馮光華，許應(yīng)杰

(中交四航局第一工程有限公司，廣東 廣州 510310)

對于老碼頭，最初設(shè)計時參考的規(guī)范和載荷值往往無法滿足現(xiàn)代遠(yuǎn)洋船舶的靠泊需求。特別是一些老碼頭的樁基礎(chǔ)經(jīng)過風(fēng)、浪、流腐蝕甚至運(yùn)營船舶的撞擊，往往存在較多樁身裂縫、樁頭爆裂甚至漏筋現(xiàn)象；梁、板結(jié)構(gòu)也常在碼頭上部運(yùn)營車輛作用下，結(jié)構(gòu)件破損和老化。上述現(xiàn)象常常導(dǎo)致老碼頭存在較大結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險。為增加裝卸能力，需要對老碼頭進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造升級[1]。國內(nèi)外的同行對于不同結(jié)構(gòu)形式的老碼頭升級改造工作做了大量的工程實踐[2-5]。業(yè)界對于老碼頭的升級改造，往往采用維修加固結(jié)構(gòu)件、拆掉原有舊碼頭并原址重建、保持原有碼頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行海側(cè)擴(kuò)建3種方式[6-10]。對于保持重力式老碼頭結(jié)構(gòu)，同時在海側(cè)和陸側(cè)進(jìn)行改、擴(kuò)建設(shè)計，并在同一剖面上采用高樁承臺結(jié)構(gòu)、高樁梁板式結(jié)構(gòu)以及高樁懸臂承臺結(jié)構(gòu)互相連接形成改擴(kuò)建的工程，可參考的工程案例較為少見。

1 工程概況

項目位于坦桑尼亞達(dá)累斯薩拉姆港，共升級改造施工8個泊位和2個堆場，其中1#～3#泊位為原有重力式方塊碼頭升級改造、4#～7#泊位為原有高樁梁板式碼頭升級改造、RORO泊位為新建高樁梁板式碼頭結(jié)構(gòu)。3#～4#泊位交接位置原有泊位為重力式結(jié)構(gòu)和高樁反梁大板結(jié)構(gòu)，建于20世紀(jì)60年代，結(jié)構(gòu)剖面見圖1。海側(cè)部分為重力式方塊，下方為拋石棱體層；陸側(cè)部分為高樁梁板式結(jié)構(gòu)，舊碼頭面層上設(shè)置反梁，反梁之間填充珊瑚碎石料，樁基礎(chǔ)為六角形混凝土樁，約有35%方樁存在明顯的縱向裂縫、外表混凝土剝落、漏筋現(xiàn)象，圖2為部分六角形樁樁頂照片。構(gòu)件的結(jié)構(gòu)安全無法得到保證，須進(jìn)行升級改造。

圖1 既有碼頭結(jié)構(gòu)剖面

圖2 既有六角形樁樁頂裂縫

2 重力式老碼頭升級改造設(shè)計要點

2.1 結(jié)構(gòu)布置

老碼頭改擴(kuò)建結(jié)構(gòu)剖面見圖3。

圖3 新建結(jié)構(gòu)剖面

保留原有重力式舊碼頭結(jié)構(gòu)及下方拋石棱體，海側(cè)部分舊護(hù)舷及舊護(hù)舷擋板樁拆除后進(jìn)行拓建，拓建部分采用高樁承臺結(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ)為PHC樁，基樁穿透拋石棱體結(jié)構(gòu)，海側(cè)高樁承臺結(jié)構(gòu)與重力式舊碼頭結(jié)構(gòu)采用過渡板連接，設(shè)置泡沫板作為緩沖墊。

陸側(cè)部分采用懸臂高樁承臺結(jié)構(gòu)，其承臺結(jié)構(gòu)與重力式舊碼頭結(jié)構(gòu)之間存在10 cm懸空縫，上方為陸側(cè)軌道，懸空縫的設(shè)置能避免上方的運(yùn)營荷載作用于重力式舊碼頭結(jié)構(gòu)上，保證舊碼頭結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。采用灌注樁作為樁基礎(chǔ)，重力式舊碼頭結(jié)構(gòu)海側(cè)及陸側(cè)部分刨除部分面層后與新結(jié)構(gòu)連接，刨除部分呈L形。

陸側(cè)最遠(yuǎn)部分為高樁梁板式結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆面板、設(shè)置縱橫梁、保留原有的3層拋石護(hù)岸結(jié)構(gòu)，高樁梁板式結(jié)構(gòu)陸側(cè)部分采用混凝土擋墻結(jié)構(gòu)，其間設(shè)置過渡板接岸，高樁梁板結(jié)構(gòu)能節(jié)省混凝土及鋼材用量、節(jié)省施工成本。

陸側(cè)部分的懸臂承臺結(jié)構(gòu)與高樁梁板式結(jié)構(gòu)采用灌注樁作為樁基礎(chǔ)，均為直樁，懸臂承臺結(jié)構(gòu)在鋼軌下方的側(cè)壁設(shè)置UPVC排水管，將面層雨水排至碼頭下方，每10 m設(shè)置1組排水管。擋墻海側(cè)的過渡板板間縫作為排水通道，其寬度為2 cm。

2.2 樁基礎(chǔ)布置

海側(cè)部分的樁基礎(chǔ)為PHC樁，樁徑為1 000 mm，同一剖面上3排基樁，錯位布置，海側(cè)部分為一對叉樁，俯樁斜率為1:8，仰樁斜率為1:6，均帶12°扭角，叉樁之間中心距為5 896 mm，叉樁與直樁中心距為3 028 mm，見圖4。錯位布置能使PHC樁不產(chǎn)生碰樁而沉樁較深，帶扭角的叉樁能抵抗較強(qiáng)水平荷載。先沉樁、后進(jìn)行下部拋石棱體疏浚作業(yè)。

