八所港钢板桩码头结构改造设计的技术分析

　1.引言
　　八所港是我国西南港口群的重要港口之一，其老港区钢板桩码头原是日本帝国主义侵华时期为掠夺海南岛矿产资源所建，自1957年以来已进行了多次修复与改造，其钢板桩结构已超过使用寿命，部分腐蚀严重，存在较大安全隐患，更难以满足八所港船舶大型化的要求，制约了八所港老港区的发展。老港区钢板桩码头的改造，使得4个1万吨级码头结构升级为3.5万吨级结构，工期短，投资少，见效快，既改善了码头运营条件，满足运输生产的需要，又符合港口资源节约，内部挖潜的发展战略。项目的成功设计与实施，为类似项目积累了经验。
　　2.工程概况   本文由wWW. 提供，第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及发表论文服务，欢迎光临
　　2.1原有泊位情况
　　八所港老港区共有6个万吨级以上泊位，由东西两突堤及北防波堤合抱而成，平面布置整体为烟斗状，港池处于半封闭状态，其中1#～4#泊位为钢板桩结构形式，5#～6#泊位为重力式结构，各个泊位分布情况详见表1和图1。
　　1#、2#泊位为1万吨级散货（铁矿石专用）泊位，建于1957年，是在原日本人的码头结构上加固修复建成的，码头面高程4.0m，码头前沿底标高为-9.0m，均为单锚钢板桩结构，钢板桩底标高-11.4～-14.0m。
　　3#泊位建于1986年，为前板桩高桩承台结构，码头面标高为4.14m，前沿底标高为-9.0m，钢板桩底标高-13.0m。高桩承台总宽度为8.0m，钢板桩后方有一排直桩和一对叉桩，叉桩斜度为3：1，桩的纵向间距为1.4m。
　　4#泊位于1986年修复改造建成，设计水深-9.0m，钢板桩型号为FSP-ⅤL钢板桩，钢板桩后方设有钢拉杆和锚碇板。钢板桩桩尖标高为-18.8m，钢板桩的入土深度为8.0m。
　　2.2钢板桩腐蚀情况
　　通过对钢板桩及锚碇结构进行腐蚀调查和检测，发现个别泊位有水下钢板桩锁口脱开和水下钢板桩破损情况，破损处的后方堆场有塌陷，港池泥面有沙石堆积；整体上钢板桩无大的变形和异位现象，整个钢板桩表面为海生物所覆盖，局部铲除海生物后，在钢板桩表面有一定厚度的锈蚀产物，未发现钢板桩有破损现象。钢板桩在不同部位的腐蚀情况详见表2。
　　锚锭结构长期掩埋在砂土中，受腐蚀介质影响小，没有发生明显变化。锚锭板无明显异位，表面无破损、无开裂；钢拉杆的化学成分近似于我国的35号钢，钢拉杆、铰接件、紧固件表面涂层基本完好，无明显锈迹、锈坑，断面未发生减少。检测结果认为锚锭板可继续使用或改作它用，钢拉杆、铰接件、紧固件重新处理和采取防腐蚀措施后可继续使用。
　　2.3水文和地质
　　2.3.1潮汐
　　八所海区潮汐属正规日潮型。潮汐潮位特征值（以下潮位值均为当地理论最低潮面起算）：
　　最高潮位3.46m，最低潮位-0.21m，平均高潮位2.28m，平均低潮位0.80m，平均海平面1.45m，最大潮差3.40m，平均潮差1.48m。
　　2.3.2设计水位
　　设计高水位（高潮位10%）2.74m，设计低水位（低潮位90%）0.52m，极端高水位（50年一遇）3.53m，极端低水位（50年一遇）-0.33m。
　　2.3.3潮流
　　根据有关资料，该海区为正规日潮流，潮流流向为往复流。八所海区的最大涨、落潮流速都出现在高潮前、后3小时左右。落潮流速大于涨潮流速，表层流速大于底层流速。港外涨潮流向为东北，流速0.8节，落潮流向为西南，最大流速为3节。
