楊 帥，羅 雷

（中交二航局建筑科技有限公司，湖北 武漢 430040）

引言

隨著碼頭裝卸貨種的大型化、重型化發(fā)展，使用固定桅桿式起重機（也稱為桅桿吊）進行作業(yè)的碼頭越來越多。固定桅桿式起重機具有制作簡單、裝拆方便，起重量較大（可達100 t以上）等優(yōu)點，一般用于港口碼頭木材或鋼材的裝卸作業(yè)，特別是吊裝大型構(gòu)件時，這類起重設(shè)備更顯它的優(yōu)越性。但固定桅桿式起重機也有其明顯缺點：起重半徑小、移動困難，需拉設(shè)較多的纜風(fēng)繩，一旦發(fā)生事故，將會對碼頭結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重損傷，且修復(fù)難度較大。

武漢陽邏某碼頭為重件碼頭，碼頭上布置1臺350 t-33 m固定桅桿式起重機。該碼頭固定桅桿式起重機向岸側(cè)傾覆，碼頭結(jié)構(gòu)受損嚴(yán)重。本文通過對碼頭受損區(qū)域加固修復(fù)設(shè)計中關(guān)鍵技術(shù)進行分析，為類似工程問題提供參考。

1 原碼頭概況

武漢陽邏某碼頭為1個5 000 t級重件泊位，主要功能為出口重件，碼頭上布置1臺350 t-33 m固定桅桿式起重機。該碼頭結(jié)構(gòu)型式為高樁墩臺結(jié)構(gòu)，江側(cè)布置桅桿吊前墩臺（江側(cè)墩臺），通過42 m長的鋼橫撐結(jié)構(gòu)段與桅桿吊后墩臺（岸側(cè)墩臺）連接。江側(cè)墩臺尺寸為35.0 m×23.7 m，岸側(cè)墩臺尺寸為16.0 m×12.0 m。

桅桿吊江側(cè)墩臺的排架間距5.0 m，每排設(shè)置6根Φ1 000δ16預(yù)制芯柱嵌巖鋼管樁，岸側(cè)墩臺尺度為16.0 m×12.0 m，墩臺基礎(chǔ)布置9根Φ1 200鉆孔灌注樁。前墩臺與后墩臺通過2根Φ1 000×16的水平鋼橫撐連接，鋼橫撐下部設(shè)置三榀排架，排架間距10.5 m，每榀排架設(shè)置兩根Φ1 000鉆孔灌注樁。原碼頭結(jié)構(gòu)平面和碼頭結(jié)構(gòu)剖面如圖1和圖2所示。

圖1 原碼頭結(jié)構(gòu)平面

圖2 原碼頭結(jié)構(gòu)剖面

2 碼頭受損檢測主要結(jié)論

2.1 江側(cè)墩臺

受桅桿吊倒落影響，江測墩臺兩個臂架下鉸點基座處出現(xiàn)混凝土破損 7處，破損面積共計28 800 cm2，經(jīng)去除基座預(yù)埋鋼板后混凝土仍存在混凝土破損、裂縫現(xiàn)象。

對桅桿吊臂架下鉸點基座處混凝土進行鉆芯檢測，結(jié)果顯示自鉆孔頂部以下0～30 cm范圍內(nèi)波幅較大，聲速基本正常，判定自鉆孔頂部以下30 cm范圍內(nèi)存在輕微缺陷。

2.2 鋼橫撐結(jié)構(gòu)段

受桅桿吊倒落影響，從岸側(cè)到江側(cè)第1榀排架和第2榀排架的4根灌注樁中，每根灌注樁均出現(xiàn)約10條環(huán)向裂縫，最大裂縫寬度4.2 mm。對4根灌注樁外觀缺陷以下部位進行低應(yīng)變完整性檢測，其中Ⅱ類3根、Ⅲ類1根，未發(fā)現(xiàn)Ⅰ類、Ⅳ類。從岸側(cè)到江側(cè)第2榀排架上游側(cè)灌注樁為Ⅲ類樁。

