一、立项背景：广东省能源集团有限公司沙角C电厂配套煤码头工程于1995年建成并投入使用，原设计为3.5万散货码头(结构按 5 万吨级设计)。2008年该码头进行了维修加固工作，2013年对该码头进行了检测，情况显示码头自维修加固以来，码头主体结构纵梁、横梁和圆筒的混凝土基本完好，且未见有偏转、错位和移动；部分圆筒变截面位置存在竖向裂缝，码头水下圆筒筒身外观良好，未发现混凝土开裂、脱落、露筋等现象。引桥钢管桩存在一定锈蚀情况。为适应船舶大型化的要求，本工程需要加固改造成10万吨级的散货煤码头。 

二、技术方案： 1、原码头情况 原码头平面按顺岸引桥式布置，码头总长324m，其中工作平台长297m、宽25m、高程7.5m，在平台西侧端部设一系缆墩；码头停泊水域宽65m、底高程－13.4m；回旋圆直径450m、设计底高程－12.5m。原码头主体下部结构采用双排预制钢筋混凝土圆筒，圆筒直径3.0m，共计62 个，排架间距9.75m，前后两排间距20m；上部结构采用钢筋混凝土纵横梁及上承板。系船柱系缆墩处采用1500KN系船柱，码头平台处两端采用1000KN系船柱，中间采用750KN系船柱。橡胶护舷采用一鼓一板SUC1450 超高反力型橡胶护舷。 码头与陆域连接的引桥长约1524m，宽13.22m，引桥面高程7.5m，引桥为高桩梁板结构。 2、主要改造方案 （1）水域平面改造 码头停泊水域原宽度65m改造为86m；底高程原-13.4m（当地理论最低潮面，下同）改造为-15.2m。回旋水域布置在泊位停泊水域的正前方，回旋水域按2.0倍设计船长考虑，回旋圆直径原450m改造为500m；底高程维持原-12.5m改造为-15.2m。 （2）码头平面改造 原码头总长324m，包括工作平台、系缆墩和人行桥，平面改造考虑布置一个10万吨级散货泊位，将原端部系缆墩和人行桥拆除，采用高桩梁板结构将码头平台延长至324m，形成连片式结构。根据改造方案，原码头横梁外伸2.3m，改造后码头宽度为27.3m。 （3）水工建筑物改造 码头平台结构按10吨级进行加固改造，为保证不破坏原有基床，改造将码头横梁外伸2.3m。横梁延伸部分下部预制，上部钢筋混凝土现浇，凿除原胸墙前沿混凝土，不破坏原构件受力钢筋，并增加植筋连接，接头采用现浇混凝土浇筑。对于原有圆筒表面清理干净，浇筑C25水下不离析混凝土将原有直径3.0m圆筒加固至直径4.5m，加固浇筑混凝土部分结构与上部结构植筋连接。 码头端部27m长的人行桥和系缆墩拆除，改造为连片式高桩梁板结构。桩基采用直径1.5m的灌注嵌岩桩，长度45m入中风化片麻岩，排架间距9.0m。上部结构分别为现浇横梁、纵梁和面板。新旧结构间通过预制简支板连接，简支板两边留缝宽20mm，采用沥青填塞。 对引桥钢管桩锈蚀比较严重的45#轴，采用在引桥横梁两侧加桩，共计4根桩，增大原有引桥横梁截面的方法进行加固，新旧结构现浇在一起共同受力。 （4）附属设施改造 考虑到本项目施工期间还需要正常运营，施工期间保留原码头系船柱，施工后期将拆除原码头系船柱，将原来750KN和1000KN系船柱改成1500kN系船柱。 防撞设施将原来SUC1450 超高反力型橡胶护舷换成SUC2000H低反力RL型橡胶护舷。在施工期间，采用钢结构临时靠船构件作为防冲设施，布置于圆筒码头前方，以保证码头正常运转工作不受施工影响。 临时靠船钢构件共有6套,仅安装在原码头横梁前沿,根据实际靠船及施工进展情况进行正确安装。临时靠船钢构件通过原码头前沿橡胶护舷螺栓与码头连接。 

