影响天津港高桩码头安全的主要因素及解决方案的探讨

刘东 胡宁
[1]中交第一航务工程勘察设计院，天津300222 [2]天津港务局，天津300456

文章摘要:通过对天津港高桩码头变形监测资料的分析，提出岸坡泥沙回淤、后方堆场的超量堆载及大型装卸车辆的使用是影响码头安全的主要因素，建立码头安全预警系统的设想。通过岸坡泥沙回淤监测和桩体监测了解掌握岸坡泥沙回淤规律和高桩倾斜程度以及变形速度，保证码头安全运转，实现防患于未然的目的。
文章主题:高桩码头 天津港 泥沙回淤 安全预警系统 车辆 装卸车 堆场 主要因素 影响 解决方案

文章内容：影响天津港高桩码头安全的主要因素及解决方案的探讨刘东,胡宁(1.中交第一航务工程勘察设计院,天津300222;2.天津港务局,天津300456)摘要:通过对天津港高桩码头变形监测资料的分析,提出岸坡泥沙回淤,后方堆场的超量堆载及大型装卸车辆的使用是影响码头安全的主要因素,建立码头安全预警系统的设想.通过岸坡泥沙回淤监测和桩体监测了解掌握岸坡泥沙回淤规律和高桩倾斜程度以及变形速度,保证码头安全运转,实现防患于未然的目的.关键词:变形监测;沉降位移;平面位移;泥沙回淤;回淤监测天津港年吞吐量超过亿吨,成为北方"第一大港",并力争在2010年跻身世界港口1强,因此,在今后几年,不断扩大港口规模的同时,采取积极有效的安全预防措施,消除安全隐患,保障现有泊位码头结构安全,保证各泊位的正常运转将尤为重要.天津港务局对现有码头安全极为重视,委托专业单位对天津港部分码头进行定期变形监测,监测内容包括平面位移观测,沉降位移观测.通过对监测资料的认真分析,发现各监测区段均存在着如下变形规律(东突堤范围内):1)沉降位移码头前沿(前承台)出现了明显的抬升;挡土墙后方车道,堆场,办公区出现了不同程度的沉降.2)平面位移码头前沿(前承台)向陆侧产生明显且程度不同的位移.1产生位移的主要原因1)天津港地区属于淤泥质海岸,地基土层较为软弱,存在着明显的地表沉降现象.2)随着天津港年吞吐量的不断加大,装卸能力的不断增强,后方堆场的堆载随之增加,装卸车辆等流动荷载频繁碾压,造成了挡土墙后方车道,堆场明显下沉,个别地段下沉严重.3)码头承台下岸坡经多年回淤,回淤情况严重,与原设计边坡比较,回淤深度达4.1～7.7(此数据为东突堤南侧12～17系船柱之间的测量数据).2启示1)造成码头变形(位移,沉降)的原因是多方面的,只有采取积极有效的预防,监测措施,了解,掌握一54一码头变形规律,特点,变被动为主动,防患于未然,才能避免码头破损现象的发生,才能保障码头营运的正常进行.2)码头安全是码头正常运营的关键;高桩是承载上部水工构件及装卸设备的载体.高桩出现倾斜,位移将严重影响码头整体安全,而由于车道,堆场等部位出现沉降,造成码头变形,首先出现变化的是挡土墙,岸坡土体和高桩,上部承台产生变形是一种被动的变形,其位移变形量应远远小于高桩移位变形量.3)采用的监测手段,方法以及监测的重点应视码头结构特点,变化规律等具体情况而定,对变形数据进行综合分析,抓住主要矛盾.4)监测高桩和岸坡土体应是监测工作的重点,关键,应以监测高桩变形为主,监测上部结构变形为辅.3对码头安全产生威胁的主要因素3.1岸坡泥沙回淤目前天津港各泊位码头承台下岸坡均存在着较为严重的回淤现象.