從岸側(cè)到江側(cè)第2榀蓋梁12處混凝土破損，破損面積共計21 550 cm2，且存在2處混凝土內(nèi)部不密實和空洞，面積合計2 600 cm2；從岸側(cè)到江側(cè)第1榀蓋梁在可視范圍內(nèi)共出現(xiàn)29處裂縫（豎向、橫向、斜向、環(huán)向），最大裂縫寬度6.47 mm，破損脹裂5處，共計12 709 cm2，且存在8處混凝土內(nèi)部不密實和空洞，面積合計12 800 cm2。

對鋼橫撐進行外觀檢測，鋼橫撐未發(fā)現(xiàn)變形及裂縫，僅端部焊接部位銹蝕嚴(yán)重。

2.3 岸側(cè)墩臺

江側(cè)距上游5～10 m混凝土表面破損4處，破損總體積為7.85 m3，且存在露筋現(xiàn)象，總長度為L1=3 100 cm。

3 碼頭維修加固設(shè)計

桅桿吊臂架下鉸點基座是受力最大、最復(fù)雜的基座，從檢測報告中可知，該碼頭桅桿吊臂架下鉸點基座處受損嚴(yán)重、且預(yù)埋鋼板被切除，故如何修復(fù)桅桿吊復(fù)臂架下鉸點基座是本項目的一個關(guān)鍵點。

鋼橫撐結(jié)構(gòu)段的作用在于抵抗桅桿吊作業(yè)時產(chǎn)生的水平力，從檢測報告中可知，鋼橫撐結(jié)構(gòu)段蓋梁及樁基受損嚴(yán)重，且其中1根樁為Ⅲ類樁，故如何修復(fù)鋼橫撐結(jié)構(gòu)段蓋梁及樁基是本項目的另一個關(guān)鍵點。

同時，由于原桅桿吊受損嚴(yán)重，故業(yè)主決定采購新桅桿吊（WGD 350 t/150 t-35 m固定桅桿式起重機），與原桅桿吊相比，新桅桿吊各基座荷載均發(fā)生一定變化，這進一步增加了修復(fù)難度。

3.1 臂架下鉸點基座修復(fù)方案[1-4]

傳統(tǒng)的基座修復(fù)方法是開挖基座處混凝土基礎(chǔ)，重新預(yù)埋錨固螺栓、鋼板及澆筑混凝土，不僅修復(fù)難度較大，而且施工周期長、工程造價高，尤其在高樁碼頭上開挖并重新澆筑時，由于高樁墩臺結(jié)構(gòu)下部為鏤空結(jié)構(gòu)，上部為大體積混凝土，開挖難度更大，且重新澆筑后整體性較差，更增加了修復(fù)難度。

與原桅桿吊相比，新桅桿吊臂架下鉸點基座荷載變化較大，且在檢測過程中，基座預(yù)埋鋼板被切除。為解決傳統(tǒng)基座修復(fù)方法在高樁碼頭基座修復(fù)應(yīng)用中的難題，本項目臂架下鉸點基座修復(fù)采取的技術(shù)方案為：切除原預(yù)埋鋼板，檢測基座處基礎(chǔ)混凝土損傷程度，鑿除受損及存在裂縫的混凝土層，利用剩余無損傷的原有基礎(chǔ)及原預(yù)埋螺栓進行基座修復(fù)，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)加強，采用塞焊的方式安裝預(yù)埋鋼板，預(yù)埋鋼板與混凝土之間空隙采用環(huán)氧砂漿密實，基座頂部采用瀝青密封。修復(fù)方案如圖3和圖4所示。

圖3 臂架下鉸點基座修復(fù)平面

圖4 臂架下鉸點基座修復(fù)剖面

3.2 鋼橫撐結(jié)構(gòu)段樁基及蓋梁修復(fù)[5-6]

