庞 亮，吉同元，秦网根，李鹏飞

（1.连云港港口控股集团有限公司，江苏 连云港 222042；2.江苏省交通规划设计院，江苏 南京 210014）

爆破挤淤堤上建造重力式码头的质量检测技术

庞 亮1，吉同元2，秦网根2，李鹏飞2

（1.连云港港口控股集团有限公司，江苏 连云港 222042；2.江苏省交通规划设计院，江苏 南京 210014）

现有规范对爆破挤淤堤上建造重力式码头检测无依据可循，本文结合具体工程实例，在传统检测技术的基础之上，进一步引入探地雷达法对码头面层的质量状况（厚度及均匀性）进行检测，以及水下探摸法排查码头是否存在（移位、断裂，水下沉箱与基础是否有凸凹、沉箱下部基础是否有被淘空等）异常现象，方式和方法对于类似工程的质量检测具有重要的借鉴意义。

重力式码头；爆破挤淤堤；水下探摸；探地雷达

引 言

重力式码头作为普遍采用的码头结构型式之一，其结构型式简单、施工方便，适合建造在地基条件较好的岸线上，若地基条件较差需预先对地基进行加固处理。

连云港作为典型的软土质海岸，分布着层厚几米到几十米不等的软土层，物理力学性能差，在这样的地基上建造重力式码头必须对地基预先处理。然而，采用爆破挤淤法达到淤泥和石块之间的置换，并在挤淤堤上建造重力式沉箱码头，该种施工方式目前在全国范围内尚无工程实例，关于已建爆破挤淤堤上重力式沉箱码头的整体质量状况情况，需采用必要的检测手段对该地基处理环境下的结构进行检测。本文结合在采用爆破挤淤堤上建造重力式码头的工程实例，借助传统检测手段分析了该码头的质量检测结果，详细介绍了探地雷达法对码头面层的状况检测，分析了混凝土面层内部的质量状况、并结合水下探摸法排查码头是否存在（移位、断裂，水下沉箱与基础是否有凸凹、沉箱下部基础是否有被淘空等）异常现象。

1 工程介绍

连云港某港区建造重力式沉箱码头，由于表层分布着几米厚的淤泥层，为确保地基基础的稳固，以抛石挤淤堤局部开挖后作为码头深基础。建造后的重力式码头长180 m、宽36 m，码头顶面高程6.10 m，前沿泥面高程-4.10 m，主体结构主要由预制沉箱、卸荷板、现浇胸墙构成。预制沉箱宽5.00 m、长8.00 m、高6.60 m，接头采用平接的型式，沉箱间的垂直缝缝宽50 mm，在沉箱内和后方抛填块石。码头断面结构如图1所示。

图1 码头断面

2 传统检测方法及结果分析

现有的针对重力式码头的质量检测评估工作，都参照《港口水工建筑物检测与评估技术规范》（JTJ 302-2006）和《港口码头结构安全性检测与评估指南》（交通运输部水运局，2011年 1月）来执行，结合码头的结构特点和现场情况，主要检测内容如表1所示。

表1 检测内容及方法

2.1 码头设计水域水深及冲淤变化情况检测

检测采用 HD-370型变频测深仪对码头水下地形进行断面扫测，结合GPS定位，确定码头周边区域水下泥面高程，（码头前沿设计泥面高程为-4.10 m），码头水下泥面地形测量成果分析显示：

