珠海港高栏港区某重力式码头升级改造结构方案探讨

[摘要]近年来，全国各大港口越来越多的通过老码头改造的途径来提高港口现有码头设施的适应性和通过能力，而改造升级实施过程中往往伴随有老码头及其配套设施的改造或者保护问题，本文通过对珠海港高栏港区某电厂卸煤码头升级改造工程中关于旧码头主体结构多种保护措施的比较分析与探讨，初步归纳与总结了目前国内类似工程问题处理的基本思路和主要方法，供业界人士参考、借鉴。

[关键词]升级改造；灌注排桩墙；钻孔灌浆；膜袋混凝土

1.工程概况

由于航运市场变化，电煤的海运运力紧张持续及煤轮大型化等原因，不时需要有超过煤码头靠泊能力的煤船靠泊作业。根据生产用煤需要，珠海某发电厂已建的2个配套煤码头拟由5万吨级升级改造为7万吨级。

原有码头为5万吨级煤码头，码头前沿设计底标高为-13.45m（当地理论最低潮面，下同），码头面设计高程为+4.95m，采用重力式实心方块结构，方块上安装低位卸荷板，其上为现浇混凝土胸墙，码头后方回填棱体块石和开山石。桥式抓斗卸煤机的前轨设置在码头胸墙上，距码头前沿线3m，后轨安装在由冲孔灌注桩支撑的轨道梁上。码头前方设置550KN系船柱，靠船护舷为SUC1250HRO鼓型橡胶护舷。码头结构断面参见附图1。

码头升级为7万吨级煤炭泊位后，为满足7万吨级散货船的安全靠离泊，码头前沿底标高需疏浚至-15.0m，比原码头前沿底标高低1.55m。如不采取措施，势必会造成现有码头结构基础的破坏，如何既保证港池疏浚，又保证现有码头的安全是重点和难点。

2.改造方案设计原则

（1）安全性原则：加固改造设计方案应能满足业主的使用要求并安全可靠。

（2）经济性原则：加固改造设计方案应经济合理。应充分理解项目特点和业主需求，深入分析现有资料，尽量减少工程量、简化改造工序以节省投资。

（3）合理性原则：加固改造设计方案应充分考虑码头主体结构、装卸工艺和其它附属配套设施的现状，能满足码头基本不停产的要求，与有限的施工作业条件和目前的施工技术水平和设备能力相适应并合理可行。

（4）协调性原则：加固改造设计方案及其实施安排应与码头岸线布置、现有装卸工艺设备和其它附属设施设备相协调，尽量减少改造期间对码头卸煤作业的影响。

3.改造方案重点、难点

针对本项目的特点，本次结构改造设计的重点、难点在于：

（1）合理确定结构改造方案，保证升级后港池疏浚不破坏现有码头结构安全。

现有码头为2个5万吨级煤炭泊位，码头结构为重力式实心方块结构。码头面高程为4.95m，港池前沿结构底标高为-13.45m。码头升级为7万吨级煤炭泊位后，前沿底标高变位-15.0m。如不采取措施，势必会造成现有码头结构基础的破坏，如何保证港池疏浚，保证现有码头的安全是设计的重点和难点。

（2）合理确定码头前沿线位置，既满足水利防洪治导线控制要求，又满足现有前沿装卸工艺设备对7万吨级船舶的卸船作业要求。

码头前沿线位于防洪治导线以内，在不突出防洪治导线的前提下，码头前沿线可以适当外移。码头前沿线外移使停靠船舶较易获得足够的水深，外移的距离越大，码头前沿的疏浚工程对原基床的影响越小，反之越大。但其外移距离受原结构和装卸设备前伸距长度的限制。如何协调两者的矛盾，合理确定码头前沿线位置是设计的重点和难点。

（3）码头改造升级与现有码头正常营运的协调，即改造期间不影响电厂正常营运。

码头的升级改造势必会对现有码头的正常营运造成影响。目前，珠海发电厂仅有这两个泊位，为了不影响电厂的正常运作，如何在设计方案、施工顺序方面考虑，尽量减少对现有码头正常营运的影响，为业主最大程度的节省投资是设计的重点和难点。

4.改造方案的选取

为最大程度的节省投资，本次结构改造考虑不改变现有装卸工艺设备和轨道基础，卸船机的轨距不变，皮带机中心线相对于前轨之间的距离也不变。

现有桥式抓斗卸船机的最小前伸距为35m，因此，码头前沿线外移不能超过：35m-前轨到原码头前沿线距离（3m）-设计船型最外侧仓口距离（24.2m）富裕距离2m升级后橡胶护舷高度（1.45m）=4.35m，即码头前沿线可最大外移4.35m。