　　2.3.4波浪
　　由实测资料分析， 本海区以风浪为主，夏半年（4～8月），常浪向为SW，SSW，频率分别为16.62和13.84%，冬半年（9月～3月），常浪向为NW，N和NNW，频率分别为12.15%、11.30%和10.87%。从长期的实测资料分析，偏N向为强浪向。
　　2.3.5工程地质条件
　　本工程港池、码头区内钻孔所揭露的场地土从上至下可划分为9个岩性单元层，即填土、珊瑚礁、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粗砂、-1粉质粘土、粉土、粉质粘土、粉质粘土、-1粉土及粘土。
　　3.改造设计的重点难点
　　该工程系旧码头结构改造工程，由于历史原因，港池水域狭窄、后方陆域现有设施较多及各个泊位结构破损情况复杂。另外，项目实施期间确保其相邻泊位安全正常装卸作业，改造设计的重点难点如下：
　　1）八所港老港区港池水域狭窄，改造设计选用结构应避免码头前沿线突出侵占较多水域，且确保码头改造后原有装卸机械能正常作业。
　　2）改造设计中应根据钢板桩结构的现状及腐蚀情况有效利用原有结构的受力体系，在确保改造后码头主体结构安全的前提下充分发挥原结构体系的余热，节约投资。
　　3）由于后方陆域现有设施多、场地狭窄，改造设计方案应避免大拆大建，并采取措施对原有结构进行保护。
　　4）码头结构改造施工期间避免影响港内其它泊位的正常作业，施工条件限制较多，难以利用大型船机施工。　　4.结构改造方案
　　八所港钢板桩码头经过不同时期的修复及改造后各个泊位主体结构各不相同，但均为万吨级泊位，码头前沿水深-9.0m，本次改造拟将码头前沿水深挖深至-12.0m，以适应3.5万吨级船舶的靠泊要求。
　　为此在设计中进行了多种结构方案的比选工作，其中考虑过在原有钢板桩结构后方采用遮帘式板桩结构型式或在原有钢板桩前沿布设高桩梁板结构，但原有钢板桩长度不够，且已腐蚀、破损严重。经比较认为，根据钢板桩结构的腐蚀情况、结构检测结果及地质资料分析，采用新钢板桩“外包”原主体结构的选型，即旧钢板桩结构协调组合、共同工作，又避免前沿线占用较多水域，满足浚深后码头靠泊3.5万吨级船舶的使用需要。各泊位技术改造方案相同之处是均凿除原有胸墙，浇注新的胸墙并与原有胸墙连接在一起，在新旧钢板桩之间填充C20素砼，安装新CY型橡胶护舷及系船柱。不同之处如下：
　　1）1#泊位。在原有钢板桩前沿布置一排FSP-V1型组合钢板桩，桩底标高-21.0m，设置新的拉杆Φ80，间距2m，保留原有码头结构和拉杆Φ60不变。由于新增后方锚碇结构位置靠近矿架基础，为保护原有矿架基础，锚碇结构采用连续灌注排桩锚碇结构。
　　2）2#泊位。在原有1#泊位53.1m段，钢板桩前沿布置一排FSP-V1型组合钢板桩，原有2#泊位184.9m段，钢板桩前沿布置一排FSP-V1型钢板桩，桩底标高均为-21.0m，设置新的拉杆Φ80，间距2m，保留原有码头结构和拉杆Φ60不变；码头前沿与1#泊位拉平 。锚碇结构采用连续灌注排桩锚碇结构，南端45m段没有矿架基础，锚碇结构采用锚碇墙锚碇结构。
　　3）3#泊位。在原有钢板桩前沿间隔10m（安装护舷位置），布置4根加强支撑FSP-V1型钢板桩，桩底标高-21.0m，不设拉杆，利用原有的钢筋混凝土卸荷减载承台，承台宽8m，底下有三排钢筋混凝土预应力方桩，第一排为直桩，第二、三排为一对叉桩，仅在与4#泊位相接处增设部分新拉杆。
