陳 杰

（浙江浙交檢測(cè)技術(shù)有限公司,浙江 杭州 310005）

0 引言

受限于岸線水深條件，部分碼頭必須建設(shè)在離岸線較遠(yuǎn)的深水區(qū)，后方通過(guò)長(zhǎng)棧橋連接陸域。高樁梁板式結(jié)構(gòu)易損壞且難以修復(fù)，但片面地提高結(jié)構(gòu)的安全水平會(huì)大幅提高結(jié)構(gòu)的造價(jià)[1]，故部分長(zhǎng)棧橋在靠近碼頭平臺(tái)區(qū)段設(shè)置有防撞設(shè)施，考慮造價(jià)及特殊事件發(fā)生概率等因素，后方區(qū)段一般不設(shè)置防撞設(shè)施。隨著水運(yùn)行業(yè)的發(fā)展，港口步向大型化、深水化[2]，進(jìn)出港船舶數(shù)量激增，船舶撞擊水工建筑物的事故時(shí)有發(fā)生。該文以沿海某散貨碼頭棧橋被離港船舶意外撞擊后的應(yīng)急檢測(cè)為案例，對(duì)此類事故應(yīng)急檢測(cè)的檢測(cè)內(nèi)容、方法和基本程序等進(jìn)行了重點(diǎn)闡述，成果可為類似檢測(cè)項(xiàng)目提供參考。

1 工程概況

沿海某散貨碼頭為高樁梁板式結(jié)構(gòu)，后方棧橋長(zhǎng)893 m，寬13.5 m，高樁梁板式結(jié)構(gòu)，包括交通通道和皮帶機(jī)通道。其中，皮帶機(jī)通道寬4 m，設(shè)有2條輸梁皮帶機(jī)，交通通道寬9.5 m。棧橋下部結(jié)構(gòu)采用樁基+帽梁結(jié)構(gòu)，其中樁基采用600 mm×600 mm預(yù)應(yīng)力混凝土方樁，每個(gè)排架4根，上部結(jié)構(gòu)采用20 m預(yù)應(yīng)力空心板簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，皮帶機(jī)通道的上部結(jié)構(gòu)采用鋼支架。棧橋典型斷面圖見(jiàn)圖1。

圖1 棧橋典型斷面圖

2 棧橋受損概況

1艘5.5 萬(wàn)t的散貨船滿載后在兩艘拖輪協(xié)助下進(jìn)行離港作業(yè)，貨船在離港過(guò)程中受潮流影響失控，多次橫向直接撞擊碼頭棧橋東側(cè)，造成棧橋結(jié)構(gòu)局部受損。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)初步檢查，棧橋13#、18#排架結(jié)構(gòu)有明顯縱向位移（向碼頭平臺(tái)側(cè)），棧橋多跨東側(cè)護(hù)輪坎撞擊破損嚴(yán)重，上部護(hù)欄與皮帶機(jī)頂棚大面積嚴(yán)重變形破壞。受撞棧橋排架編號(hào)及方位描述見(jiàn)圖2。

圖2 受撞棧橋排架編號(hào)及方位描述示意圖

根據(jù)《水運(yùn)工程水工建筑物檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)范》（JTS 304—2019）[3]要求，當(dāng)建筑物出現(xiàn)影響其安全使用的變形、位移、裂縫、破損和耐久性損傷等或偶發(fā)事故影響導(dǎo)致建筑物局部受損時(shí)，應(yīng)對(duì)建筑物進(jìn)行安全性和適用性評(píng)估。為明確棧橋受損情況，分析缺損對(duì)結(jié)構(gòu)物造成的不良影響，為后續(xù)評(píng)估和修復(fù)加固工作提供技術(shù)數(shù)據(jù)及參考，需對(duì)棧橋進(jìn)行全面科學(xué)的應(yīng)急檢測(cè)。

