CN104655439B - 重力式码头安全性的原位检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重力式码头安全性的原位检测方法，包括检测调查、基床和基础的冲刷变化情况检测、码头横向水平变位、沉降和倾斜检测、码头结构型式检测、码头地基承载力检测、码头基床厚度检测和码头墙后回填材料及其物理力学指标检测，并基于所述检测数据进行抗滑稳定性验算、抗倾稳定性验算、基床承载力验算和地基承载力验算。本方法能够在保证已建码头主体结构完整性与可操作性的前提下对码头位移和变形、基础及主体结构进行原位检测，并依据检测结果准确评判码头安全性。

Description

重力式码头安全性的原位检测方法

技术领域

本发明涉及一种水利工程中港口水工建筑物的检测方法，具体涉及一种重力式现浇混凝土码头或浆砌石码头安全性的原位检测评估方法。

背景技术

国务院《关于加快长江等内河水运发展的意见》(国发〔2011〕2号)标志着加快内河水运发展上升为国家战略，内河水运已成为综合运输体系的战略重点之一。“交通运输部关于加强公路水运工程质量和安全管理工作的若干意见”(2014年11月18日)要求落实工程质量和安全一票否决制。由于历史等原因，我国内河较多的老旧落后港口设施，存在不少安全隐患等问题，在较大程度上制约了内河水运发展。致力于内河老旧落后港口设施的改造升级对促进内河水运发展有重要意义。在老旧落后港口设施改造升级中，检测鉴定评估码头结构安全性至关重要，它往往是港口设施改造升级的先决问题。对需改造升级的在役码头，对建设年代久远或存在安全隐患的码头，对缺失验收基础资料或没有经过验收的老码头，应当对其安全性进行技术检测评估。现浇混凝土码头或浆砌石码头等岸壁式结构是我国内河较多采用的重力式码头结构型式。其安全性检测与评估内容主要包括：码头变形与变位检测、码头基础检测、主体结构检测等。目前的重力式码头检测手段，无法可靠地检测评估缺失基础资料情况下已建码头的整体安全性。开发一种在保证已建码头主体结构完整性与可操作性的前提下对码头变形与变位、基础及主体结构进行原位检测，并依据检测结果准确评判码头安全性的原位检测评判的方法已成为亟待解决的技术问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能够对已建重力式码头安全性进行评估的原位检测方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的重力式码头安全性的原位检测方法，包括检测调查、基床和基础的冲刷变化情况检测、码头横向水平变位、沉降和倾斜检测、码头结构型式检测、码头地基承载力检测、码头基床厚度检测和码头墙后回填材料及其物理力学指标检测，并基于所述检测数据进行抗滑稳定性验算、抗倾稳定性验算、基床承载力验算和地基承载力验算。

具体地，本发明的原位检测方法通过以下步骤实现：

（1）检测调查

调查工作主要包括：①原码头勘察设计文件和竣工资料；②建筑物的历史资料；③建筑物检查和维护资料；④现场考察等内容，掌握码头岸壁结构设计资料和现场基本情况等。

（2）基床和基础的冲刷变化情况检测

根据现场考察，选择重力式码头岸壁结构的一端部，在码头前侧（水侧）设置袋装土坝围堰或桩基（如木桩、钢板桩等）混合围堰。围堰施工完工后，在围堰范围内开挖检测基坑。检测基坑，应开挖至码头岸壁结构与基床断面完全裸露。检测与测量基床和基础的断面型式与断面有关尺寸、基础的冲刷变化情况等。

码头围堰与检测基坑开挖平面范围主要应满足检测基床和基础的断面型式与测量断面有关尺寸等检测需要。如有其他测试要求，围堰与基坑底部平面范围尚应满足其他测试工作的开展条件。

必要时，根据现场考察分析后的情况，派潜水员携带潜水照明灯、水下记录板等工具，对基础和基床其他部位的冲刷变化情况进行全面检查。对存在的缺陷部位采取测量、拍摄或录像方法直观记录水下缺陷情况。

（3）码头横向水平变位、沉降和倾斜检测

①当在役重力式码头具有原始沉降观测点时，对码头的横向水平变位、沉降和倾斜进行定点观测。如保存有码头的原始沉降观测资料，则可将当前观测结果与原始资料对比，分析码头的横向水平变位、沉降和倾斜情况；

