沿海某重力式码头检测与安全性评估

张素杰，赵冰，杨献鹏，韩锋，郑玉洁

（1．青岛实华原油码头有限公司，山东 青岛 266400；2．山东科技大学，山东 青岛 266590）

1 概述

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。其结构具有抗冻性和抗冰性强、承载力大、装卸工艺适应性强、施工维护简单等特点。但随着码头结构使用年限的增加，码头受自身老化、环境腐蚀、超能力（等级）作业等影响会产生不同程度的损伤。为保证码头生产和安全，排除码头和引桥等结构的安全隐患，需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。本文结合沿海某重力式码头结构物的工程实例以及国内的一些研究成果开展检测评估，为码头后期的维修加固提供依据。

本次检测评估工程为沿海某30 万吨级原油码头，码头布置型式为“蝶式”，引桥长852m，泊位长度为520m，采用重力墩式结构。码头前沿底标髙-26.2m。工程于2006年1月开工建设，2007年3月投入试运行。

2 码头结构的整体变形与变位测量

2.1 码头结构的水平位移测量

水平位移监测首先采用GPS 静态测量的方法，施测出基准点及工作基点的点位坐标，然后使用全站仪采用极坐标法施测出变形监测点点位坐标。2017～2021年连续五年对码头进行了水平位移测量，均匀选取6 处码头系缆墩、靠船墩作为监测点，测量结果见表1。从表中数据可以看出，码头东西方向最大位移发生在Y308-1 点（位于4#靠船墩），2017年至2021年累计向东位移16.3mm；码头南北方向最大位移发生在Y310点（位于6#系缆墩），2017年至2021年累计向北位移10.4mm。

表1 码头水平位移测量结果

备注：东西方向正值表示向西位移，负值表示向东位移；南北方向正值表示向南位移，负值表示向北位移。

2.2 码头结构的倾斜测量

码头竖向倾斜采用JTM-U6000IA 型倾角仪进行测量，直接测量码头竖向倾斜角度。测量结果表明，码头结构垂直度基本满足要求。具体检测结果见表2。

表2 码头倾斜检测结果

备注：东西方向正值向西，负值向东；南北方向正值向北，负值向南。

3 安全性评估

3.1 码头结构抗倾稳定性和抗滑稳定性验算

按照《码头结构设计规范》要求，沿墩底面、墩身各水平缝和墩底面进行抗滑稳定性验算，对墩底面和墩身各水平缝及齿缝计算面前趾进行抗倾稳定性计算;按《码头结构设计规范》和《水运工程地基设计规范》要求，基床和地基承载力验算；按《水运工程混凝土结构设计规范》要求，对沉箱底板承载力和裂缝进行验算，并对结构构件安全性进行分级。最不利工况下对重力墩计算各项结果见表3、表4。

表3 抗滑、抗倾稳定性及基床承载力验算结果

表4 沉箱验算结果

该沉箱配筋在承载能力极限状态和正常使用极限状态下均满足规范要求。

3.2 码头人行钢栈桥计算

本次计算采用大型通用有限元程序Midas-civil 进行建模，杆件结点按刚结处理，荷载的施加为均布荷载。

3．2．1 强度计算

经计算，钢栈桥在各种计算情况下，各构件的最大应力值为：系缆通道桥端横梁最大组合应力329.7N/mm，大于允许应力215N/mm，不满足要求；其他构件最大组合应力211.3N/mm，大于允许应力310N/mm，满足要求。

图1 钢栈桥最大组合应力

3．2．2 栈桥变形

满负荷工作状态下，跨中最大竖向位移为101mm，小于挠度限值125mm，满足要求。变形情况见图2。

图2 钢栈桥位移变形图

3.3 码头结构安全性评估结果

根据《水运工程水工建筑物检测与评估技术规范》，重力式码头安全性评估应分别评估所列验算项目的等级，取最低一级作为评估单元的安全性评估等级。综合码头复核计算结果和安全性评估分级标准，码头结构的安全性评估等级及处理建议如表5。

表5 结构安全性等级和处理要求

钢栈桥安全性等级为A 级，未腐蚀状态下，栈桥主桥应力及变形在悬臂结构调整后，人行荷载2kPa 的工况下，满足要求，但外伸人行道部分在桥端部位的应力计算结果不满足规范要求，建议对梁端部位进行适当加强。

4 结论及建议

经现场检测及复核计算，结论与建议如下：

（1）系缆墩、引桥墩的安全性评估综合评定为A级；靠船墩安全性评估综合评定为A 级；工作平台墩安全性评估综合评定为A 级。

（2）钢栈桥安全性等级为A 级，未腐蚀状态下，在满负荷工作状态下35.5m 和63.9m 栈桥能满足正常使用要求；88m 栈桥主桥应力及变形在悬臂结构调整后，人行荷载2kPa 的工况下，满足要求，但外伸人行道部分在桥端部位的应力计算结果不满足规范要求，建议对梁端部位进行适当加强。

（3）建议根据《港口设施维护技术规范》（JTS 310-2013）的相关要求，加强对港口设施的检查和维护，保持港口设施处于良好技术状态。