船舶撞擊碼頭棧橋后的應急檢測

陳 杰

（浙江浙交檢測技術有限公司,浙江 杭州 310005）

0 引言

受限于岸線水深條件，部分碼頭必須建設在離岸線較遠的深水區，后方通過長棧橋連接陸域。高樁梁板式結構易損壞且難以修復，但片面地提高結構的安全水平會大幅提高結構的造價[1]，故部分長棧橋在靠近碼頭平臺區段設置有防撞設施，考慮造價及特殊事件發生概率等因素，后方區段一般不設置防撞設施。隨著水運行業的發展，港口步向大型化、深水化[2]，進出港船舶數量激增，船舶撞擊水工建筑物的事故時有發生。該文以沿海某散貨碼頭棧橋被離港船舶意外撞擊后的應急檢測為案例，對此類事故應急檢測的檢測內容、方法和基本程序等進行了重點闡述，成果可為類似檢測項目提供參考。

1 工程概況

沿海某散貨碼頭為高樁梁板式結構，后方棧橋長893 m，寬13.5 m，高樁梁板式結構，包括交通通道和皮帶機通道。其中，皮帶機通道寬4 m，設有2條輸梁皮帶機，交通通道寬9.5 m。棧橋下部結構采用樁基+帽梁結構，其中樁基采用600 mm×600 mm預應力混凝土方樁，每個排架4根，上部結構采用20 m預應力空心板簡支結構，皮帶機通道的上部結構采用鋼支架。棧橋典型斷面圖見圖1。

圖1 棧橋典型斷面圖

2 棧橋受損概況

1艘5.5 萬t的散貨船滿載后在兩艘拖輪協助下進行離港作業，貨船在離港過程中受潮流影響失控，多次橫向直接撞擊碼頭棧橋東側，造成棧橋結構局部受損。經現場初步檢查，棧橋13#、18#排架結構有明顯縱向位移（向碼頭平臺側），棧橋多跨東側護輪坎撞擊破損嚴重，上部護欄與皮帶機頂棚大面積嚴重變形破壞。受撞棧橋排架編號及方位描述見圖2。

圖2 受撞棧橋排架編號及方位描述示意圖

根據《水運工程水工建筑物檢測與評估技術規范》（JTS 304—2019）[3]要求，當建筑物出現影響其安全使用的變形、位移、裂縫、破損和耐久性損傷等或偶發事故影響導致建筑物局部受損時，應對建筑物進行安全性和適用性評估。為明確棧橋受損情況，分析缺損對結構物造成的不良影響，為后續評估和修復加固工作提供技術數據及參考，需對棧橋進行全面科學的應急檢測。

3 檢測范圍及檢測內容

通過了解事故經過和現場查看等方式，會同業主、船方、設計單位及檢測單位共同研究確定檢測范圍：

（1）對棧橋9#～24#排架上部構件，包括帽梁、預應力空心板、面層和鋼支架等進行檢測，采用目測普查和檢測儀器對撞擊開裂的裂縫長度、寬度、深度、走向等，混凝土撞擊剝落的面積與部位等進行描述、測量和記錄。

（2）對棧橋18#～21#排架中的樁基進行完整性抽檢，對13#、18#排架的所有樁基進行完整性檢測，并采用潛水員水下探摸和水下錄像的方法進行水下構件的重點檢測。

4 受損檢測結果

檢測采用普查與重點調查相結合的方式，外觀普查以接近構件表面目測檢查為主，樁基完整性及結構變形等特殊檢測采用樁基動測儀、全站儀等量測方式進行。經事故發生過程及棧橋受損情況調查，明確該次船舶意外撞擊主要發生在兩個區域：13#排架和18#～21排架東側區域。

4.1 樁基

4.1.1 外觀檢查

13#排架1～4#樁，18#排架1～4#樁共計8根樁從樁頂以下至水面以上樁身存在嚴重缺陷，可見多條明顯斜向結構性裂縫，裂縫較密集且呈規律分布，樁身裂縫形狀及分布見圖3，其中最大裂縫寬度為2.80 mm，縫寬超過規范限值，部分裂縫已貫穿，已對其承載能力造成嚴重影響。其余抽檢樁水上檢查及水下探摸均未發現有斷樁等嚴重病害發生。