②当在役重力式码头不具有原始沉降观测点时，选择码头沉降缝处测量码头分段结构的相对沉降及错位位移，分析码头位移和变形情况。

（4）码头结构型式检测

码头结构型式检测选择在码头端部位置和码头地质最不利位置进行（如地质最不利位置位于码头端部，则两个位置可合二为一）。码头结构型式检测首先需要开挖检测基坑，在码头端部位置使用基床和基础的冲刷变化情况的检测基坑，码头地质最不利位置则需另行开挖检测基坑。

①检测基坑的开挖

在地质最不利部位的码头岸壁结构后侧位置开挖检测基坑，在用于检测码头结构型式的同时，也可以用于检测码头地质最不利位置的地基承载力。

考虑到开挖深度应达到基床深度以下位置，码头结构高度及基床厚度较高，为减小开挖土方量及防止基坑侧壁出现塌方或滑坡等事故，在开挖过程中应采用临时支挡结构进行基坑支护。根据开挖深度，控制沿码头岸线方向基坑底部开挖宽度至少为2m，并对基坑两侧进行支挡支护。

基坑开挖与测试期间，必须注意采取必要措施，确保测试工作安全。

②码头岸壁结构端部检测

结合基床和基础的冲刷变化情况检测方案，即选择重力式码头岸壁结构的一端部，在码头前侧（水侧）设置袋装土坝围堰或桩基混合围堰；围堰施工完工后，在围堰范围内开挖检测基坑，直至码头岸壁结构与基床断面完全裸露。针对裸露的码头端部结构，采用以下方案检测码头端部结构型式：

i.采用测尺等测量仪器测量并记录码头端部结构断面型式、结构断面特征和详细尺寸；

ii.结合现场观察的地质最不利位置码头结构外观情况，采用超声检测法检测并记录码头结构断面水上特征部位（点）的超声波的声程、声时、衰减量等声学参数及波形，并以此声学分析结果作为超声基准参数，用于地质最不利位置码头结构型式质量与断面特征检测。

③地质最不利部位的码头岸壁结构检测

在地质最不利位置的检测基坑处，采用以下方案检测裸露的码头主体结构的断面型式：

i.采用经纬仪测量码头主体结构的断面尺寸和断面特征点位置，并结合码头岸壁结构端部的检测结果与码头其他可靠基础资料，确定码头结构断面型式和尺寸；

ii.结合码头岸壁结构端部检测方案进行。在码头最不利断面确定与码头岸壁结构端部检测方案中相同的水上特征部位（点），采用超声波检测特征部位（点）的声学参数。依据超声波检测仪器收集到的声学参数与波形，结合码头岸壁结构端部检测方案的超声基准参数，分析码头断面型式与完整性。

（5）码头地基承载力检测

利用检测方法中的围堰和开挖的基坑，检测码头岸壁结构端部的地基承载力和地质最不利部位的地基承载力。推荐平板载荷试验和静力触探试验两种地基承载力检测方法，并采用组合方案检测地基承载力：

①测试条件具备时，在地质最不利开挖位置进行平板载荷试验。鉴于平板载荷试验结果较为可靠，在地质最不利位置采用平板荷载试验检测地基承载力，能保证地基承载力可靠性；测试条件不具备时，可采用静力触探试验或其他可行测试方法；

②在码头端部开挖位置进行静力触探试验。鉴于平板载荷试验工程量较大，耗时大，且码头端部地基承载力检测结果用于辅助验证最不利地质位置地基承载力检测结果的可靠性，可采用静力触探试验或其他可行测试方法检测该处地基承载力，经济有效。

（6）码头基床厚度检测

采用测尺等测量仪器确定码头结构端部以及中部地质最不利位置的基床厚度。

（7）码头墙后回填材料及其物理力学指标检测

在码头结构部位开挖基坑位置检测码头墙后回填材料种类及回填量，对现场回填石料和回填土进行试验，确定回填料的重度γ、粘聚力C和内摩擦角φ等物理力学指标值。

（8）其他沉降段码头结构的测试

需要时，根据上述测试情况与码头可靠基础资料，在其他各沉降段的码头陆侧岸壁结构后缘部位，进行土工钻探试验，测试各土层的土工参数与地基承载力等参数。

（9）码头结构安全性评判

依据基础资料确定的码头设计船型、设计水位、码头荷载等数据，并结合以上检测过程确定的码头断面型式和尺寸、墙后回填料物理力学性质指标和地基承载力，验算评估码头结构的安全性。主要验算内容有：①抗滑稳定性验算；②抗倾稳定性验算；③基床承载力验算；④地基承载力验算。各项验算内容满足规范指标要求，方为合格。

