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高桩码头小范围结构撞损检测与评估
张翠莹,刘全兴
(中交第二航务工程勘察设计院有限公司,湖北武汉430060)
摘要:某沿海在建高桩梁板码头,在施工过程中受到超等级船舶碰撞,导致局部结构损害,损害发生后需采用科学手段对损
害程度进行评估,由于碰撞发生时该码头结构已处于半完工状态,特别是桩基结构已处于工作状态,因而采用桩侧切割锲形
槽这一特殊测试方案,完成桩基检测,并利用超声波透视法完成梁系检测,从而为后续结构修复提供了科学依据。
关键词:高桩梁板码头;船舶碰撞;结构损害;结构检测
中图分类号:+13文献标识码:A文章编号:1004-9592(2021)04-0111-05
DOI:.ggjs20210427
InspectionandEvaluationofLocalStructureDamageofPiledBerthCausedby
Collision
ZhangCuiying,LiuQuanxing
(CCCCSecondHarborConsultantsCo.,Ltd.,WuhanHubei430060,China)
Abstract:Acoastalbeam-slabstructureonpilesunderconstructionwascollidedbyasuper-classvesselduring
theconstruction,,scientificmethodsshouldbeusedto
.
Inparticular,
atpilesidewasusedtoinspectthepilefoundation,andtheultrasonicperspectivemethodwasusedforthe
inspectionofbeamsystem,whichcouldserveasascientificbasisforsubsequentstructurerenovation.
Keywords:beam-slabstructuresupportedonpile;vesselcollision;structuredamage;structureinspection
引言作业泊位2个,泊位总长265m,宽24m。码头水
工结构采用高桩梁板结构,排架间距8m,共设计
某海港在建高桩梁板码头,在施工过程中意外
排架34榀,每榀排架下布置4根φ1350mm灌注
受到超等级船舶撞击,码头结构发生局部损害,为
桩。上部结构由钢筋砼迭合板、现浇前边梁、预安
评估码头结构受损程度,并为后续码头结构修复提
轨道梁、预安纵梁、预安后边梁和现浇横梁等组成
供科学依据,需合理确定码头检测范围和结构检测
[1]。码头结构典型剖面图见图1。
方案。

1依托项目概况
该码头煤炭卸船用桥式抓斗卸船机采用整机

上岸形式进行运输安装,考虑到项目工期需求,在
某沿海煤炭进口码头,共设计1万t驳船卸煤码头1号泊位施工完成、2号泊位施工完成40%的
情况下,码头4台桥式抓斗卸船机由5万t级半潜
收稿日期:2020—04—28
作者简介:张翠莹(1979-),女,高级工程师,本科,主要从事港工驳一次运输到场,半潜驳计划在1号泊位及部分2
结构方面的设计研究工作。号泊位前沿靠泊,并在1号泊位整机上岸。本项目
万方数据
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码头设计船型为1万t驳船,而卸船机运输船为5
万t级半潜驳,属超等级船舶靠泊,为保证靠泊安
全,靠泊过程中虽然采取了减载、多拖轮辅助靠泊
等多重安全保障措施,但受码头前沿突发大流速潮
汐横流影响,半潜驳船船首球鼻艏意外擦碰到码头
2号泊位13#排架、并撞击14#排架(排架位置见图
2),碰撞事件发生后对码头进行了外观检查,码头
1号泊位、2号泊位现有结构整体未发生明显位移、
码头桩基未见明显弯曲或变位,码头13#、14#排架
靠船构件混凝土局部掉角、14号排架横梁端部水平
变位约2cm、14号排架横梁两侧见混凝土明显损
图3码头14排架损害图
害(见图3)。
为进一步评估码头损害状况、为下一阶段的结
构修复提供科学依据,需对码头进行损害检测及评
估。
2码头结构损害检测方案

该码头为典型的高桩梁板码头,码头损害发生
时主体结构尚在施工,辅助工程系统尚未安装,因
此损害影响仅限码头主体结构,通过对主体结构的
外观检查,初步确定损害检测内容包括:桩基完整
性及纵横梁系完整性。考虑到此次结构损害程度较
小、影响范围有限,码头损害检测范围将以碰撞点
图1码头结构典型剖面示意图
为中心,采取初步确认检测范围、检测、结构评估、
确认是否扩大检测范围的步骤,逐步完成结构损害
检测与评估。本次撞损中心位于2号泊位的14#排
架,初步确认检测范围为13#、14#及15#排架,若
13#和15#结构受损,应扩大检测范围[2]。码头排架
示意图详见图4。
图2码头损害排架位置图
图4码头排架示意图
1)桩基检测范围缺陷,则以该桩为中心扩大抽检范围,按照14B-
优先检测14#前沿第一根桩14A,若此桩发现13A-15A的顺序进行;若还存在缺陷,依次继续扩
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大抽检范围。2)评定完整性等级划分标准
2)梁板检测范围依据《水运工程地基基础试验检测技术规程》,
外观检测范围:横梁HL13~HL15外观;13号并参照有关标准,将桩身质量分为四类:
至15号排架间轨道梁、纵梁。Ⅰ类:检测波波形无异常反射、波速正常、桩
混凝土内部缺陷检测范围:优先检测HL14,身完好。
若某桩段间的梁体外观完好且未发现内部缺陷,则Ⅱ类:桩身砼结构基本完整,存在轻微缺陷,
检测终止;反之,则需扩大检测范围至HL13和对桩的使用没有影响。
HL15。Ⅲ类:桩身砼结构完整性介于Ⅱ类和Ⅳ类之
间,一般存在明显缺陷,对桩的使用有一定影响。

