重力式码头结构主要检测项目分析

2018-07-04王宏峰

福建交通科技 2018年3期

■王宏峰

（1.福建省交通科学技术研究所；2.福建省公路水运工程重点实验室，福州 350004）

1 引言

重力式码头是我国分布较广，使用较多的一种码头结构形式。其结构坚固耐用，抗冻性和抗冰性良好，能承受较大的地面载荷和船舶载荷，对较大的集中载荷以及码头地面超载和装卸工艺变化适应性强，施工简单、维修费用小。

建国以来，我国的港口建设取得了长足发展，为国民经济的发展做出了重要贡献。然而，我国有很大一部分重力式码头运营时间较长，码头结构由于自身老化、环境腐蚀、超能力（等级）作业等原因产生了不同程度的损伤。随着老旧码头的逐年增多，生产和安全的矛盾也逐渐升级，在抓紧新建码头的同时，根据码头现有实际情况，加大对老旧码头的维修加固和技术改造已刻不容缓。这就迫切要求对码头进行常规性的定期检测，评定码头现有设施的技术状态，为码头后期的技术改造及维修加固提供依据。

本文根据福清核电厂大件码头结构检测项目工程实例，对重力式码头结构检测项目进行分析。

2 工程概况

福清核电厂厂址地貌属闽东南丘陵区前薛半岛，呈舌状分布，走向北东。大件码头位于厂址西侧海陆交接处，该码头为建设规模3000吨级重件泊位1个及相应的配套设施。

该码头为重力式沉箱结构，码头泊位长95m，宽度为40m，码头前沿设计底高程-4.37m（理基，85国家高程为-8.4m），码头上部为现浇砼胸墙，下部为预制沉箱。码头全景如图1所示。

3 主要检测项目及方法

3.1 外观检测

图1 码头全景图

码头构件外观检查主要是通过现场的一些调查了解码头结构目前的状况，包括收集设计和竣工资料、了解施工情况和使用情况，检查结构的外观，掌握结构外观特征，观察缺陷及缺陷所在的位置，为进一步的检测提供基础技术资料。重力式码头结构的外观检查分为水上构件外观检查和水下构件外观检查。

（1）水上部分构件和附属设施的外观损伤情况检查采用目眼观察、裂缝综合测试仪、照相实拍等手段进行外观检查，对存在表面缺陷（裂缝、露筋、混凝土剥离脱落、蜂窝麻面等）、外观破损及老化、腐蚀等现象的构件重点进行描述并予以统计，用钢卷尺测量缺陷尺寸，用读数显微镜测量裂缝宽度，记录缺陷位置，如裂缝的宽度、长度、走向及腐蚀面积等，同时拍摄数码照片。为便于表述及理解，在参考现有设计图纸的基础上，本次检测对码头构件编号及观测视角进行了相应约定，码头平、立面布置如图2所示。

（2）水下结构主要指沉箱结构，需委托有潜水资质单位的潜水员水下探摸结合水下录像的方法进行检查，确定沉箱结构是否损害、倾斜及损坏部位的位置尺寸，并对沉箱间隙及相对错位进行测量。前沿护舷采用目眼观察结合水下探摸录像进行检查，对损坏、裂缝、表面剥落等情况进行检查、测量、拍照。码头断面图如图3所示。

图2 码头平、立面图

图3 码头立面图

3.2 变形变位检测

码头进行变形变位检测主要包括水平位移观测、垂直位移观测。

（1）对码头布控有沉降、位移观测点的情况，采用精密水准仪和全站仪观测原有测点，将观测结果与原有测点坐标比较确定码头的沉降、位移情况。

（2）对码头原控制点已丢失，无法对码头结构物坐标进行测量与设计值对比时，需在码头前沿转角点内、伸缩缝、断面发生变化的两侧等布置监测点，测量各测点的高程及水平位移，并向业主提供相关数据，以方便今后对该码头的沉降和位移做定期检测，确定该码头的变形变位情况。

本工程观测测点布置如图4所示。

3.3 砼构件强度检测

本工程采用回弹仪及碳化深度尺对码头胸墙、混凝土挡浪墙构件进行混凝土强度检测，每个样本测区数为5个，相邻两测区间的间距2m，靠近构件端部或施工缝边缘的测区距离构件端部或施工缝边缘为0.5m。测区选在使回弹仪处于水平方向的混凝土浇筑侧面，表面为清洁、平整、干燥的混凝土原浆面。通过回弹检测，用以确定各种构件的混凝土强度是否与原设计强度相符。