（10）注意事项

①土工作业与测试期间，必须注意采取必要措施，严防基坑侧壁出现塌方或滑坡等事故。同时，亦应保证围堰安全。

②地质最不利位置经地质资料分析得到，须经过勘察单位和设计单位核实确定。如有可能，请原施工单位予以确认。

③在地质最不利位置开挖基坑会导致开挖部位码头失去承受的主动土压力以及上部回填土重。水平荷载主要为码头外壁的水压力等，垂直荷载除码头自重外还有水浮托力等。为保证开挖部位码头结构安全，应采取监测措施实施观测该部位码头结构变形、变位情况。必须注意采取必要措施，确保码头岸壁抗滑抗倾稳定安全。

④如地基为复合地基，则其承载力推荐采用平板载荷试验确定，亦可采用其他可靠方法确定。

有益效果：

①提出了一种系统的已建重力式现浇混凝土码头或浆砌石码头安全性的原位检测评估方法，能够在保证码头主体结构完整性与可操作性的前提下对码头位移和变形、基础及主体结构进行检测，并准确评判码头结构的安全性；对缺失关键基础资料的该类已建实体式码头结构的安全性评判，该方法具有独特优势。

②采用了超声波检测仪、经纬仪、静力触探仪或者平板载荷试验仪器等较为简单或常用的仪器，既可以准确检测评估码头岸壁结构的安全性，又具有操作简便、经济的特点；

③该原位检测评估方法解决了内河老旧落后港口中的重力式现浇混凝土码头或浆砌石码头安全性检测评估困难的问题，有助于推进内河老旧落后港口设施的改造升级，促进内河水运快速发展。

该法也适用于传统方块（或块体）码头等重力式岸壁结构安全性的原位检测评判。

除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明的重力式码头安全性的原位检测方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。

附图说明

图1是本发明实施例中对岸壁式码头端部开挖及围堰区域的平面示意图；

图2是本发明实施例中对岸壁式码头地质最不利位置开挖及基坑支护平面示意图；

图中：1、码头端部；2、围堰；3、基坑侧壁；4、基坑支护侧壁；5、护岸边线；6、码头地质最不利位置段。

具体实施方式

实施例：本实施例的检测过程包括以下步骤：

1、超声波检测实施步骤

①准备超声波检测仪器和用品：带有声波显示的混凝土超声波检测仪和换能器，足量耦合剂等；

②依据技术方案所述，在码头结构端部设置袋装土坝围堰或桩基围堰，开挖部位如图1所示，该围堰2从码头前方水域方向连接码头端部1和护岸边线5，然后开挖围堰2内部码头端部1的土方，形成具有基坑侧壁3和基坑支护侧壁4的检测基坑。

在地质最不利部位的码头岸壁结构后侧位置进行开挖，形成检测基坑，开挖部位如图2所示，是在紧临码头地质最不利位置段6的后侧开挖土方，形成具有基坑侧壁3和基坑支护侧壁4的检测基坑。

③依据码头端部裸露码头结构部分的结构特征，布置超声波检测特征部位（点），码头断面最不利位置的检测特征部位（点）的高程与码头端部一样；

④首先选择码头岸壁结构的开挖端，在岸壁结构前侧（水侧）放置发射换能器，岸壁结构后侧（陆侧）放置接收换能器，测量并记录结构断面检测特征部位的声学参数：声程、声时、衰减量等；结合测量的码头端部结构型式有关尺寸，研究声学参数，并作为结构断面测试分析的基准参数；

⑤在地质最不利位置的码头断面，采用步骤③确定的超声检测特征部位（点），在岸壁结构前侧（水侧）放置发射换能器，岸壁结构后侧（陆侧）用接收换能器，测量并记录步骤4中的结构断面特征部位的声学参数。

