谭召，蒋国栋，张瑞玉
（中交四航局港湾工程设计院有限公司，广东 广州 510000）
某电厂煤码头原设计为5 万吨级散货泊位，平台长290.08m，平台宽27.2m，由西段85.03m 高桩梁板结构，中间段165.05m 重力式墩台梁板结构和东段40m 高桩梁板结构三部分组成。码头面高程为5.44m（当地理论最低潮面，下同），码头前沿底高程-13.59m。为适应到港船舶大型化发展，提高码头利用率，计划升级改造为靠泊7 万吨级散货船。现有码头的前沿顶高程、泊位长度、停泊水域宽度、回旋水域尺度等方面均能满足升级要求。
根据目前已知条件，改造方案计划对港池进行疏浚，对高桩结构段和重力式结构段进行结构加固，以及对码头附属设施进行改造。本文主要讨论中间段重力式墩台梁板结构，重力式码头轴间距13.75m，基础为空心方块，以风化岩为持力层，抛石基床厚度不等，底标高为-16.16m～-21.66m，因码头由5 万吨级升级到7 万吨级泊位，需将码头前沿停泊水域疏浚至-14.82m，使码头满足靠泊7 万吨级散货船正常靠离泊作业的要求。
2.1 设计水位
设计高水位：3.24m；
设计低水位：0.53m；
极端高水位：4.32m；
极端低水位：-0.18m。
2.2 设计船型
设计船型尺度如表1 所示。
表1 设计船型尺度表
表2 抗滑稳定性验算表
表3 抗倾稳定性验算表
表4 基床及地基承载力验算
2.3 船舶系缆力
根据工程实际情况,考虑设计水流速lm/s，9 级风速22m/s，经计算系缆力为790.4kN，系船柱系缆力应由原来的650kN 加大到1000kN。
2.4 船舶撞击力
经计算，7 万吨级散货船靠泊时，船舶靠岸时的法向速度为0.10m/s 时，船舶有效撞击能量为336kJ。码头原SUC1250H 一鼓一板标准型橡胶护舷，设计压缩变形55%时，其吸收能量404kJ，反力为739kN，可满足使用要求。但考虑到小船靠泊便利性，建议调整为SUC1250H 两鼓一板橡胶护弦。
2.5 装卸工艺荷载
码头采用1250t/h 桥式抓斗卸船机，轨距22m，最大轮压P=400kN。
本工程原码头结构为重力式实心方块结构，以风化岩为持力层，码头由5 万吨级升级到7 万吨级泊位后前沿水域浚深，为保证重力式码头结构段抗倾、抗滑的稳定性，需要对其前沿基床进行加固。因码头靠泊等级提高，如果通过基床外侧抛石来加大基床断面，码头前沿的基床边坡会对船舶靠泊安全距离产生影响。因此，根据以往的工程实例，可在码头前趾的抛石基床进行灌浆处理，水泥灌浆的方法技术实施方便、工期较快、稳定性好，可满足处在运营期内的码头改造施工需求[1]。
为保证前沿线范围内港池底标高及减少港池疏浚对重力式结构基床的影响，本次改造方案在胸墙位置加长靠船构件，伸出码头前沿线1.3m，沿码头前沿线方向宽2.4m，靠船构件上安装1250H一鼓一板橡胶护舷（标准反力型），橡胶护舷中心高程3.35m。现状系缆设施650kN 系船柱不满足要求，更换为1000kN 系船桩。
码头墙前脚基础加固具体措施是：采用水下钻孔灌浆加固法进行基床处理。灌浆加固范围为重力式方块A前趾外侧5.61m 到前趾内侧2m，加固方法采用先钻孔后注浆的方式，注浆深度至现有抛石基床底。在码头前趾外侧设置2 排注浆孔，孔径110mm，纵向孔距1.5m。重力式码头改造后的钻孔布置断面图见图1。
图1 码头改造后结构断面图
本次改造方案的关键是基床前肩保护的有效性，可通过以往类似工程的标准化施工来保证灌浆工艺的可实施性和有效性、浆液配置方案的合理性、施工工艺的安全性，以及成本和工期的可控性等。