3 檢測(cè)范圍及檢測(cè)內(nèi)容

通過(guò)了解事故經(jīng)過(guò)和現(xiàn)場(chǎng)查看等方式，會(huì)同業(yè)主、船方、設(shè)計(jì)單位及檢測(cè)單位共同研究確定檢測(cè)范圍：

（1）對(duì)棧橋9#～24#排架上部構(gòu)件，包括帽梁、預(yù)應(yīng)力空心板、面層和鋼支架等進(jìn)行檢測(cè)，采用目測(cè)普查和檢測(cè)儀器對(duì)撞擊開(kāi)裂的裂縫長(zhǎng)度、寬度、深度、走向等，混凝土撞擊剝落的面積與部位等進(jìn)行描述、測(cè)量和記錄。

（2）對(duì)棧橋18#～21#排架中的樁基進(jìn)行完整性抽檢，對(duì)13#、18#排架的所有樁基進(jìn)行完整性檢測(cè)，并采用潛水員水下探摸和水下錄像的方法進(jìn)行水下構(gòu)件的重點(diǎn)檢測(cè)。

4 受損檢測(cè)結(jié)果

檢測(cè)采用普查與重點(diǎn)調(diào)查相結(jié)合的方式，外觀普查以接近構(gòu)件表面目測(cè)檢查為主，樁基完整性及結(jié)構(gòu)變形等特殊檢測(cè)采用樁基動(dòng)測(cè)儀、全站儀等量測(cè)方式進(jìn)行。經(jīng)事故發(fā)生過(guò)程及棧橋受損情況調(diào)查，明確該次船舶意外撞擊主要發(fā)生在兩個(gè)區(qū)域：13#排架和18#～21排架東側(cè)區(qū)域。

4.1 樁基

4.1.1 外觀檢查

13#排架1～4#樁，18#排架1～4#樁共計(jì)8根樁從樁頂以下至水面以上樁身存在嚴(yán)重缺陷，可見(jiàn)多條明顯斜向結(jié)構(gòu)性裂縫，裂縫較密集且呈規(guī)律分布，樁身裂縫形狀及分布見(jiàn)圖3，其中最大裂縫寬度為2.80 mm，縫寬超過(guò)規(guī)范限值，部分裂縫已貫穿，已對(duì)其承載能力造成嚴(yán)重影響。其余抽檢樁水上檢查及水下探摸均未發(fā)現(xiàn)有斷樁等嚴(yán)重病害發(fā)生。

圖3 樁身斜向裂縫

4.1.2 樁身完整性

因該項(xiàng)目為既有結(jié)構(gòu)，故采用《水運(yùn)工程地基基礎(chǔ)試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（JTS 237—2017）[4]推薦的在樁身側(cè)面切割測(cè)試面以安裝傳感器和施加豎向激振的方法進(jìn)行低應(yīng)變檢測(cè)。樁身完整性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1，除13#排架1～4#樁和18#排架1～4#樁被判定為Ⅳ類樁外，其余受檢樁低應(yīng)變檢測(cè)波形無(wú)異常反射、波振幅譜線分布正常，混凝土波速處于正常范圍，均為Ⅰ類樁。

表1 樁身完整性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

4.2 帽梁

13#排架帽梁東側(cè)端頭破損開(kāi)裂，L=1.6 m，下部立柱有多處混凝土剝落、露筋；18#排架帽梁南北側(cè)面出現(xiàn)了多條豎向裂縫，裂縫最大寬度為0.37 mm，實(shí)測(cè)最大縫深為89 mm，且兩側(cè)面豎向裂縫位置有較好的相關(guān)性，其中個(gè)別裂縫已從兩側(cè)延伸貫通至帽梁底，見(jiàn)圖4。