宜采用钻芯法或声波透射法等其它方法进一步判
本项目桩基为钻孔灌注桩,,断或直接进行处理。
桩长30m。常规的灌注桩桩身完整性检测方法有预Ⅳ类桩:检测波波形严重畸变、桩身有严重缺
埋超声管、取芯、低应变三种方法,这三种方法均陷或断桩。
[3]
需在桩顶横截面设置击震点或安装相关传感器,Ⅰ、Ⅱ类桩为完整性合格桩,Ⅲ类、Ⅳ类桩均
就本工程实际现状而言,由于需检测桩基的上部结为完整性不合格桩,Ⅲ类桩一般需要设计单位复核
构已施工完成,已没有可供检测用的桩顶操作面,承载力后提出是否进行处理的意见,Ⅳ类桩则必须
因而传统检测方法已经不适用于本工程。进行工程处理。
根据《港口码头结构安全性检测与评估指南》

及《水运工程地基基础试验检测技术规程》,既有
结构下桩的完整性检测,可采用桩侧切割安放传感1)水上外观检测
器的小平台,进行竖向激振的方法进行。对码头水上部分的外观质量进行检查,并记录
1)测试方法缺陷状况。若存在外观缺陷,则对现有的外观缺陷
在桩顶以下70cm处沿桩身四周对称切割四个进行拍照,并用钢尺测量裂缝长度和破损面积,用
锲形槽,锲形槽布置见图5。在一个槽安放加速度传智能裂缝测宽仪测量裂缝最大宽度。
感器,用专用小锤敲击在相对应的另一个槽顶混凝2)混凝土内部缺陷检测
土面进行竖向激振,形成一个低应变弹性压力波,测点布置:
弹性波向下行进时如遇到横截面积或材料质量发在被测构件的一对平行(或等测试距离)的测
生变化,就会激发出上行反射波,这些信号同桩底试面上,布置超声测试区域,每处检测区域进行超
反射信号一起返回到接收侧槽口,波信号经信号中声测点网格布置,测点间距为200mm。
心处理成数字信号并利用配套软件进行分析,可以各超声波测点用透明黄油作耦合剂进行充分
确定桩身是否完整以及在何处出现了什么样的问耦合,采用对测法,依次测出各对应测点的声时值
题(如灌注桩的扩径、缩径、离析、孔洞、夹泥和并记录。
打入式桩的断裂、损伤等)。数据处理及判定:
根据混凝土内传播的声时值计算得出混凝土
声速值,进而计算混凝土声速值的平均值、标准差
和变异系数:
1n
vv
mi(1)
ni1
n
12
svi()vvm
n1i1(2)
s
v100%
图5桩身完整性检测测点布置示意图vv
m(3)
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式中:实验完成后对相关波形进行分析,经判别所检测的
v3根桩均为Ⅰ类桩[4]。桩基检测典型波形图见图6。
i——第i对测点的声速值
(i=1、、…23n)(km/s),;
v
m——各测点声速值的平均值(km/s),精确
;
Sv——各测点声速值的标准差(km/s);
n——测点数量;
图614A低应变检测波形图
v——声速变异系数(%),%。

将测区各测点的声速值由大到小按顺序排列,
即:1)外观检测
梁系外观检测首先对HL13和HL14开展。
vv≥≥…≥v≥v≥……
12nn1HL13主要缺陷为:轨道梁至码头后沿方向第
将排在后面明显偏小的数据视为可疑,再将这一榀纵梁间:下横梁西侧共计2条裂缝,其中最大
v裂缝长度为169cm,;下
些可疑数据中最大的一个(假定为n)连同前面
横梁东侧共计1条裂缝,裂缝长度L=181cm,最大
的数据按上式计算出平均值和标准差,根据下式计
裂缝宽度W=。
v
算出异常情况的判断值0:HL14主要缺陷为:从北端往南300cm范围内
vv01mvs(4)混凝土破损露筋,钢筋变形,钢筋与混凝土之间粘
结力破坏。轨道梁至码头后沿方向第一榀纵梁间:
1——
式中:修正系数。下横梁西侧共计14条裂缝,其中最大裂缝长度为
vv
将判断值0与可疑数据中最大值n相比180cm,;上横梁西侧共
vvv计9条裂缝,其中最大裂缝长度为200cm,最大裂
较,如n0,则n及排列于其后的各数据
;上横梁东侧共计5条裂缝,其
vvv~
均为异常值,并且去掉n,再用1n-1进行中最大裂缝长度为200cm,最大裂缝宽度为
计算和判断,直到判不出异常值为止;;上横梁底部共计7条裂缝,其中最大裂
vvv缝长度为170cm,。
n0时,应将n+1放进去重新进行计算和
判别。据此可以判断该区域是否存在异常点,即缺
陷状况。
3码头结构损害检测结论

