开敞式蝶形石油码头结构修复设计作者：肖颖 徐鑫 黄顺深来源：《中国水运》2021年第11期 袁大炳 摘 要：随着社会的发展，对石油能源的需求不断增加，驱动化工码头不断向外海扩建，由于所处工作环境的特殊性，以及船舶向大型化发展，导致码头结构受损破坏的现象也时有发生。本文主要以海南某石油码头修复工程为例，对码头结构的受损检测、受力计算、修复设计以及施工工艺几个方面进行研究。依据检测结果与合理的设计规范，针对桩基、墩台和联系桥等损坏构件进行力学计算，结合安全、经济与环保的原则，对桩基修复和构件裂缝修复提出合理的修复方案，为同类工程提供参考。 关键词：石油码头;施工工艺;桩基修复;裂缝修复
中图分类号：U656.1 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2021）11-0074-03
经济的高速发展和石油能源需求的日益增加，驱动我国建设了大量的液体化工码头。随着现代船舶向大型化、深水化发展，化工码头也从内陆作业区向开敞式外海扩建。一方面，外海水深浪大环境较为恶劣，伴随船舶进出港频率增加，容易导致船舶停靠时失控撞到码头平台的事故。另一方面，部分港口年代久远，水工结构设计和材料抗腐蚀性难以抵抗船舶撞击力，导致码头结构受损破坏现象也时有发生。
基于受力合理、造价经济等因素，液体化工码头常采用弹性好、透空性好、波浪反射輕的蝶形平面高桩结构，同时增加了码头构件损坏的风险也提升了码头修复的难度[1-2]。张浩等[3]对高桩码头水上水下结构加固、混凝土裂缝修复和钢筋锈蚀补强等方面的传统做法和研究现状做了总结及分析。戴海新[4]研究指出结构裂缝的修补首先要确定裂缝成因再选择合适的修补材料和方法。杨帅[5]等研究表明，水下接桩和增设灌注桩均能满足桩基结构修复需求，两者在施工难度和修复费用上存在明显差异。受制于原有结构和损坏机理等因素不同，目前尚无统一的修复技术与方案。本文以海南省某石油码头受到船舶撞击后码头结构的修复工程为例进行阐述，为类似开敞式蝶形桩基码头遭遇船舶撞击的修复提供参考。
1工程概况
工程位于海南省澄迈县，5000 t级油轮泊位主要以柴油和燃料油为主。码头平面为左右对称的蝶形布置，采用墩式结构，中部设有2个22 m×8.5 m×4 m的工作平台，两侧分为东西两个结构段，东、西结构段各有2个7 m×7 m×4.5 m的系缆墩，1个7 m×7 m×4.5 m的靠船墩。工作平台与墩之间采用7.5 m×2 m×0.5 m预制安装混凝土实心板连接;工作平台与
工作平台之间采用现浇混凝土空心板连接，墩与墩之间采用27 m×2 m预应力T型梁连接;工作平台采用16根预应力方桩作为基础，靠船墩和系船墩采用8根预应力方桩作为基础，上部均为钢筋混凝土现浇墩台，引桥长度为558 m，宽为6 m。码头平面布置见图1。
2 构件损坏原因及检测结果
2.1构件损坏成因与检测方案
2020年4月22日，因强对流天气影响，码头泊位所停靠船舶侧面撞击东侧水工结构，导致码头受到严重破坏，其中东侧结构有明显撞击损坏特征，主要包括前工作平台与靠船墩2连接板、靠船墩2墩台及下部基桩、靠船墩2与系缆墩3之间的T型梁等构件损毁掉入海中，工作平台及西码头水工结构也存在构件损伤。
检测主要分为水上构件外观检查和水下基桩摸探检测。外观检查主要对码头撞击受损区域及影响区域的外观质量进行检查，并混凝土构件的缺陷状况进行统计记录;水下基桩检测主要对码头基桩进行全面检查，并记录水下缺陷情况。
2.2构件检测结果
东码头：前工作平台与靠船墩2连接板、靠船墩2墩台及下部基桩、靠船墩2与系缆墩3之间的T型梁等构件损毁掉入海床底部;靠船墩2上附属设施如系船柱、消防炮、炮塔整体坠入海中;上部管线（消防管线、油管）等折断损坏;面层混凝土有破损、护栏破坏。
西码头：前工作平台与靠船墩1西侧结合处有长1050 mm宽50 mm裂缝;靠船墩1与系缆墩2连接T梁结合部位10 mm～40 mm宽度不等的裂缝，侧翼缘有170～200 mm间隙且有不同程度的偏移。
工作平台：工作平台前沿靠船构件橡胶护舷开裂破损，固定螺丝松动;靠船构件出现横向开裂;护栏破坏。
码头受损现场见图2。高斯扩散模型
2.3基桩检测结果
靠船墩2下部8根基桩完全损毁，另10根桩头处有胀裂、纵向裂缝、剥落松动等缺陷，1根基桩存在轻微缺陷，其余基桩与上部结构结合情况良好。码头基桩布置见图3。
3 修复设计方案
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数学皇冠上的明珠 3.1设计原则
务川远教网 依据检测结果，因工作平台、西码头损坏程度较小，同时考虑到经济等因素，对其进行修复补强;对于东码头靠船墩、联系桥，因其损坏程度较大，且严重影响到港口质量等级和安全可靠性，依据相关规范重新设计结构。设计时考虑由于结构的变化而引起的附属设施的变化，但不对原结构的平面布置、范围、建筑标准和规模指标等作出实质性的改变。
3.2码头结构修复方案
3.2.1靠船墩结构
根据相关技术规范并保障修复的主体结构配套功能设施完整，方便后期使用和管理。首先对码头结构进行了调整，平面方案基本与原码头平面布置保持一致，采用蝶形布置。在原有码头基础上，沿码头前沿线向东侧移动3.5 m，新建靠船墩2个，尺寸为7×9.5 m，高4.5 m，墩台岸侧设置牛腿结构。靠船墩2下部共设置8根直径为800 mm桩壁厚为16 mm的钢管桩，靠船墩2上部结构为现浇混凝土结构，桩基伸入墩台不少于800 mm，并设置桩芯混凝土强度为C40。
3.2.2联系桥结构
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工作平台与靠船墩之间的联系桥部分修复，为了让码头能早日投入运营节约成本，将原本预应力T梁结构更换为便于制作安装，无需大型预制场地，且透水性好，重量轻，结构新颖，生产工艺先进的钢引桥结构。新建靠船墩2与前工作平台之间用13 m×2 m钢引桥连接，通过计算分析模型进行规范检验，应力比最大值为0.29;新建靠船墩2与原系缆墩2采用23 m×2 m钢引桥连接，通过计算分析模型进行检验，应力比最大值为0.33;检验结果表明两座钢引桥结构均能满足承载力计算要求。钢引桥均通过预埋螺栓与支座墩联结。 码头结构设计方案见图4。
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