圖4 18#排架帽梁裂縫

通過(guò)測(cè)量空心板于帽梁頂擱置長(zhǎng)度以判斷排架位移情況，從表2測(cè)量結(jié)果可知，13#、18#排架受撞擊引起了較大縱橋向位移，由于受直接撞擊的東側(cè)端縱橋向位移較大，而未受撞擊的西側(cè)端縱橋向位移較小，排架在水平方向產(chǎn)生了相對(duì)的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象?？招陌逵诿绷憾枕敂R置長(zhǎng)度測(cè)量示意圖見(jiàn)圖5。

圖5 墩頂擱置長(zhǎng)度測(cè)量示意圖

表2 排架縱橋向位移檢測(cè)結(jié)果

4.3 橋面板及面層

檢測(cè)區(qū)域內(nèi)空心板未見(jiàn)明顯破損，梁板間未發(fā)現(xiàn)明顯錯(cuò)臺(tái)，因排架位移，部分支座剪切破壞或脫空，13#排架及21#排架墩頂面層存在橫向通長(zhǎng)開(kāi)裂。

4.4 鋼支架

受限于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)條件，無(wú)法直接將棱鏡安裝于支架立柱頂?shù)诇y(cè)點(diǎn)，故通過(guò)免棱鏡測(cè)量方法測(cè)量主要受損區(qū)域皮帶機(jī)鋼架立柱傾斜度。由鋼支架立柱豎直度測(cè)量結(jié)果可知，位于23#～24#排架之間的5#立柱，傾斜變形嚴(yán)重。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

通過(guò)檢測(cè)確定棧橋事故主要受損構(gòu)件為13#與18#排架下部結(jié)構(gòu)，上部梁板損傷較小，23～24#排架間鋼支架5#立柱有明顯變形。由于船舶的直接撞擊和擠靠能量較大，13#、18#排架出現(xiàn)了較大縱橋向位移，同時(shí)因?yàn)榕偶軚|西兩端所受荷載大小差異明顯，帽梁與樁基整體產(chǎn)生了位移及相對(duì)扭轉(zhuǎn)，由于樁頂區(qū)域受到帽梁的固結(jié)約束，導(dǎo)致該位置剛性約束最強(qiáng)，產(chǎn)生了超出樁頂區(qū)域承載能力的局部應(yīng)力作用，從而導(dǎo)致13#、18#排架樁基形成了對(duì)應(yīng)的斜向受力裂縫，縫寬已超過(guò)規(guī)范限值，部分裂縫已貫穿，已影響棧橋整體安全性和耐久性，需立即開(kāi)展修復(fù)加固工作。

5.2 建議

根據(jù)棧橋受損程度和碼頭實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況，制定科學(xué)合理的修復(fù)方案，建議設(shè)置臨時(shí)鋼支撐，保證棧橋修復(fù)期間的結(jié)構(gòu)安全，后續(xù)加固改造對(duì)13#、18#排架受損樁基不再利用，推薦在受損排架兩側(cè)重新打樁并澆筑帽梁。

6 結(jié)語(yǔ)

船舶意外撞擊會(huì)造成水工結(jié)構(gòu)的破壞損傷，影響結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性及局部強(qiáng)度，特別嚴(yán)重時(shí)將降低結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)、縮短碼頭使用年限，同時(shí)也會(huì)影響港口正常作業(yè)，造成大量的人身安全和財(cái)產(chǎn)損失[5]。船舶撞擊水工建筑物導(dǎo)致的損傷主要包括撞擊荷載直接引起的裂縫以及撞擊后結(jié)構(gòu)局部位移變形導(dǎo)致的應(yīng)力重分布而產(chǎn)生的間接開(kāi)裂[6]。在船舶意外撞擊事件發(fā)生后，需立即開(kāi)展應(yīng)急檢測(cè)，確定合理的檢測(cè)范圍，制定科學(xué)的檢測(cè)方案，準(zhǔn)確評(píng)估結(jié)構(gòu)物受損情況，為后續(xù)結(jié)構(gòu)物的加固修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)[7]。該實(shí)例可為發(fā)生類似事件的水工建筑物的應(yīng)急檢測(cè)提供參考。