船舶撞击码头栈桥后的应急检测

陈 杰

（浙江浙交检测技术有限公司,浙江 杭州 310005）

0 引言

受限于岸线水深条件，部分码头必须建设在离岸线较远的深水区，后方通过长栈桥连接陆域。高桩梁板式结构易损坏且难以修复，但片面地提高结构的安全水平会大幅提高结构的造价[1]，故部分长栈桥在靠近码头平台区段设置有防撞设施，考虑造价及特殊事件发生概率等因素，后方区段一般不设置防撞设施。随着水运行业的发展，港口步向大型化、深水化[2]，进出港船舶数量激增，船舶撞击水工建筑物的事故时有发生。该文以沿海某散货码头栈桥被离港船舶意外撞击后的应急检测为案例，对此类事故应急检测的检测内容、方法和基本程序等进行了重点阐述，成果可为类似检测项目提供参考。

1 工程概况

沿海某散货码头为高桩梁板式结构，后方栈桥长893 m，宽13.5 m，高桩梁板式结构，包括交通通道和皮带机通道。其中，皮带机通道宽4 m，设有2条输梁皮带机，交通通道宽9.5 m。栈桥下部结构采用桩基+帽梁结构，其中桩基采用600 mm×600 mm预应力混凝土方桩，每个排架4根，上部结构采用20 m预应力空心板简支结构，皮带机通道的上部结构采用钢支架。栈桥典型断面图见图1。

图1 栈桥典型断面图

2 栈桥受损概况

1艘5.5 万t的散货船满载后在两艘拖轮协助下进行离港作业，货船在离港过程中受潮流影响失控，多次横向直接撞击码头栈桥东侧，造成栈桥结构局部受损。经现场初步检查，栈桥13#、18#排架结构有明显纵向位移（向码头平台侧），栈桥多跨东侧护轮坎撞击破损严重，上部护栏与皮带机顶棚大面积严重变形破坏。受撞栈桥排架编号及方位描述见图2。

图2 受撞栈桥排架编号及方位描述示意图

根据《水运工程水工建筑物检测与评估技术规范》（JTS 304—2019）[3]要求，当建筑物出现影响其安全使用的变形、位移、裂缝、破损和耐久性损伤等或偶发事故影响导致建筑物局部受损时，应对建筑物进行安全性和适用性评估。为明确栈桥受损情况，分析缺损对结构物造成的不良影响，为后续评估和修复加固工作提供技术数据及参考，需对栈桥进行全面科学的应急检测。

3 检测范围及检测内容

通过了解事故经过和现场查看等方式，会同业主、船方、设计单位及检测单位共同研究确定检测范围：

（1）对栈桥9#～24#排架上部构件，包括帽梁、预应力空心板、面层和钢支架等进行检测，采用目测普查和检测仪器对撞击开裂的裂缝长度、宽度、深度、走向等，混凝土撞击剥落的面积与部位等进行描述、测量和记录。

（2）对栈桥18#～21#排架中的桩基进行完整性抽检，对13#、18#排架的所有桩基进行完整性检测，并采用潜水员水下探摸和水下录像的方法进行水下构件的重点检测。

4 受损检测结果

检测采用普查与重点调查相结合的方式，外观普查以接近构件表面目测检查为主，桩基完整性及结构变形等特殊检测采用桩基动测仪、全站仪等量测方式进行。经事故发生过程及栈桥受损情况调查，明确该次船舶意外撞击主要发生在两个区域：13#排架和18#～21排架东侧区域。

4.1 桩基

4.1.1 外观检查

13#排架1～4#桩，18#排架1～4#桩共计8根桩从桩顶以下至水面以上桩身存在严重缺陷，可见多条明显斜向结构性裂缝，裂缝较密集且呈规律分布，桩身裂缝形状及分布见图3，其中最大裂缝宽度为2.80 mm，缝宽超过规范限值，部分裂缝已贯穿，已对其承载能力造成严重影响。其余抽检桩水上检查及水下探摸均未发现有断桩等严重病害发生。

