某电厂码头加固改造技术浅析

2024-02-17顾海英

中国水运 2024年1期

顾海英

（浙江浙能温州发电有限公司，浙江温州 325062)

近年来随着货运量的不断增长、航道条件不断改善及航运技术的不断发展，船舶大型化趋势日益明显，越来越多的码头难以适应此发展的靠泊，为适应船舶大型化趋势，提高码头竞争力，不少码头结合自身实际情况对码头进行了升级改造[1]。

温州电厂因四期“上大压小”工程需要，一期、二期煤码头2 个2 万吨级散货泊位加固改造为2 个3.5 万吨级散货泊位，同时码头水工结构按照升级后卸船机荷载进行复核，对不满足要求的构件进行加固，对码头、栈桥破损构件进行修补。为此，本文将重点介绍温州电厂煤码头加固改造工程的情况，并提供码头桩基修复加固典型案例，为今后类似工程建设提供参考。

1 加固改造条件

1.1 工程概况

温州电厂一期卸煤码头于1990 年完工，二期卸煤码头于2000 年完工，两期紧邻呈“一”字，均为2 万吨级散货泊位。

煤码头平台与栈桥呈L 型布置，卸煤码头泊位长度为434m，码头平台宽25m，码头面标高8.42m。其中，一期码头平台长180m，二期码头平台长191m，东端间距34.7m 处布置有一座1000kN 的系缆墩。栈桥分行车道和输煤廊道两部分，行车道宽5 米，输煤廊道宽8 米，排架间距除一跨为3.98 米，其余均为7 米。

煤码头平台结构系高桩梁板式结构，上部构件由轨道梁、横梁、纵梁、水平撑、靠船构件及面板等组成（以下统称上部构件）；桩基均为600mm×600mm 的预应力钢筋混凝土方桩，长度55～60m 不等。目前安装的装卸桥运行轨道为两条QU80 钢轨，轨距16m。

1.2 检测评估结论

为了码头平台加固改造的顺利实施，在前期温州电厂已经委托南京水利科学研究院对码头及栈桥的平台、桩基分别进行了检测评估。码头整体外观基本完好，除个别轨道梁、纵梁和横梁存在竖向裂缝外，其余构件外观未发现明显的混凝土锈胀开裂、混凝土剥离、剥落等腐蚀破损现象；主要混凝土构件的抗压强度基本满足设计要求；预应力方桩检测结果，23 根为Ⅱ类桩，其余为I 类桩；主要混凝土结构的耐久性等级分别为：基桩级A、横梁A 级、轨道梁B 级、纵梁B 级、箱梁B 级、面板A 级。

根据检测评估的结论及相关规范要求，需对B 级的混凝土结构进行及时采取修补措施，同时，根据电厂运行需要的吞吐量预测和靠泊船型预测，码头需满足满载靠泊3.5 万吨级散货船和装卸的使用要求。经结构状态判别，码头整体性能能满足新的使用要求，但个别构件及破损构件须进行维修加固。

2 加固改造技术方案

根据码头结构形式和检测评估报告的结论，以及改造后的使用要求，为保证煤码头的可靠运营，保障温州电厂的用煤需求，本次加固改造的总体思路：一是针对结构破损影响耐久性的部分进行常规性的修复处理；二是针对因码头升级和工艺设备荷载改变而需要加强结构的，采用工作量少、经济的横梁加强法和局部加固改造法[2-3]；三是为减少码头加固改造对码头正常运营的影响，局部加固时尽量不采用施工困难的打入桩，而是选用易施工的钻孔灌注桩且布置在码头后沿，同时考虑整个修复加固工作采用分区分批实施。具体方案如下：

2.1 破损修补方案

（1）对于缺陷位置位于设计泥面以下6m 或以上的Ⅱ类桩桩基拟在缺陷位置上下各2m 范围采用两个半圆形钢套筒内浇筑水下不分散混凝土进行加固。

（2）针对出现裂缝，影响耐久性且耐久性评估为B 级的构件，进行局部修补措施。对于宽度小于0.2mm 的裂缝，采用涂层的方法进行修补；对于宽度为0.2～0.3mm 的竖向裂缝，采用封闭法修补。对于宽度大于0.3mm 的竖向裂缝，采用灌浆法修补[4]。

其中，对于存在一条裂缝时，应进行涂层或封闭方法处理后，在裂缝处采用碳纤维进行加固；存在贯穿裂缝时，应进行封闭方法处理后，然后在裂缝处采用碳纤维进行加固；对于混凝土脱落的地方，拟先凿除混凝土的松散破损部位，再清理表面并涂覆界面粘结材料，且采用NBS 聚合物砂浆填充修补，直至构件原断面恢复；对于破损严重，露出钢筋的构件，拟先凿除混凝土的松散破损部位，钢筋除锈至St2 级，再清理表面增补钢筋并涂覆界面粘结材料，且采用NBS聚合物砂浆填充修补，直至构件原断面恢复。