如果回淤逐年增加,当达到一定量的时候,是否会出现岸坡滑坡,塌方等现象?如果一旦出现类似现象,将对高桩产生巨大的危害,有可能造成桩体断裂,码头承载力减弱等现象.3.2后方堆场的超量堆载及大型装卸车辆的使用为增加泊位运力,缩短装卸周期,加大后方堆场的堆放量,并使用大型装卸机具及车辆,这种现象普遍存在.造成的直接后果是挡土墙后方的车道,堆场等地方的地表出现明显的地面破损,塌陷等现象.车道,堆场等部位的严重下沉有可能造成挡土墙侧向土压力加大,久而久之,造成挡土墙前移,断裂,加重岸坡的不稳定性,使桩体下部随岸坡前移,对桩体造成损害,造成码头结构破损的现象.从图1可以看出,原顶面高程为5.80,目前已产生0.1～18的沉降,尤其车道位置沉降较为严重.图1东突堤17系船柱位置码头承台,车遭,堆场断面4解决方案如何避免因岸坡泥沙回淤,码头超负荷运转等原因对码头结构产生的不利影响,在不影响码头正常运营的情况下,掌握码头承台下高桩的变形,采取有效的措施,控制其发展,建立相应的码头安全预警系统,是目前需要解决的现实问题.4.1码头承台下岸坡断面测量1)通过对岸坡进行水深断面测量,从而了解掌握目前天津港现有泊位的岸坡回淤状况及回淤深度.2)采用水深断面测量的方法,进行回淤监测,测量各泊位岸坡的回淤和冲刷情况,掌握岸坡回淤是否在逐年增加,是否冲刷与回淤已经形成了动态平衡.4.2采用精密测斜仪器测定桩体弯曲和倾斜程度1)采用测斜设备测定各结构段桩体的弯曲程度和倾斜程度,掌握目前状态下各结构段高桩是否因泥沙回淤和挡土墙后方荷载加大等原因已产生高桩移位或桩体的扭曲,甚至断桩的现象.如已经产生上述情况,应及时采取措施,避免码头变形向坏的方向发展.2)用桩体测斜技术进行各结构段桩体监测,测量各结构段桩体的弯曲程度和倾斜程度,从而掌握桩体因泥沙回淤和挡土墙后方荷载加大等因素所产生的危害程度是否在逐渐(年,季度)增大,以及增大的幅度,速率,当桩体变形速度逐渐增大时,及时做出预警,并采取有效的安全措施,从而保证码头整体和局部的安全,防患于未然.5建立码头安全预警系统的设想'1)地理信息系统()是现代高科技信息时代的产物,是我国"十五"期间重中之重的高科技发展项目之一,已在交通,航运,水利等行业普遍使用.是采集,储存,管理,分析,描述,显示和应用与空间和地理分布有关数据的空间系统.技术的发展与成熟为开发用户管理系统开辟了广阔的空间,为建立码头安全预警系统提供了有力的技术支持.码头安全预警系统的建立将为天津港科学化,规范化,数字化的码头安全管理提供有力的条件,将极大提高工作人员管理大规模空间数据的能力,将成为基础信息管理,安全管理和辅助决策的极其重要的工具.2)将岸坡监测和各结构段桩体监测所采集的观测资料,作为建立码头安全预警系统的基础数据.3)码头安全预警系统的目标①实现岸坡水深数据的动态管理,查询,叠加,分析,处理等功能,建立岸坡三维立体模型,使管理者能够直接了解和掌握岸坡回淤和冲刷情况,辅助管理者做出理性的判断与决策.②实现各结构段桩体测斜数据的自动化处理,建立桩体三维立体模型,实现各结构段桩体弯曲数据和倾斜数据的查询,叠加,分析,预警等功能;实现桩体位置的岸坡回淤,冲刷与桩体移位,扭曲,断裂的综合分析功能.6结语"安全是一切生产和管理工