圖3 樁身斜向裂縫

4.1.2 樁身完整性

因該項目為既有結構，故采用《水運工程地基基礎試驗檢測技術規程》（JTS 237—2017）[4]推薦的在樁身側面切割測試面以安裝傳感器和施加豎向激振的方法進行低應變檢測。樁身完整性評價標準見表1，除13#排架1～4#樁和18#排架1～4#樁被判定為Ⅳ類樁外，其余受檢樁低應變檢測波形無異常反射、波振幅譜線分布正常，混凝土波速處于正常范圍，均為Ⅰ類樁。

表1 樁身完整性評價標準

4.2 帽梁

13#排架帽梁東側端頭破損開裂，L=1.6 m，下部立柱有多處混凝土剝落、露筋；18#排架帽梁南北側面出現了多條豎向裂縫，裂縫最大寬度為0.37 mm，實測最大縫深為89 mm，且兩側面豎向裂縫位置有較好的相關性，其中個別裂縫已從兩側延伸貫通至帽梁底，見圖4。

圖4 18#排架帽梁裂縫

通過測量空心板于帽梁頂擱置長度以判斷排架位移情況，從表2測量結果可知，13#、18#排架受撞擊引起了較大縱橋向位移，由于受直接撞擊的東側端縱橋向位移較大，而未受撞擊的西側端縱橋向位移較小，排架在水平方向產生了相對的扭轉現象。空心板于帽梁墩頂擱置長度測量示意圖見圖5。

圖5 墩頂擱置長度測量示意圖

表2 排架縱橋向位移檢測結果

4.3 橋面板及面層

檢測區域內空心板未見明顯破損，梁板間未發現明顯錯臺，因排架位移，部分支座剪切破壞或脫空，13#排架及21#排架墩頂面層存在橫向通長開裂。

4.4 鋼支架

受限于現場檢測條件，無法直接將棱鏡安裝于支架立柱頂底測點，故通過免棱鏡測量方法測量主要受損區域皮帶機鋼架立柱傾斜度。由鋼支架立柱豎直度測量結果可知，位于23#～24#排架之間的5#立柱，傾斜變形嚴重。

5 結論與建議

5.1 結論

通過檢測確定棧橋事故主要受損構件為13#與18#排架下部結構，上部梁板損傷較小，23～24#排架間鋼支架5#立柱有明顯變形。由于船舶的直接撞擊和擠靠能量較大，13#、18#排架出現了較大縱橋向位移，同時因為排架東西兩端所受荷載大小差異明顯，帽梁與樁基整體產生了位移及相對扭轉，由于樁頂區域受到帽梁的固結約束，導致該位置剛性約束最強，產生了超出樁頂區域承載能力的局部應力作用，從而導致13#、18#排架樁基形成了對應的斜向受力裂縫，縫寬已超過規范限值，部分裂縫已貫穿，已影響棧橋整體安全性和耐久性，需立即開展修復加固工作。

5.2 建議

根據棧橋受損程度和碼頭實際運營情況，制定科學合理的修復方案，建議設置臨時鋼支撐，保證棧橋修復期間的結構安全，后續加固改造對13#、18#排架受損樁基不再利用，推薦在受損排架兩側重新打樁并澆筑帽梁。

6 結語

船舶意外撞擊會造成水工結構的破壞損傷，影響結構的整體穩定性及局部強度，特別嚴重時將降低結構的安全系數、縮短碼頭使用年限，同時也會影響港口正常作業，造成大量的人身安全和財產損失[5]。船舶撞擊水工建筑物導致的損傷主要包括撞擊荷載直接引起的裂縫以及撞擊后結構局部位移變形導致的應力重分布而產生的間接開裂[6]。在船舶意外撞擊事件發生后，需立即開展應急檢測，確定合理的檢測范圍，制定科學的檢測方案，準確評估結構物受損情況，為后續結構物的加固修復提供科學依據[7]。該實例可為發生類似事件的水工建筑物的應急檢測提供參考。