沉箱重力式码头结构加固改造设计初探

沉箱重力式码头结构加固改造设计初探

发表时间：2018-03-21T13:21:43.957Z 来源：《防护工程》2017年第32期作者：林阳[导读] 使码头主体结构抗倾稳定性有所提高，沉箱前趾应力有所减小。靠船设施和码头前沿水域疏浚方面的改造内容与方案二基本相同。广东省航运规划设计院有限公司广东广州 510050 摘要：沉箱重力式码头是我国沿海港口中比较典型的码头结构形式之一，本文以某工程码头结构加固改造工程为例，初步探讨该类型码头进行结构加固改造的设计要点，并尝试提出对类似工程结构进行加固改造的注意事项。关键词：重力式码头；加固改造1工程背景

某码头原设计为2个5万t级集装箱泊位，先后于2000年和2006年竣工投产，岸线总长度640m，与相邻泊位一同沿规划前沿线顺岸布置。根据交通运输部关于加强码头结构加固改造工作的部署，以及港建设成为区域航运中心引致航运企业在相关航线上投入更大船型的形势，运营单位进一步提出了使该码头能够满足12万t级和15万t级集装箱船舶作业的设计要求。

现有码头结构型式为带卸荷板重力式沉箱结构，顶高程7.5m（本文高程均以当地理论最低潮面为基准），前沿底高程-13.3m，下部为10～100kg抛石基床，基床坐落在强风化岩上。抛石基床上安放预制钢筋混凝土沉箱，沉箱底宽8.5m，箱内下部抛填中砂，上部填10～60kg块石。沉箱上部为预制钢筋混凝土卸荷板。沉箱后设有10～100kg抛石棱体，棱体后依次设置二片石垫层和混合碎石倒滤层。码头上部为现浇钢筋混凝土胸墙，胸墙上安装1000kN系船柱、SUC1000HRS两鼓一板橡胶护舷。集装箱装卸桥前后轨道距离为30m，海侧轨道梁设在胸墙上，距码头前沿线3.0m，陆侧轨道梁下设有灌注桩基础。

2 沉箱重力式码头结构加固改造特点沉箱重力式码头由于结构基础应力首先直接传给上部地基，对上部地基和其下卧层都有较高的承载力要求。一般而言，墙身下需设抛石基床，基床厚度根据地基承载力要求确定。沉箱重力式码头结构加固改造一般均涉及码头前沿浚深，抛石基床常对码头前沿浚深形成制约条件，必须认真对待，一旦处理不好，将会造成严重后果。3总平面布置

按照现行行业标准的要求，12万t级和15万t级集装箱船舶所需码头泊位长度为427m，该码头2泊位岸线总长度640m，前沿线一致，水深条件相同，可以互相借用岸线，因此长度可满足靠泊一艘12万t级或15万t级集装箱船舶。现行行业标准中对设计船型主尺度有明确规定，考虑该港为集装箱中转港口，根据航线调查和到港实船统计，靠泊该码头的集装箱船舶均不可能达到满载状态，结合船型预测其运营吃水不超过14.0m。本次码头结构加固改造按照船舶运营吃水14.0m考虑，经核算，码头前沿底高程需由-13.3m浚深至-14.3m。现有码头前沿停泊水。

4.1方案一

在现有码头前方打设大直径钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩基上设置承台与现有码头胸墙衔接，上面重新布置永久性的前轨道梁及配套预埋件，以及按15万t级以上集装箱船的靠泊需要设置系船柱和橡胶护舷舷等码头附属设施，相应前移后轨道梁，并对前沿水域进行疏浚。此方案是高桩码头结构和重力式结构的结合，最显著的特点是将码头前沿线前移。通过对前沿水域疏浚，码头前沿水深随之增加，而且由于新增承台的宽度可以调整，前沿水运疏浚几乎不触及现有重力式结构，整体安全性较好，水深调整幅度较大。

4.2方案二

在现有码头后方打设1～2排钢筋混凝土钻孔灌注桩，在灌注桩上紧挨原码头卸荷板浇筑混凝土墩台，使之成为卸荷板的延伸部分，对沉箱后方土压力起到减载作用，降低其对于现有码头结构的影响，并与沉箱一起承担上部荷载。码头前沿浚深至-14.3m时将部分挖除现有抛石基床前肩和边坡。为了保证码头前沿浚深后抛石基床的密实性和稳定性，拟在沉箱前趾下局部用C25不离析混凝土压浆以提高其整体性，同时控制基床开挖顶边线距沉箱前趾不得小于2m。根据上述限制条件对码头前沿浚深后，满足水深-14.3m处距码头前沿线的最小距离为4.2m左右，因此还必须采用相应的靠船结构来弥补靠泊点与胸墙间的距离。但大型漂浮型护舷、钢浮箱等靠船结构或设施的额外宽度又势必会影响装卸设施的作业范围和效率，故该方案实施后需要不断在以下两种状态下切换：一是超过原码头设计船型的集装箱船舶到港时为保证靠离泊安全而临时布放大型靠船结构或设施；二是原码头设计船型以内的集装箱船舶到港时，需要快速移除和存放大型靠船结构或设施，使用现有码头靠船设施作业，以提高作业效率。

4.3方案三

在现有码头卸荷板结构上方和胸墙后方开挖抛石棱体，对卸荷板和胸墙凿毛清洗后植筋，并浇筑混凝土块体，将胸墙、卸荷板与新浇筑钢筋混凝土块体形成整体结构，利用该结构的重量使码头整体结构重心后移；并对沉箱后方土压力起到减载作用，降低其对于现有码头结构的影响，使码头主体结构抗倾稳定性有所提高，沉箱前趾应力有所减小。靠船设施和码头前沿水域疏浚方面的改造内容与方案二基本相同。

5改造方案比较5.1主要计算结果

码头主体结构加固改造前后，按照现行行业标准进行计算，对比结果如表1。

对比计算结果，码头结构加固改造方案二和方案三的效果最好，尤其是反映在基床应力一项上，改造后的码头主体结构重心后移，沉箱底部受力均匀，基床应力值较小。

5.2优劣对比

对于上述三种加固改造方案进行了相关性分析，各方案优缺点对比如表2。

6结论

以上三个码头结构加固改造方案都是可行的，但对于依托工程，方案二和方案三是较适合的改造方案，由于原码头沉箱底板配筋的限制，只能采用地基反力较小的改造方案二。

结语

通过该项目的设计过程，对于此类码头结构加固设计需要关注以下几点：1）设计人员需重点参与现场调查和结构的检测，对于原有结构的基本情况必须进行彻底了解。2）对于码头原有结构计算不仅要采用原始结论，还要按现行规范进行复核。3）加固改造中可能需要应用多种结构型式和加固措施，设计人员需充分了解并核算各方面的参数，最终实现使用性、安全性和耐久性的技术要求。4）加固改造工程的设计应特别注意技术可靠性、施工可能性与经济合理性之间的平衡。

参考文献

[1]李春良，倪晓雯.某码头工程结构检测分析及加固建议[J].建筑技术，2015，46(S2):368-370.

[2]刘少銮.重力式码头岸桥后轨道基础结构方案及使用效果探讨[J].珠江水运，2015，(11):17-19.