1）码头前沿50 m范围内实测水下泥面高程为-4.74～-4.43 m，均低于设计泥面高程；同一断面泥面高差相差不大，高差范围为0.13～0.30 m；

2）总体来看，距码头前沿线50 m范围内，水下泥面整体较为平坦，坡度较小。

2.2 外观调查检测

外观调查主要是对码头水上主体结构和附属设施进行检测，从所抽检构件分析结果来看：

1）码头主体结构外观质量一般，主要问题是码头前沿胸墙存在不同程度混凝土破损，钢筋外露等现象；码头胸墙与面层、码头平台与后方堆场变形缝接缝均有不同程度破损现象。

2）码头附属设施外观情况一般，码头系船柱底座混凝土破损、钢筋；码头前沿护轮坎混凝土存在破损现象；码头轨道车档倾斜。

2.3 高程与位置检测

高程与位置检测，采用水准仪和GPS，同时考察码头结构段变形缝缝间填充情况以及变形缝缝间是否存在挤压、错位和错台等情况，所抽结果分析如下：

1）码头前沿实测高程偏差在-3～43 mm之间，码头后沿在-22～43 mm之间；码头前沿线位置相对偏差值为5～69 mm，码头中部区域较两端有轻微凸出现象。

2）变形缝调查结果表明，码头面层结构段及胸墙变形缝基本完好，但是在前沿胸墙与面层接缝局部有张拉现象。

2.4 混凝土强度检测

混凝土强度检测主要对码头混凝土结构在有代表性的部位采用回弹法进行检测，必要时对可疑区域采用取芯法联合验证，力求全面客观的反映构件目前真实强度，从所抽检混凝土构件来看，均满足设计要求。

2.5 混凝土耐久性检测

混凝土耐久性检测主要包括钢筋保护层厚度、混凝土碳化深度、钢筋锈蚀状况、氯离子渗透扩散系数等检测内容。

1）所抽检各类型构件钢筋保护层厚度整体控制较好，除个别构件实测钢筋保护层厚度最小值与原设计值相差较大外，其余所抽检构件实测钢筋保护层厚度平均值与原设计值相差不大，从所测各类型构件的标准差范围可以看出，同类型构件之间的保护层厚度分布相对较为离散；

2）所抽检码头混凝土构件，抗碳化性能等级为T-Ⅳ级，抗碳化耐久性水平推荐意见为“好”；

3）所抽检构件中目前钢筋发生锈蚀的概率均小于10 %，情况较好；

4）通过扩散系数电迁移试验方法所测得现浇胸墙抗氯离子渗透性能合格。

3 特殊检测

现有重力式码头检测都参照《港口水工建筑物检测与评估技术规范》（JTJ 302-2006）和《港口码头结构安全性检测与评估指南》（交通运输部水运局，2011年1月）来执行，对于码头混凝土面层在受压后是否出现内部结构的变化、码头水面以下是否存在异常现象，规范里面没有提到相对应的检测方法，本次面层检测拟通过引入探地雷达无损检测技术、水面以下部分采用水下探摸与摄像进行状况质量检查。

3.1 面层检测

探地雷达较传统检测手段，探测深度深、无破坏性及工作方式灵活等优点，已在道路、隧道、矿产资源等检测勘探中成熟应用，在港工结构物中的应用目前研究很少，尤其是对于重力式码头检测而言，基于爆破挤淤堤上重力式码头面层的内部质量状况检测分析，探地雷达可以解决传统检测手段探测深度不足的问题。

探地雷达检测是依据电磁波脉冲在地下传播的原理进行工作，发射天线将高频电磁波以宽带短脉冲形式送入地下，当雷达脉冲在地下传播过程中，遇到不同电性介质交界面时，由于上下介质的电磁特性不同而产生折射和反射，探地雷达测试原理如图2所示。

图2 探地雷达测试原理示意

1）保护层厚度检测

钢筋混凝土保护层厚度是保证钢筋与混凝土共同工作的前提，是防止钢筋受外界环境（碳化、氯离子侵蚀、化学介质侵蚀、磨损破坏等）影响，保证结构耐久性的重要屏障。根据工程情况采用sir-3000型探地雷达结合1 600 MHz天线对重力式码头现浇混凝土面层进行检测，有效探测深度大约为0.5 m。现场选取4段（1#、2#、3#、4#）区域测线对混凝土面层0.5 m深度范围内的钢筋分布进行抽检，检测结果见图3（a）和表2所示。

图3 典型雷达剖面

表2 码头面层保护层厚度及钢筋分布检测汇总

为了进行定量分析，对图像进行交互式解释，得到钢筋的具体坐标，形成表2（交互式解释后的统计结果）所示，根据图3（a）和表2分析来看，混凝土面层钢筋分布由上下两层钢筋分布组成，由于钢筋对高频雷达波的强绕射作用，在雷达剖面上与每根钢筋相对应的位置形成十分明显单侧双曲线，曲线弧顶部即为钢筋位置，首层钢筋以黄点表示，二层钢筋以红点表示。由于电磁波信号的衰减和首层钢筋的屏蔽作用，二层钢筋的单侧双曲线显示较模糊。