在此前提下，可从下面三个思路考虑结构改造方案。

（1）灌注桩排桩墙结构方案

本改造方案悬臂式靠船墩采用混凝土结构，伸出码头前沿线1.5m，沿码头前沿线方向宽3.0m，靠船墩顶高程和底高程分别为4.95m和1.75m。靠船墩上安装SUC1450H鼓型橡胶护舷（一鼓一板），橡胶护舷中心高程3.35m，靠船墩上设置750KN系船柱。将原有SUCl250H鼓型橡胶护舷拆除，并凿除沿码头前沿线方向上靠船墩浇筑3.0m范围内胸墙，新建胸墙与悬臂式靠船墩整体浇筑，并未凿除部分胸墙通过化学锚栓形式连接并现浇C40混凝土成为整体。

在原抛石基床前趾海侧1.4m位置打设一排混凝土灌注排桩墙，灌注桩直径中800mm，底高程预计达-19.0m－-35.0m，入风化岩层或经挤密砂桩处理后的粘土层。待灌注排桩墙强度达到设计要求后，对排桩墙海侧的基床块石或抛乱石进行人工清除，将船舶停泊水域浚深至-15.0m。

本改造方案码头前沿线外移较少，对现有前沿卸船设备作业适应性更好，对码头未来升级更大吨级的船型适应性相对更强。但灌注排桩形式加固码头前基础方案的施工技术和施工设备要求均较高，施工难度大，需要有丰富水运工程施工经验的施工队伍和先进优良的施工机具，改造工程费用相对较高，工期相对较长。

（2）基床钻孔灌浆方案

本改造方案悬臂式靠船墩采用混凝土结构，伸出码头前沿线3.1m，沿码头前沿线方向宽3.0m，靠船墩顶高程和底高程分别为4.95m和1.75m。靠船墩上安装SUC1450H鼓型橡胶护舷（一鼓一板），橡胶护舷中心高程3.35m，靠船墩上设置750KN系船柱。将原有SUCl250H鼓型橡胶护舷拆除，并凿除沿码头前沿线方向上靠船墩浇筑3.0m范围内胸墙，新建胸墙与悬臂式靠船墩整体浇筑，并未凿除部分胸墙通过化学锚栓形式连接并现浇C40混凝土成为整体。

清除基床前抛乱石（接近基床部分需人工清除），将船舶停泊水域浚深至-15.0m。对码头前趾海侧4.0m陆侧0.5m范围的块石基床进行灌浆加固处理，处理深度至-16.0m。

本改造方案不需对原码头块石基床进行开挖，施工难度较小，对原码头结构影响较小，在国内有较成熟的设计、施工经验，改造的工程费用相对较低。但该方案码头前沿线外移较多，前沿设备不做改造情况下，码头对改造升级靠泊船型的适应性相对较差。

（3）基床铺设膜袋混凝土方案

本改造方案上部胸墙改造方案同方案2，基床改造则采用膜袋混凝土方案。人工将原块石基床肩台向陆侧开挖1.0m，在被开挖后的肩台表面铺设一层400mm厚水下不离析模袋混凝土，将船舶停泊水域浚深至-15.0m。

本改造方案对原码头块石基床开挖较少，施工难度小，对原码头结构影响较小，改造的工程费用相对较低。但该方案同样存在码头前沿线外移较多，前沿设备不做改造情况下，码头对改造升级靠泊船型的适应性相对较差的问题。

4.结论

以上结合实际工程探讨的升级改造措施技术上都是可行的，但对原有码头基床的影响程度、对装卸工艺设备的适应性有所不同，建设成本也差异较大。经过技术经济分析与比较，采取灌注排桩墙方案可以有效地起到保护原有码头基础的作用，对码头未来升级靠泊船型的适应性相对更强，值得深入研究。

综上所述，对于旧码头改造升级的设计，要充分掌握基础资料和改造对象原有的设计使用边界条件，深入分析改造方案设计的基本条件，同时，技术方案还需要具有未来的发展性和扩建结构上的良好过渡与衔接，需要综合考虑不同方案在技术上的适应性和经济上的合理性，通过技术经济比较才能作出最优选择。

作者简介：

李丹（1981-），水工结构工程专业工学硕士，工程师，主要从事港口工程设计与咨询。