⑥依据超声波检测仪器收集到的最不利位置码头断面的声学参数，结合超声基准参数，分析码头断面型式与完整性。

2、地基承载力检测步骤

（1）静力触探试验

在码头端部检测基坑位置进行静力触探试验。

①准备静力触探仪；

②在码头端部检测基坑位置，采用静力触探仪采集裸露基床的贯入阻力；

③以贯入阻力为依据，通过经验公式确定地基承载力。

（2）平板载荷试验

在地质最不利开挖位置进行平板载荷试验。

①准备平板载荷试验装置：加荷稳压装置、反力装置和观测装置；

②在地质最不利位置的检测基坑位置，搭建平板载荷试验装置，并进行试验；

③在试验过程中，记录逐级加荷荷载及对应的地基变化情况，最终得到地基破坏荷载，即地基承载力。

以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种重力式码头安全性的原位检测方法，包括检测调查、基床和基础的冲刷变化情况检测、码头横向水平变位、沉降和倾斜检测、码头结构型式检测、码头地基承载力检测、码头基床厚度检测和码头墙后回填材料及其物理力学指标检测，并基于所述检测数据进行抗滑稳定性验算、抗倾稳定性验算、基床承载力验算和地基承载力验算；

其特征在于：所述基床和基础的冲刷变化情况检测是选择重力式码头岸壁结构的一端部，在码头前侧设置围堰，并在围堰范围内开挖检测基坑，所述检测基坑开挖至码头岸壁结构与基床断面完全裸露，用于检测与测量基床和基础的断面型式与断面有关尺寸和基础的冲刷变化情况；

所述码头结构型式检测选择在码头端部位置和码头地质最不利位置进行；

在码头端部位置使用基床和基础的冲刷变化情况检测基坑；在地质最不利部位的码头岸壁结构后侧位置开挖检测基坑，开挖深度达到基床深度以下位置，并根据开挖深度，控制沿码头岸线方向基坑底部开挖宽度至少为2m，同时对基坑两侧进行支挡支护；

采用测量仪器测量并记录码头端部结构断面型式、结构断面特征和详细尺寸；结合现场观察、码头结构外观情况，采用超声检测法检测并记录码头结构断面水上特征部位的超声波声学参数及波形，并以此作为超声基准参数，用于地质最不利位置码头结构型式质量与断面特征检测；

所述码头地基承载力检测利用已开挖围堰和基坑，检测码头岸壁结构端部的地基承载力和地质最不利部位的地基承载力；在地质最不利开挖位置进行平板载荷试验，在码头端部开挖位置进行静力触探试验或其他可行测试方法。

2.根据权利要求1所述的重力式码头安全性的原位检测方法，其特征在于：所述基床和基础的冲刷变化情况检测时，根据现场考察分析后的情况，由潜水员携带工具对其他部位的冲刷变化情况进行全面检查。

3.根据权利要求1所述的重力式码头安全性的原位检测方法，其特征在于：所述码头横向水平变位、沉降和倾斜检测方法如下：

当在役重力式码头具有原始沉降观测点时，对码头的横向水平变位、沉降和倾斜进行定点观测，将当前观测结果与原始沉降观测资料对比，分析码头的横向水平变位、沉降和倾斜情况；

当在役重力式码头不具有原始沉降观测点时，选择码头沉降缝处测量码头分段结构的相对沉降及错位位移，分析码头位移和变形情况。

4.根据权利要求1所述的重力式码头安全性的原位检测方法，其特征在于：所述码头墙后回填材料及其物理力学指标检测是在码头结构部位开挖基坑位置检测码头墙后回填材料种类及回填范围，对现场回填石料和回填土进行试验，确定回填料的物理力学指标值：重度γ、粘聚力C和内摩擦角φ。

5.根据权利要求1所述的重力式码头安全性的原位检测方法，其特征在于：所述检测调查包括对原码头勘察设计文件和竣工资料、建筑物的历史资料、建筑物检查和维护资料的调查和现场考察，用于掌握码头岸壁结构设计资料和现场基本情况。

6.根据权利要求1所述的重力式码头安全性的原位检测方法，其特征在于：所述重力式码头是现浇混凝土码头、浆砌石码头或块体码头。

7.根据权利要求1所述的重力式码头安全性的原位检测方法，其特征在于：还包括其他沉降段码头结构的测试，根据在前测试情况与码头可靠基础资料，在其他各沉降段的码头陆侧岸壁结构后缘部位，进行土工钻探试验，测试各土层的土工参数与地基承载力参数。