宝龙3000 吨级石化码头工程升级改造技术

■曾佑荣

(福建省交通规划设计院， 福州 350004)

1 前言

经过多年的高速发展后， 我国港口现存大量的老旧小型高桩码头， 且老旧千吨级左右小型泊位升级停靠中型船舶(3000～5000 吨级) 的现象较为普遍。 与新建泊位相比， 老码头的升级改造能够解决岸线资源紧张，审批手续简单，投资少，见效快等问题。

已进行的高桩码头升级改造多采用 “分离式”，具体方案为新增前方承台或墩台(如天津港老旧码头改造工程和镇江2#～5#泊位加固改造工程等) 或柔性靠船桩簇(如南安新锦江石油化工码头技改工程等)， 这一方式优点是新老结构分工明确，技术上可行，但缺点也不少，如新建构筑物侵占宝贵的水域面积且造价很高、老结构限制使用等。

本文结合实际工程案例， 研究高桩码头的技改方案，对原有整体结构及各个构件承载力进行验算，挖掘原码头的部分潜力， 在原有结构的基础上， 对平面布置、结构形式等提出较为理想合理的技改方案。

2 码头现状及改造要求

本工程原为1000 吨级油码头，采用高桩梁板结构。码头泊位长93m，由2 个平台和2 座系缆墩组成。平台一长14m，宽10m， 排架间距6m， 平台二长30m， 宽10m， 排架间距7m， 码头平台排架基础2 根直桩和1对4：1 的叉桩，每个平台各设4 对纵向叉桩，桩基采用C50 的50cm×50cm 的预应力砼方桩， 桩顶现浇横梁，横梁上搁置预制面板和现浇面层，1#系缆墩尺度为长×宽×高=4m×4m×3m，2#系缆墩尺度为长×宽×高=6m×6m×3m，基础分别由6 根和8 根C50 的50cm×50cm 的预应力砼方桩组成，码头平台和系缆墩桩基持力层均为强风化花岗岩层。码头附属设施主要有D300橡胶护舷、350kN 系船柱。

根据业主需求，拟将现有的1000 吨级油码头提升改造为3000 吨级化工码头，设计代表船型见表1。

表1 设计代表船型

3 技改思路及方案

3.1 平面改造

原1000 吨级码头泊位长度93m， 平台宽度10m，升级改造后码头泊位长度为129m，维持平台宽度不变。本次技改通过增加2 座系缆墩来延长泊位长度，以满足3000 吨级船舶的系缆和安全靠离泊要求， 分别为新1#、新2#系缆墩，尺度均为长×宽×高=5m×4 m×3m。将原有的1#系缆墩改造成靠船墩，改造后的靠船墩尺度为长×宽×高=4 m×7 m×3m；新增一榀排架，使原2个平台合二为一，改造后的平台尺度为57.34 m×10m，满足3000 吨级船舶靠泊、 装卸要求， 维持原有2#系缆墩的现状。改造后的码头平、立面结构见图1。

3.2 水工结构改造

(1)新增灌注桩排架

为增加平台长度，满足靠泊要求，新增平台的排架基础由3 根直径1.0m 钻孔灌注桩组成，桩基持力层为强风化花岗岩，码头上部结构由横梁、桩帽、钢筋混凝土叠合板、磨耗层构成。新增排架的结构断面见图2。

(2)靠船墩改造

图1 码头结构平、立面图

本次技改将原1#系缆墩改造为靠船墩，改造后的靠船墩尺度为长×宽×高＝4m×7m×3m， 顶高程为+8.5m， 桩基采用8 根C50 预应力钢筋砼方桩 (500×500mm)， 其中的6 根系利用原有方桩， 在前沿新增2根直桩，上部现浇混凝土墩台，使之成为整体，共同承载。改造后的靠船墩结构断面见图3。

图2 灌注排架断面图

图3 靠船墩结构断面图

(3)附属设施改造

根据规范规定计算， 设计船型系缆力标准值N=284kN，撞击能为46.01kJ。根据计算结果，原有系船柱可满足要求，无需进行改造。原有的D300H(L=1.5m，吸能为17kJ，反力为442kN)不能满足吸能要求，本次技改采用DA-A300H(L=2.0m， 吸能为52kJ， 反力为412kN)替代原有橡胶护舷。更换后的护舷，具有吸能大，反力小的优势，且无需改造现有的靠船构件。护舷改造利用原D300H 护舷的预埋螺栓，将一块厚35mm、长6400mm 的钢板固定在靠船构件上， 钢板上预留DA-A300H 橡胶护舷螺栓孔， 最后安装新的DAA300H 橡胶护舷。

经对改造后的码头主体结构及靠船墩进行验算，考虑最不利荷载组合作用下，其结构抗力均大于相应的作用效应，技改后的码头结构可满足3000 吨级化学品船的靠泊要求。

4 原系缆墩结构改造方案

原系缆墩通过新增2 根直桩、加大平面尺寸改造成靠船墩。原混凝土墩台需局部切除，然后重新浇筑新的混凝土墩台(断面详见图3)。系缆墩改造成靠船墩时新老混凝土的结合面处理是本次靠船墩改造最大的难点。普遍认为的机理是相对薄弱的界面过渡区的形成，使黏结强度达不到相应整浇混凝土的强度，从而产生更多的附加应力。为防止新老混凝土结合面出现裂缝，本次改造考虑通过增大结合面面积来提高新老混凝土结合力，将原墩台混凝土切割成台阶状，并对切割面进行凿毛处理，由于经过长期的碳化衰老，混凝土在开凿过程中容易脆裂，为防止追求凿毛效果而造成对老混凝土结构的破坏，凿毛的槽深控制在1～1.5cm、槽口宽控制在2.5～3cm。

5 结语

(1)技改方案根据码头现状、现有结构体系的特点及使用要求，合理利用现有的结构及相关构件和设施，最大程度上减少工程量，节约工程投资。经过升级改造后使用效果良好，获得较好的经济效益。

(2)系缆墩改造成靠船墩的大体积混凝土采用切割工艺后，采用增加结合面接触面积、控制凿毛槽宽和槽深的技术方法处理新老混凝土的结合面可以达到良好的效果。

(3)靠船附属设施的改造，合理选用高吸能、低反力的橡胶护舷代替原有的低吸能、高反力的橡胶护舷，既可满足靠泊船舶的吸能要求，又可满足原有靠船构件的受力要求，避免了对旧结构的大拆大建，减少改造投资，并为其它工程的靠船附属设施改造提供一种思路。

[1]孙熙平，阚津，张勇，尹纪龙.老旧高桩码头升级改造技术研究[J].水道港口，2014(4)：165～170.

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[3]华晓敏，周晓春，李增光.镇江港大港港区2#～5#泊位码头结构加固改造工程设计[J].水运工程，2011(10)：71～75.

[4]福建省交通规划设计院.宝龙石化3000 吨级码头工程(原宏展1000吨级码头技改)施工图设计文件[R].福州：福建省交通规划设计院，2010.