基床加固完成后，清除基床外侧抛石至设计底标高-14.82m。施工过程中，必须严密监测码头主体墙的稳定与安全，严格控制抛石清除的范围，保证基床前肩边坡的稳定，确保基床前肩稳定宽度不得小于2.0m，底宽不得小于2.4m。
根据现行规范对码头结构进行计算[2][3]，码头抗滑稳定验算和抗倾稳定性采用最不利水位(设计高水位)下的最不利组合：永久荷载+船舶系缆力+均布荷载(后方均载)+装卸机械荷载。
地基应力验算采用最不利水位(设计低水位)下的最不利组合:永久荷载+船舶系缆力+均布荷载+滚动机械荷载。
（1）重力式结构段后方的回淤应定期清理，以减少后方土压力对重力式结构稳定性的影响。
（2）重力式码头基床水下灌浆的过程中必须防止灌浆孔中的浆液因码头前沿潮水涨退产生的水深、流速变化造成的流失；
同时为保证浆液能充分注入和填充码头基床抛石，需控制水下砂浆的配合比，使满足设计和施工要求的砂浆强度、黏稠度和流动性[4]。
（3）在抛石基床灌浆施工过程中，灌浆压力可能发生注入率突然产生较大变化的情况，会对灌浆的质量产生影响。因此在施工开始前可进行灌浆实验确定灌浆压力，在灌浆过程中定时对浆液密度、温度进行检测和记录，并在灌注浆液过程稳定的时候记录浆液粘度。
（4）本次码头改造主除了针对重力式码头基床稳定性、更换码头系靠船附属设施外，对不满足使用要求的构件也需进行加固改造，保证码头的安全使用。码头上部结构横梁和轨道梁裂缝宽度已超出规范限值，应对横梁和轨道梁裂缝位置进行修复，保证码头的正常使用；
修复方法可采用外粘型钢或碳纤维等方式加固，同时也可根据实际装卸情况采取限载等措施[5]。
（5）灌浆过程中，发现冒浆、漏浆、应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量间歇灌浆等方法进行处理；
灌浆过程中发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可以同时进行灌浆，应一泵灌一孔。否则应将串浆孔用塞塞住，待灌浆孔灌浆结束后，串浆孔再行扫孔、冲洗，而后继续钻进和灌浆[6]。
综上所述，文章以实际工程为案例，分析了重力式码头基床改造的方法。由于在实际工程改造期间，设计方案需要同时兼顾着码头运营的需要，因此本次码头改造在尽可能小地影响码头前沿靠泊的原则下，采用基床灌浆对原基床进行加固，能更好地适应码头升级改造施工工期的需求。
此外还应定期检测码头的施工情况，及时发现异常情况并采取相应的安全处理措施，保证码头改造的施工质量。在施工期间也应加强与码头运营的协调配合，合理安排船舶靠泊及卸船作业，将施工对运营影响降至最低。
猜你喜欢系缆抛石基床30万t级油船靠泊过程实测系缆力统计分析水道港口(2022年1期)2022-05-18重力式码头基槽开挖及抛石基床设计优化港工技术(2021年4期)2021-08-25填土容重对中低速磁浮基床厚度影响分析铁道建筑技术(2021年4期)2021-07-21路基基床表层级配碎石施工技术建材发展导向(2021年9期)2021-07-16两种新型抛石护岸工艺在深水区应用效果对比*水运工程(2020年10期)2020-11-11三峡船闸浮式系缆桩系泊安全性分析及实船试验船海工程(2018年1期)2018-03-01蒙内铁路路基基床A料填筑施工技术中国港湾建设(2017年11期)2017-12-19沉箱抛石基床整平施工技术中国港湾建设(2017年11期)2017-12-19抛石堤坝稳定性试验交通科学与工程(2014年1期)2014-02-27纤维系缆动刚度特性研究船舶(2014年2期)2014-01-04