图3 桩身斜向裂缝

4.1.2 桩身完整性

因该项目为既有结构，故采用《水运工程地基基础试验检测技术规程》（JTS 237—2017）[4]推荐的在桩身侧面切割测试面以安装传感器和施加竖向激振的方法进行低应变检测。桩身完整性评价标准见表1，除13#排架1～4#桩和18#排架1～4#桩被判定为Ⅳ类桩外，其余受检桩低应变检测波形无异常反射、波振幅谱线分布正常，混凝土波速处于正常范围，均为Ⅰ类桩。

表1 桩身完整性评价标准

4.2 帽梁

13#排架帽梁东侧端头破损开裂，L=1.6 m，下部立柱有多处混凝土剥落、露筋；18#排架帽梁南北侧面出现了多条竖向裂缝，裂缝最大宽度为0.37 mm，实测最大缝深为89 mm，且两侧面竖向裂缝位置有较好的相关性，其中个别裂缝已从两侧延伸贯通至帽梁底，见图4。

图4 18#排架帽梁裂缝

通过测量空心板于帽梁顶搁置长度以判断排架位移情况，从表2测量结果可知，13#、18#排架受撞击引起了较大纵桥向位移，由于受直接撞击的东侧端纵桥向位移较大，而未受撞击的西侧端纵桥向位移较小，排架在水平方向产生了相对的扭转现象。空心板于帽梁墩顶搁置长度测量示意图见图5。

图5 墩顶搁置长度测量示意图

表2 排架纵桥向位移检测结果

4.3 桥面板及面层

检测区域内空心板未见明显破损，梁板间未发现明显错台，因排架位移，部分支座剪切破坏或脱空，13#排架及21#排架墩顶面层存在横向通长开裂。

4.4 钢支架

受限于现场检测条件，无法直接将棱镜安装于支架立柱顶底测点，故通过免棱镜测量方法测量主要受损区域皮带机钢架立柱倾斜度。由钢支架立柱竖直度测量结果可知，位于23#～24#排架之间的5#立柱，倾斜变形严重。

5 结论与建议

5.1 结论

通过检测确定栈桥事故主要受损构件为13#与18#排架下部结构，上部梁板损伤较小，23～24#排架间钢支架5#立柱有明显变形。由于船舶的直接撞击和挤靠能量较大，13#、18#排架出现了较大纵桥向位移，同时因为排架东西两端所受荷载大小差异明显，帽梁与桩基整体产生了位移及相对扭转，由于桩顶区域受到帽梁的固结约束，导致该位置刚性约束最强，产生了超出桩顶区域承载能力的局部应力作用，从而导致13#、18#排架桩基形成了对应的斜向受力裂缝，缝宽已超过规范限值，部分裂缝已贯穿，已影响栈桥整体安全性和耐久性，需立即开展修复加固工作。

5.2 建议

根据栈桥受损程度和码头实际运营情况，制定科学合理的修复方案，建议设置临时钢支撑，保证栈桥修复期间的结构安全，后续加固改造对13#、18#排架受损桩基不再利用，推荐在受损排架两侧重新打桩并浇筑帽梁。

6 结语

船舶意外撞击会造成水工结构的破坏损伤，影响结构的整体稳定性及局部强度，特别严重时将降低结构的安全系数、缩短码头使用年限，同时也会影响港口正常作业，造成大量的人身安全和财产损失[5]。船舶撞击水工建筑物导致的损伤主要包括撞击荷载直接引起的裂缝以及撞击后结构局部位移变形导致的应力重分布而产生的间接开裂[6]。在船舶意外撞击事件发生后，需立即开展应急检测，确定合理的检测范围，制定科学的检测方案，准确评估结构物受损情况，为后续结构物的加固修复提供科学依据[7]。该实例可为发生类似事件的水工建筑物的应急检测提供参考。