2）面层厚度及均匀性检测

结合现有码头资料，重力式码头设计时考虑区域面载受力的不同，面层设计时采用两种设计厚度（如表3），为掌握两种区域内的混凝土面层厚度及均匀性状况，垂直于码头前沿线方向共布置8条测线，其中1#～4#测线对应的面层设计厚度为 30cm，5#～8#测线对应的面层设计厚度为80cm。检测结果如图3（b）和表3所示。根据工程情况采用sir-3000型探地雷达结合400 MHz天线进行检测，有效探测深度大约为2 m。

表3 混凝土面层厚度检测结果

结合现场所抽两区域各4个分段测线检测情况来看，混凝土分布较均匀，且从图3（b）可以看出，在2.0 ns处和14.0 ns处有两个强反射层面，这两个界面分别就是凝土面层的表面和底界面反射，利用雷达软件对强反射面进行自主追踪，并将对应结果显示在交互式解释截面，并对各点的位置坐标进行处理形成表3（交互式解释后的统计结果）各测线范围内的面层厚度。

结合表3处理数据分析来看，面层厚度检测除1#和4#测线局部偏小以外，其余测线测得的混凝土面层厚度总体在设计值以上。其中设计值为30cm面层部分，厚度值范围为260～463 mm，设计值为 80cm面层部分厚度值范围为 860～1 121 mm。

3.2 水面以下结构及基础检测

水面以下结构及基础检测主要采用水下探摸对码头的水下基础、沉箱及卸荷板，通过探摸排查码头是否有移位、断裂，水下沉箱与基础是否有凹凸、沉箱下部基础是否有被淘空等异常现象。探摸时由潜水员对构件外部进行逐项检测录像、探摸并详细记录劣化区域所处位置、部位和形态等。

图4 水下构件外观调查（水下摄像）

结合潜水员水下摸查以及水下摄像，通过探摸发现该码头水下结构存在的主要问题如下：

1）距码头西侧角点15.1 m，卸荷板与沉箱角破损，规格约为：长度800 mm×宽度400 mm×深度约350 mm不规则的三角形体，破口属坡度形状。

2）距码头西侧角点20.5 m，沉箱与沉箱下口缝隙（相邻河床处）宽度约130 mm，上口缝隙（相邻卸荷板位置）逐渐加宽至140 mm。

3）距码头西侧角点36.0 m，水下沉箱基础存在冲刷、淘空现象，规格约为：长度1 000 mm×宽度300 mm×深度100 mm不规则的长方形体。

4）距码头西侧角点85.5 m，胸墙的结构缝较大，规格约为长度300 mm×宽度150 mm×深度呈坡度150 mm不等。

4 结 语

爆破挤淤堤上建造重力式沉箱码头，其结构的整体质量状况对于码头的安全性至关重要，结合国内首例该工程质量状况调查检测，在传统的检测技术基础之上，引入探地雷达法对码头面层的状况进行检测，分析了钢筋混凝土面层的钢筋分布、面层厚度及均匀性状况，并结合水下探摸法对码头卸荷板、沉箱、河床基础及胸墙结构缝的状况进行了调查分析，方式和方法不但可以提升我国港工结构的检测技术水平，而且对于类似工程的质量状况检测具有重要的借鉴意义。

[1]王胜年,潘德强.港口水工建筑物检测评估与耐久性寿命预测技术[J].水运工程,2011,(1):16-123.

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Quality Inspection Techniques for Gravity Berth Structure Built on Dyke by Blasting to Displace Muck

Pang Liang1,Ji Tongyuan2,Qin Wanggen2,Li Pengfei2
(1.Lianyungang Port Holding Group Co.,Ltd.,Lianyungang Jiangsu 222042,China; 2.Jiangsu Province Communications Planning and Design Institute Co.,Ltd.,Nanjing Jiangsu 210014,China)

At present,no current codes can be followed to examine the quality of gravity berth structure built on a dyke by blasting to displace muck.Based on an engineering practice and the traditional inspection techniques,ground penetrating radar (GPR) method is adopted to check the quality of wharf surface such as the thickness and uniformity.In addition,underwater detection method is used to check abnormal phenomena of maritime structure such as the displacement,fracture,concave-convex of underwater caissons and foundation,caisson’s lower foundation being hollow inside.The above methods may serve as a significant reference for the quality inspection similar projects.

gravity berth structure; dyke by blasting to displace muck; underwater detection; ground penetrating radar (GPR)

U655.2

：A

：1004-9592（2016）06-0051-05

10.16403/j.cnki.ggjs20160613

2016-01-07

庞亮(1981-)，男，高级工程师，主要从事港口水运工程研究和管理工作。