三、 项目特点： 本改造项目改造设计主要有以下几个特点： 1、改造顺岸引桥式布置为连片式码头结构 改造原码头总长324m，包括工作平台、系缆墩和人行桥，岸线不能充分利用，卸船机无法到达码头端部，装卸效率低，同时人员系缆作业也存在安全隐患。由于端部系缆墩和人行桥仅有27m长，考虑将其拆除后重建形成连片式结构，利用码头泊位长度，提高码头靠泊作业的便利性和安全性。 2、延长码头上部横梁结构，浚深前沿港池水域 改造考虑先拆除原SUC1450橡胶护舷，凿除部分原横梁后现浇C30混凝土向外延伸2.3m，然后安装SUC2000橡胶护舷，将原有岸线向外推移2.3m，使港池水域整体向海测移2.3m，基床从原圆筒底板海测1m处以1:1的坡度向下浚深至-15.2m。浚深后，基床由原暗基床变成明基床，由于该处水流较急，且船舶靠泊引起的紊流易造成基床表面淘刷，影响结构安全，需加强对前沿明基床的保护，改造方案考虑在原圆筒底板外侧基床面向海侧铺设300mm厚的膜袋混凝土护面，并在改造后港池底部9m范围设置栅栏板护底。 3、加大双排圆筒直径，提高结构承载力 根据原码头结构现状及核算，原重力式码头平台的抗倾、抗滑承载力不满足10万吨级散货船安全靠泊要求，改造考虑在原码头双排圆筒3m直径的基础上，外包一层C30的水下混凝土，将双排圆筒直径加大至4.5m，显著提高重力式码头的整体承载力。圆筒加大部分与原有上部结构通过植筋连接。 4、改造施工需要兼顾生产 码头后方圆筒改造不影响靠船，前方圆筒改造需要在船舶靠泊的间歇期进行作业。需要现场统一调度，合理安排现场加固改造施工和生产有序进行，互不干扰。 横梁延长的改造施工对生产影响较大。施工期间考虑在原码部分胸墙上间隔安装钢结构临时靠船设施，先期改造未安装的横梁结构，待改造完成的横梁可以满足正常靠船后，再进行安装系船柱及橡胶护舷，最后拆除钢结构临时靠船设施，对该部位横梁进行改造。 

四、关键技术及主要创新点 1、本项目为重力式码头升级改造项目，受限于原有设计水深需要进行浚深处理，但若直接将停泊水域浚深将影响码头的结构安全，本设计考虑加宽横梁将停泊水域向海测推移后再进行浚深处理的方式，施工简单，经济效益显著，具有一定的创新性。 2、本项目原码头结构为双排圆筒结构，和一般的重力式单圆筒结构有所区别。本项目码头结构计算考虑先将双排圆筒与上部梁板做为一个整体结构，验算其抗倾、抗滑稳定性和基床及地基承载力等；再分别验算单个圆筒结构、横梁和纵梁不同作用与效应组合下的内力。这样将非常规重力式码头进行简化处理，受力分析明确，该计算模式具有一定的创新；改造方案采用加大单个圆筒直径，并与上部结构植筋连接的方式，很好的增加单个圆筒的承载力和码头的整体稳定，为重力式码头结构增强承载力和整体稳定提供新的思路。 3、本项目在改造施工中还需要兼顾生产，在横梁改造过程中考虑在原码头部分胸墙上安装钢结构临时靠船设施，先期改造未安装的横梁结构，待改造完成的横梁可以满足正常靠船后，再进行安装系船柱及橡胶护舷，最后拆除钢结构临时靠船设施，对该部位横梁进行改造。很好的解决现场改造施工和生产的矛盾，在保证改造施工安全有序进行的前提下，为业主最大化的创造经济效益。 

五、与当前国内外同类技术综合比较 重力式结构是在国内外港口码头工程中应用最广泛的结构形式，具有承载力高、耐久性好的特点，但重力式码头结构由于结构特点前沿基床位置难以挖深，建设规模确定后较难进行升级改造，限制了重力式结构老旧码头进一步挖掘潜力，重力式码头结构改造提升靠泊吨级是国内外行业的一个普遍的难题。本工程为重力式墩柱结构，比传统直墙式结构比较上部结构更加复杂，基础对前沿浚深更加敏感，改造难度大，国内无类似案例，无经验可借鉴。 重力式码头结构增加前沿水深，提升船舶靠泊能力的通用设计思路有：第一，对在前沿增加独立靠船结构，距离原码头前沿较远距离进行挖深；第二、对基础首先进行加固，采取水下挖除基床前坡脚，对结构主体增加稳定性措施。以上两个方法均存在一定不利因素，现状政策对码头控制前沿线管理非常样儿，靠船前沿线前移后增加占用水域，需经重新报批报建，程序繁多；对基础加固后挖除后治理难以检测控制，治理风险大。本项目在保证不破坏基床的情况下，挖深码头前沿，增加前后排圆筒的重量增加码头稳定性，采用加宽胸墙加大护舷的方法保证码头靠船位置水深满足，改造方法兼顾经济和改造期的运营，改造的质量风险低，方法具有较高推广性，改造完成码头能满足靠泊10万吨级船舶，使运输费用大大降低，经济效益明显。