3.4 砼构件碳化深度检测

图4 沉降、位移测点布置图

砼构件碳化深度检测在回弹值测量完毕后，在5个回弹测区内选择3个有代表性的测区进行碳化深度值检测。每个测点测量3次，每次读数精确至0.25mm，取其平均值为该测点的碳化深度值，并精确至0.5mm。所有测点的碳化值的平均值为该样本的碳化深度值，并精确至0.5mm。

3.5 砼构件保护层厚度检测

采用钢筋保护层厚度测定仪对构件的钢筋保护层厚度进行检测。在不同构件上选取具有代表性的区域，利用钢筋保护层测定仪先确定各个构件受力主筋的位置，然后测定钢筋保护层厚度，确定钢筋保护层厚度是否满足规范要求。

测试时，在不同构件上选取3个具有代表性的测区，每个测区包含6根主筋，每根钢筋选取3个测点，利用钢筋保护层测定仪先确定各个构件受力主筋的位置，然后测定钢筋保护层厚度。

3.6 钢筋腐蚀截面面积损失检测

钢筋腐蚀截面面积损失检测测点在不同区域各抽取3个腐蚀严重的构件，每个构件选择2根腐蚀严重的钢筋进行检测。

钢筋腐蚀截面面积损失检测时，应凿除钢筋周围混凝土，除去钢筋表面锈层，用卡尺直接测量钢筋的直径，测量精度不应小于0.1mm。截面损失率由损失的截面积除去原有截面积求得。

3.7 砼构件钢筋锈蚀电位检测

砼构件钢筋锈蚀电位检测时，将待测构件所处区域划分成大气区、浪溅区和水位变动区。按照约定样本抽样的原则，样本容量和测区宜根据混凝土结构所处部位及外观检查的结果确定，每种状况的样本容量为3个，每个样本的测区数为3个。

砼构件钢筋锈蚀情况利用半电池电位法进行检测，该法利用混凝土中钢筋锈蚀的电化学反应引起的电位变化来测定钢筋锈蚀状态。依据外观检查结果在各构件上选取100cm×100cm钢筋锈蚀概率较高的区域进行检测，构件表面以网格形式布置测点，测点纵、横向间距为20cm，共计36个，测点布设详见图5。

图5 钢筋锈蚀电位测点布设图

4 结论

本文以福清核电厂大件码头结构检测项目为背景，对码头外观、沉降、位移和混凝土构件性能进行检测，得出以下主要结论：

（1）经水上构件外观检查，结果表明码头胸墙存在局部轻微破损和露筋；码头面层存在局部轻微裂缝，码头沉箱有局部轻微破损掉块；栏杆、吊机基础轻微破损；钢轨整体外观较为完好，无破损磨耗情况；码头系船柱较为完好；护轮坎有局部轻微破损露筋；码头橡胶护舷缓冲板存在局部掉块现象。

（2）经水下探摸检查，结果表明该码头12个沉箱外壁混凝土结构完好，表面较平整。沉箱与基床连接处完好，沉箱间有3cm至10cm之间的间隙，沉箱下方的基础抛石较平整，与沉箱底部接触良好。没有发现沉箱底部基床有明显冲刷损坏、掏空现象。

（3）经码头变形变位检测，码头前沿整体沉降，沉降平均值为26.7mm，其中沉降值最大为58mm，码头前沿各观测点间最大差异沉降为62mm；面层钢轨有局部沉降及偏位，同一截面两轨高差为1.3mm～4.9mm，水平偏位为-11.9mm～10.6mm。

（4）经构件混凝土强度检测，结果表明码头胸墙混凝土强度推定值大于设计强度等级，判定为合格。

（5）经构件混凝土碳化深度检测，结果表明浪溅区胸墙的碳化深度测定值为3.0mm～4.0mm。

（6）经构件钢筋保护层厚度检测，结果表明码头胸墙保护层厚度合格点率不小于80%，达到规范要求，判定为合格。

（7）经码头钢筋腐蚀截面面积损失检测，结果表明所抽取钢筋截面面积损失率为6.92%～12.09%。

（8）经构件钢筋锈蚀电位检测，结果表明码头胸墙发生钢筋锈蚀的概率小于10%。

（9）根据《港口设施维护技术规范》（JTS 310-2013）对重力式码头港口设施进行技术状态评定，该码头面层技术状态评定为二类（较好），胸墙技术状态评定为二类（较好），沉箱技术状态评定为二类（较好），基床技术状态评定为一类（好），橡胶护舷技术状态评定为二类（较好），系船柱技术状态评定为二类（较好），钢轨技术状态评定为一类（好），护轮坎技术状态评定为二类（较好），栏杆技术状态评定为二类（较好）。