圖4 海側(cè)結(jié)構(gòu)PHC樁平面布置(單位：mm)

陸側(cè)部分的樁基礎(chǔ)為灌注樁，其平面布置見圖5，軌道樁樁徑為1 200 mm，其余部分基樁樁徑均為1 000 mm，軌道樁和其他排架基樁采用錯位布置，結(jié)構(gòu)的梁板布置見圖6。

圖5 陸側(cè)灌注樁平面布置(單位：mm)

圖6 梁板布置

3 重力式老碼頭升級改造施工要點

3.1 不同結(jié)構(gòu)施工支撐體系布設(shè)

海側(cè)部分承臺結(jié)構(gòu)采用鋼抱箍作為支撐點，上設(shè)型鋼、木枋和木模板作為支撐體系，見圖7。

圖7 不同結(jié)構(gòu)施工支撐體系布設(shè)

陸側(cè)部分的懸臂承臺結(jié)構(gòu)以及部分高樁梁板式結(jié)構(gòu)采用鋼牛腿，牛腿下方支撐型鋼、牛腿上方放置型鋼作為卸荷塊，木枋和木模板作為支撐體系，并在高樁承臺結(jié)構(gòu)中埋設(shè)預(yù)埋管支撐拆卸通道。拆卸支撐體系時，將鋼絲繩垂入支撐體系預(yù)埋管中，并纏繞在支撐主型鋼上，人工敲掉卸荷塊后，將上方的木模板、木枋逐層抽離，最后割掉鋼牛腿，完成支撐體系拆卸。

陸側(cè)軌道下方高樁承臺結(jié)構(gòu)存在10 cm懸空縫，施工過程中采用砂墊層鋪設(shè)在舊結(jié)構(gòu)上，鋪設(shè)木模板作為底模澆筑上方的高樁承臺結(jié)構(gòu)混凝土，混凝土澆筑完畢后，采用水槍將填充砂墊層掏空，形成上方的懸臂高樁承臺結(jié)構(gòu)。

陸側(cè)最遠(yuǎn)部分因傳統(tǒng)的支撐牛腿和抱箍的形式需要將原有的護(hù)岸結(jié)構(gòu)掏空一部分后方可進(jìn)行支撐體系的安裝，見圖8。因縱梁梁格、擋墻形成封閉空間，在澆筑上方混凝土后無法將支撐體系完全拆除。此部分的支撐體系在既有護(hù)岸結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，作為陸側(cè)灌注樁和后縱梁的底模，見圖9。此方法能大大節(jié)省施工時間，施工完畢后雜填土底?？梢宰鳛樽o(hù)岸結(jié)構(gòu)的永久性部分。

圖8 陸側(cè)部分結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)支撐體系布置(高程：m；尺寸：mm)

圖9 陸側(cè)部分結(jié)構(gòu)雜填土底模支撐體系(高程：m；尺寸：mm)

3.2 既有老碼頭拆除及灌注樁施工平臺

既有老碼頭陸側(cè)部分是高樁梁板式結(jié)構(gòu)，剖面見圖10。拆除順序從上至下，將上部的混凝土面層、反梁、珊瑚碎石填充料拆除并清走后，混凝土面板作為灌注樁施工平臺，支撐旋挖鉆機(jī)、自卸車、吊機(jī)、挖機(jī)等設(shè)備作業(yè)。實測舊碼頭面板混凝土強(qiáng)度值為39.9～41.4 MPa。

圖10 既有老碼頭結(jié)構(gòu)剖面

在混凝土面板上劃分好正方形區(qū)域的4個角點上和距角點20 cm位置用潛孔鉆鉆開6個孔(圖11)，4個切割孔和2個吊裝孔，切割孔對稱布置，以保證吊裝時平穩(wěn)。切割后正方形孔洞邊長比灌注樁的鋼護(hù)筒直徑大約20 cm，混凝土面板切割之前，將面板穿鋼絲繩用吊車帶勁穩(wěn)住，以防止面板掉入海中，用繩鋸沿墨斗彈出的線切割面板。利用既有混凝土面板作為灌注樁施工平臺，圖12為鋼護(hù)筒施工后照片。

圖11 混凝土面板的孔洞布設(shè)

圖12 鋼護(hù)筒施工完成

舊結(jié)構(gòu)混凝土面板的厚度為40 cm，在后續(xù)的施工中證明，其開設(shè)孔洞后，即使是已經(jīng)使用60 a的混凝土面板仍能支撐灌注樁施工需要的各種機(jī)械設(shè)備，且無明顯裂縫。灌注樁施工完畢后，采用液壓破碎錘和長臂鉤機(jī)對既有混凝土面板及下方六角形混凝土樁進(jìn)行破碎拆除施工。

4 結(jié)論

1)提出了一種重力式老碼頭改擴(kuò)建設(shè)計方案，充分利用原有重力式舊碼頭及護(hù)岸結(jié)構(gòu)，能縮短施工周期、節(jié)省成本。

2)提出了一種混合結(jié)構(gòu)施工支撐體系布設(shè)方法，雜填土底模能充分利用原有護(hù)岸結(jié)構(gòu)，免拆除底模施工，節(jié)省支撐體系周轉(zhuǎn)材料的消耗。

3)對舊碼頭混凝土面板進(jìn)行孔洞切割，并利用該面板作為灌注樁施工的平臺，在灌注樁施工完畢后拆除剩余的舊碼頭結(jié)構(gòu)以進(jìn)行新建碼頭施工，施工進(jìn)度和施工安全都得到有效保障。