傳統(tǒng)的修復(fù)方式是采用粘貼鋼板或碳纖維的方式進行樁基和蓋梁的修復(fù)，且Ⅲ類樁不可利用，需重新補樁。該碼頭鋼橫撐段樁基環(huán)向裂縫較多，蓋梁破損嚴(yán)重且存在不密實和空洞現(xiàn)象，采用此傳統(tǒng)方法修復(fù)后，樁基和蓋梁修復(fù)后承載力均不能有效保證。故本項目鋼橫撐結(jié)構(gòu)段樁基及蓋梁修復(fù)方案為：拆除受損蓋梁及受損灌注樁，對剩余灌注樁進行檢測（如圖5所示，檢測結(jié)果顯示剩余樁基均為Ⅰ類樁），利用剩余灌注樁重新澆筑地梁、立柱、蓋梁的方式進行修復(fù)。修復(fù)過程中，為防止樁基拆除過程中，上部鋼撐桿沒有支撐而對端部接頭處造成破壞，故采用鋼架和千斤頂支撐起鋼撐桿。鋼架及千斤頂布置如圖6所示，鋼橫撐結(jié)構(gòu)段修復(fù)如圖7所示。

圖5 4根灌注樁剩余樁基完整性檢測結(jié)果

圖6 鋼架及千斤頂布置

圖7 鋼橫撐結(jié)構(gòu)段修復(fù)

3.3 桅桿吊增加防后傾裝置[7]

為防止桅桿吊發(fā)生傾覆，故在桅桿吊設(shè)計中考慮增加防后傾裝置，包括防后傾拉索和防后傾支撐。在兩個臂架下鉸點基座附近區(qū)域布置兩個防后傾拉索，以限制桅桿吊吊臂的最大傾角，同時，在臂架與撐桿之間設(shè)置一套防后傾支撐，進一步防止吊臂的最大傾角，以達到防止桅桿吊向后傾覆的雙保險措施。桅桿吊新增防后傾裝置如圖8所示。

圖8 桅桿吊新增防后傾裝置

3.4 碼頭承載能力復(fù)核[2,8]

由于桅桿吊各基座荷載變化，故需根據(jù)新荷載對碼頭結(jié)構(gòu)整體承載能力進行分析，并對各基座預(yù)埋件承載能力進行分析。整體建模如圖9所示，計算結(jié)果如表2所示。

由表2可知，加固后碼頭整體結(jié)構(gòu)及加固后桅桿吊臂架下鉸點基座均是安全的。

圖9 碼頭結(jié)構(gòu)整體模型

表2 碼頭結(jié)構(gòu)承載能力核算結(jié)果

4 結(jié)語

本文依托實際工程項目，提出了桅桿吊臂架下鉸點基座及鋼橫撐結(jié)構(gòu)段修復(fù)的新方法，與傳統(tǒng)修復(fù)方法相比，優(yōu)勢明顯，主要結(jié)論如下：

1）臂架下鉸點基座是桅桿吊受力最大最復(fù)雜的一個基座（包括抗拉、抗壓、抗剪、抗扭），本修復(fù)方法利用原預(yù)埋螺栓，并與檢測、施工相結(jié)合，改變了以往開挖基座混凝土及錨筋、重新澆筑基座基礎(chǔ)的傳統(tǒng)修復(fù)方式，降低了修復(fù)難度、節(jié)約了造價及修復(fù)工期。

2）鋼橫撐結(jié)構(gòu)段樁基和蓋梁的加固方法，破除常規(guī)的補樁及粘貼鋼板或碳纖維的加固方式，拆除受損蓋梁和樁基，對剩余樁基檢測，利用剩余樁基澆筑地梁和蓋梁。此外，修復(fù)過程中分布實施，安裝鋼架和千斤頂?shù)闹窝b置，支撐起鋼橫撐，防止鋼橫撐與墩臺連接位置受力太大而遭到破壞，保證了鋼橫撐的結(jié)構(gòu)安全。

3）桅桿吊新增防后傾裝置，防止桅桿吊發(fā)生傾覆，有效保證了碼頭的安全使用。

4）與原桅桿吊相比，新桅桿吊各基座荷載均有變化，故根據(jù)新荷載對碼頭整體結(jié)構(gòu)進行復(fù)核，以保證碼頭結(jié)構(gòu)安全。

綜上所述，與傳統(tǒng)的修復(fù)方式相比，該碼頭桅桿吊臂架下鉸點基座和鋼橫撐結(jié)構(gòu)段修復(fù)方法，采用檢測、設(shè)計、施工相結(jié)合的方式，提出了適用于碼頭上基座修復(fù)的新方法，不僅保證了結(jié)構(gòu)安全，而且節(jié)約了工期和修復(fù)成本。