1)外观检查
本项目桩基采用钻孔灌注桩,桩基外壁由施工
用钢护筒包覆,因而桩身未见表观裂缝,桩基表观
缺陷主要表现为,14A桩头与横梁连接处混凝土受图7HL14混凝土表观损害示意图
扭碎裂,碎裂面积为50cm×10cm。HL13、HL14检查完成后,对临近的HL12和
2)桩身完整性HL15进行了检查,未发现外观可见损害。
根据检测顺序,首先对14A,13A及15A三根2)混凝土内部缺陷检测
桩基,采用侧切割锲形槽法进行低应变桩基完整性横梁混凝土内部缺陷检测对于肉眼可见混凝
检测,每根桩分别进行了4组完整性检测测试实验,土碎裂区域进行了分区,其中混凝土裂缝宽度小于
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,
,由于混凝土表观裂缝严重影[5]
目前常用的码头结构修复方法有以下几种:
响超声波的发射与收取,人为判断内部存在缺陷。
1)列席灌浆修补法;2)外包混凝土加固法;3)
根据横梁裂缝实际情况,此次横梁检测范围主要集
高分子聚合物砂浆涂抹法;4)外贴高强纤维材料
中在HL13横梁13A~13D段及HL14横梁14A~14D
或钢板加固法;5)纤维混凝土加固法;6)喷射砂
段,经测试相关检测部位超声波形较好,被测试区
浆法;7)更换法;8)体外预应力混凝土法等。合
~[4],且
理的修复方案应根据项目的设计条件、使用条件、
声速值的离差系数均较小(2%),被测试构件混凝
施工条件等综合确定,本项目主体结构施工尚未完
土内部质量密实性良好,未发现明显缺陷。
成,主要施工设备机具仍在施工现场,且码头尚未
,因而采用更换法最为合适。根据码头结构检
测结论,仅HL14前端由于混凝土受扭损害严重,
1)外观检测
其余部分构件均表现为表观裂缝,因而推荐对
通过对HL12与HL15间纵梁外观检测后发现,
HL14前端进行更换,对其余部分采取高分子聚合
纵梁损害主要发生在HL12排架与HL13排架间,
物砂浆封闭裂缝的修复方案。
主要表现为混凝土表面受拉开裂。本项目码头共布
置6榀纵向梁系,在HL12与HL13间的纵梁均出5结语
现了表观拉裂,其中最大裂缝长度为150cm,最大
在码头结构损害发生后,合理的检测范围、适
。
宜的检测方案,不仅能正确评估码头受损情况,同
2)混凝土内部缺陷检测
时也将对后续的结构修复起到指导作用。本项目损
对所涉及到的纵向梁系进行了混凝土内部探
害发生后,立即启动检测程序,为后续结构修复提
伤检测,相应检测部位超声波形较好,被测试区域
供了科学依据,可供类似情况码头结构检测参考。
~,且声速
值的离差系数均较小(2%),被测试构件混凝土内参考文献:
部质量密实性良好,未发现明显缺陷。[1]
布电厂码头项目工程可行性研究报告[R].武汉:中交
4检测结论及修复建议
第二航务工程勘察设计院有限公司,2015.
[2]
码头结构检测方案[R].武汉:武汉港湾工程质量检测
本项目码头结构在超等级船舶的意外撞击下有限公司,2018.
发生了局部损害,由于船舶瞬间撞击力较大,使得[3]
码头横梁HL14前端瞬间发生混凝土弯曲破坏,从码头结构检测报告[R].武汉:武汉港湾工程质量检测
而吸收了绝大部分撞击能量,避免了码头整体结构有限公司,2018.
[4]应志峰,陈国森,
损害的进一步发展,通过对桩基、混凝土梁系的外
[R].杭州:浙江省交通规划设计研究院,2009.
观和内部检测可知,码头结构损害仅在小范围内发
[5]张淼,陈灿明,黄卫兰,
生,码头受损程度有限,不影响整体结构的安全和检测法的应用[J].水运工程,2014,484(10):64-72.
耐久性。
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