　　4）4#泊位。对原3#泊位69.5m段和水深仅-4.0m的小船泊位47.5m段，在原有钢板桩前沿布置一排FSP-V1型组合钢板桩，桩底标高-21.0m，利用原有码头结构并接长原有的拉杆Φ80，间距2m，同时在后方新建锚碇墙；对原4#泊位长度145.1m段，在原有钢板桩前沿布置一排FSP-V1型钢板桩，桩底标高为-21.0m，利用原有码头结构并接长原有的拉杆Φ90，间距2m，同时在后方新建锚碇墙，形成双锚碇墙。
　　5.技术改造设计创新
　　码头结构改造有别于新建码头，这是由于老旧码头在耐久性、结构安全性和码头前沿水深等方面对其技术改造构成一定制约，因而采用的技术针对性比较强。
　　1）创新性地提出了码头主体新旧协调组合共同工作的改造思路，充分利用原有结构的整体受力体系，不大拆大建，各泊位因地制宜、各具特色，在确保满足使用要求、结构安全可靠的前提下，实现了改造工程量最小、工期最短，投资最省的改造目标。
　　各泊位的技术改造设计，均考虑了充分利用原有码头结构体系受荷能力，根据各泊位的结构特点，有针对性的进行结构优化，实现新旧结构组合体系承载能力和抗腐蚀的协调性，降低工程投资。
　　2）采用独特的修补技术，很好地解决了3#泊位原有钢板桩的破损，可为类似工程提供成功的经验。3#泊位钢板桩破损位置共有4处，本次设计修复结合3#泊位的改造结构方案。由于3#泊位是间隔钢板桩布置，根据现场实际情况调整靠近破损位置的原设计间隔板桩墙的位置，根据破损洞口大小适当增加钢板桩墙长度，使之能遮挡破损旧钢板桩洞口，再在板桩墙两侧用槽钢封堵（槽钢沉入港池入土1m），新旧钢板桩之间加固后使用土工布作为模袋，灌注水下膨胀混凝土至新建胸墙底部标高处。灌注水下混凝土需严格按照现行相关规范执行，避免出现混凝土离析现象。
　　3）针对性的防腐处理方法很好地解决了不同腐蚀程度或钢板桩不同部位的防腐问题，可为类似工程提供参考。
　　根据钢板桩的腐蚀特点及腐蚀调查检测情况，针对钢板桩不同的区域部位采用不同的防腐处理方法：水位变动区采用重防腐涂层+牺牲阳极阴极保护；水下区和泥下区均采用牺牲阳极阴极保护；其中，3#泊位由于钢板桩分布较孤立，数量较少，且与原有钢板桩有电连接，采用牺牲阳极阴极保护不太适宜，因而采用内外表面涂层保护的处理方法。
　　6.结语   本文由wWW. 提供，第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及发表论文服务，欢迎光临
　　根据该工程技术的特点，在保持原有泊位功能不变的基础上，遵循科学合理、安全可靠、技术先进、施工方便及经济适宜的原则，边生产边施工，尽量利用原有码头设施，降低工程造价。采用一些富有针对性和创新性的技术方法，较好地解决了升级改造中的几个技术难题，确保了项目施工期的安全与生产的平稳过渡，达到了升级改造的目的。目前该工程已投入使用几年，并通过了竣工验收，经过这几年的使用证明，该工程采用这种升级改造技术是成功的，对类似工程项目建设具有重要的参考意义。
　　参考文献：
　　板桩码头设计与施工规范，人民交通出版社.2009.1.
　　邱驹.港工建筑物，天津大学出版社.2002.10.
　　刘永绣.板桩和地下墙码头的设计理论和方法，人民交通出版社.2006.
　　八所港1#～4#泊位改造工程初步设计报告.2008.1.

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