頭布置，并保證抓斗距碼頭前沿距離2.5 m 以上，以防止對方塊前趾的破壞，清除順序為由南向北進行。

4.2.3 方塊內塊石和倒濾井清理

由于方塊內部凈空小（4.9 m×4.13 m），同時為素混凝土方塊，采用水上抓斗施工容易對方塊造成損壞，故采用長臂挖掘機帶抓斗進行方塊內塊石和袋裝砼清除，局部潛水員配合清理。

4.2.4 方塊移除和安裝

本次需移除和重新安裝上層方塊單件重89.6 t，下層方塊重175 t。 采用300 t 起重船先移除上層方塊寄存于滾裝碼頭前沿，再不露出水面移除下層方塊至港池半淺駁沉箱安裝下潛坑內。 在施工中要嚴格控制起吊、移運下層空心方塊過程中方塊的出水高度。

基床開挖整平后，安裝下層方塊，最后安裝上層方塊。 在施工中應注意船舶位置避免錨纜破壞基床，安裝方塊時應嚴格控制起重船下鉤速度，方塊安裝時要采取有效保護措施，避免碰壞方塊棱角。

4.2.5 方塊內澆筑混凝土

空心方塊拆除后大部分寄存港池半淺駁沉箱安裝下潛坑內及滾裝碼頭，根據舊碼頭下層空心方塊吊孔位置配筋情況及受力分析，為確保空心方塊底板砼澆筑質量，現場將下層空心方塊放置過渡段方塊卸荷板上，利用低水位時澆筑底板砼。

5 結語

本工程提出的原舊碼頭結構加固改造方案、基床現狀標高問題采取的工程措施方案及現場施工組織方案，可為類似工程的提供相關經驗：（1）對于改造項目，充分分析碼頭運營需要、投資、工期情況下，選擇經濟合理方案；（2）結合舊規范和現行規范的相關要求、碼頭檢測檢驗結果，對舊碼頭的結構需充分論證和驗算， 提出合理的修復及改造方案，滿足安全性、耐久性及使用要求；（3）在施工工藝、機械設備選擇時， 充分考慮對原有結構的保護，采取一定的有效措施。