（3）对于码头表面附属设施，对有破损的护舷和螺栓进行更换，并对外露铁件进行防腐处理。

2.2 结构加固改造方案

根据经结构状态判别结果，本码头和栈桥水工结构整体性能良好，既有结构体系维持基本不变，但由于靠泊船型大于原设计船型，卸船机更新采用1250t/h，卸船机的工艺荷载变大。经计算复核，结构局部需要进行加固改造，具体改造方案如下：

（1）根据排架计算结果，对码头平台的横梁需进行局部加固。对上部配筋不足的横梁拟先凿除端部横梁上部混凝土，在端部横梁顶部向下凿除300mm 混凝土，然后在相应位置增加纵向受力钢筋后再将横梁重新修补好；对下横梁底部局部配筋不足的地方，采用梁底粘贴碳纤维布加固法[5]。

（2）对一期、二期煤码头有系船柱排架、同时出现2 根Ⅱ类桩的排架以及缺陷位置位于泥面以下超过6m 的Ⅱ类桩所在排架码头需要局部加强，改造方案采用局部加固改造法，即在排架后沿（靠陆侧）加长横梁并增加1 根Φ1000 灌注桩，二期码头共改造了16 榀排架，局部加固改造断面见1。

图1 码头加固改造断面图

3 关键施工工艺

根据煤码头加固改造技术方案，对缺陷位置位于泥面以下不大于6m 的共18 根Ⅱ类桩，在缺陷位置上下各2m 范围采用两个半圆形钢套筒内浇筑水下不分散C40 混凝土加固，施工时不仅空间狭小而且要水上作业，实施技术难度大，是本次加固改造工程施工的重点。

3.1 钢套筒施工

为做好桩基修复施工，钢套筒施工极为关键，施工前专门研究制定一套钢套筒施工流程，即：施工准备→钢套筒水上施工平台安装→钢套筒工厂制作吊装→导向装置安装 →原桩基的淤泥清理→钢套筒安装、下沉→钢套内淤泥清除→水下不分散C40 混凝土灌注。

3.1.1 钢套筒安装

施工时，根据现场实测泥面标高、水位情况及地质条件，钢套筒上顶面高程位于淤泥面标高以上1m，而下顶面位于缺陷位置以下2m。钢套筒内径为1000mm，安装示意图见图2。

图2 钢套筒安装示意图

3.1.2 原桩基的淤泥清理

在Ⅱ类桩修复项目中，原桩基的淤泥清理是一项重要环节。根据前述需修复Ⅱ类桩数据，如按一期码头22AII 类桩（最深的深度为7.2m）计，清淤最大深度将达到9.2m 以上。要在水下实施深度达9—10m 的清淤作业，一方面其工作量相当大；另一方面危险大。为此，施工时采用钢套筒直接清淤法，并制定了详细的作业工序，具体如下：

3.1.3 灌注水下不分散C40 混凝土

水下不分散C40 混凝土浇筑前，潜水员对水下已安装好的钢套筒进行调整，确保调其底部位置与设计缺陷位置以下2 米一致，为防止水下浇筑混凝土时动水的影响和减少水泥浆的流失，浇筑时必须将输送管插入钢套筒内进行浇筑。

在泵送混凝土前，采用泵送水下不分散砂浆进行润管。混凝土泵的输道管必须不透水，且在浇灌中保持混凝土充满。浇筑时，泵管由水下潜水员直接插入钢套管距底400mm 左右，利用泵送的压力将混凝土扩散至四周，直至水下不分散混凝土完成浇筑。

3.2 钢套筒施工注意事项

（1）钢套筒施工前需编制施工方案，关于钢套筒结构受力整体安全性必须有详细的计算说明，结构焊接必须严格执行焊接技术标准，且不低于二级焊缝要求。

（2）水上及水下作业应遵循安全操作规程，尤其在吊装过程应加强对吊装设备安全性能的检查。

（3）钢套筒所有接缝处均应进行止水处理，采用橡胶板挤压密封止水，同时在法兰板面连接处刻制粗糙纹路，使用螺栓的预紧力实现完全止水效果。

（4）钢套筒的运输、吊装、固定及下沉施工应由专职人员分别负责，项目部统一指挥，以确保钢套筒施工过程安全。

（5）为防止钢套筒下沉时单侧先着床而发生倾斜，在下沉过程中，需全程测量钢套筒下沉处的河床高度，保证钢套筒体着落平稳。

（6）钢套筒施工前，需对河床的断面形状、桩基埋深及相关水质、流体形态、汛期等做深入了解，密切注意天气预报，编制好相关应急预案。

（7）钢套筒施工时，与水文部门保持联系，以便施工水文情况变化能及时传达，确保钢套筒施工风险可控。

4 实施效果

温州电厂一、二期煤码头通过维修加固技术进行了加固改造，不仅节约了岸线资源，而且企业以较低的投入，较好满足了迫切提升靠泊能力的要求。施工期间通过设计单位、施工单位和业主密切合作和统筹安排，码头运营总体上未受到较大影响。维修加固改造后的码头满足3.5 万吨级散货船满载靠泊，不用再采用 “减载靠泊”等方式，提高了企业生产效率，节约了生产成本，改造工程于2015 年7 月竣工验收，实施效果良好。