三亞南山港公共科考碼頭項(xiàng)目滑道設(shè)計(jì)與施工技術(shù)研究

◎譚永安 余楊明 中交二航局第一工程有限公司

1.項(xiàng)目概況

三亞南山港公共科考碼頭項(xiàng)目采用EPC總承包模式進(jìn)行建設(shè)，該項(xiàng)目位于海南省三亞市崖州灣東部崖城鎮(zhèn)海域的三亞港南山港區(qū)內(nèi)，新建科考船泊位278m、科考船保障泊位130m、下水滑道1座、船臺(tái)4個(gè)及后方配套設(shè)施建筑1.06萬(wàn)m。

其中下水滑道長(zhǎng)度53.6m，寬度65.0m，下水滑道與南山港已建滾裝碼頭西側(cè)相接?；老路接谐善l(fā)育的海灘巖，海灘巖厚度為1.5-2m，需先行挖除。

2.下水滑道設(shè)計(jì)方案比選

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)常規(guī)下水滑道的調(diào)研分析，擬確定兩種比選設(shè)計(jì)方案，一是墩臺(tái)式滑道；二是井字梁式滑道。

2.1 墩臺(tái)式下水滑道總體設(shè)計(jì)方案

下部結(jié)構(gòu)采用直徑為1m的鋼管樁，上部結(jié)構(gòu)為厚度2m的C40現(xiàn)澆墩臺(tái)，墩臺(tái)坡比為1:6，墩臺(tái)上方安裝8組鋼軌作為斜架小車的行走通道。為保障現(xiàn)澆墩臺(tái)干施工作業(yè)，需配套設(shè)計(jì)圍堰一座，圍堰頂寬5-10m，主體采用模袋砂充填而成，圍堰中軸線設(shè)置一排攪拌樁；圍堰三面圍合，與滾裝碼頭西側(cè)岸壁相接；滾裝碼頭西側(cè)岸壁設(shè)置一排咬合灌注樁。

2.2 井字梁式下水滑道總體設(shè)計(jì)方案

樁基采用直徑為1.2m的灌注樁，樁基上部設(shè)置直徑為2.0m的樁帽，樁帽上方安裝井字梁，井字梁坡比為1:6,井字梁共6排，每榀井字梁的兩條軌道梁上方各安裝一條軌道作為單個(gè)斜架車的行走通道。

圖1 項(xiàng)目總平面圖

2.3 方案比選

經(jīng)濟(jì)性方面。從主體結(jié)構(gòu)來(lái)看，墩臺(tái)式較井字梁式的樁基數(shù)量較多，單根造價(jià)較低，上部結(jié)構(gòu)混凝土較多，但施工單價(jià)較低，總體費(fèi)用持平。從措施費(fèi)用來(lái)看，墩臺(tái)式的圍堰建設(shè)規(guī)模大，需不間斷大量抽水，較井字梁式的鉆孔平臺(tái)，費(fèi)用高出較多。

施工風(fēng)險(xiǎn)方面。墩臺(tái)式需筑設(shè)圍堰，根據(jù)地勘報(bào)告，該區(qū)域水深高12m，不透水層的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土僅有2-3m，不透水層下地質(zhì)多為各類砂層，極易發(fā)生管涌等風(fēng)險(xiǎn)，安全風(fēng)險(xiǎn)較高，且止水帷幕需穿過(guò)原有沉箱，止水難度大，形成干施工作業(yè)環(huán)境較難。井字梁式需水上施工，存在干施工樁帽、水上安裝井字梁工序，具有較小的安全風(fēng)險(xiǎn)。

施工工期方面。墩臺(tái)式必需先完全筑設(shè)圍堰才可進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)施工，而圍堰的施工周期較長(zhǎng)。井字梁式可陸上預(yù)制井字梁與水上樁基施工同步進(jìn)行，施工工期較短。

環(huán)境保護(hù)方面。墩臺(tái)式的圍堰筑設(shè)和拆除對(duì)海洋環(huán)境將造成一定的污染，井字梁式可有效保護(hù)海洋環(huán)境。

經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，決定采用井字梁式水下滑道設(shè)計(jì)方案。

3.井字梁式下水滑道關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 總體施工方案

水上，先挖除海灘巖，然后沉放鋼護(hù)筒，搭設(shè)鉆孔平臺(tái)，在鉆孔平臺(tái)上進(jìn)行灌注樁施工，澆筑灌注樁時(shí)同步澆筑鋼護(hù)筒的封底混凝土，接著抽干鋼護(hù)筒內(nèi)部的積水形成樁帽的干施工作業(yè)條件，進(jìn)行樁帽施工。

圖2 墩臺(tái)式下水滑道設(shè)計(jì)斷面圖

圖3 井字梁式下水滑道設(shè)計(jì)斷面圖

陸上，先制作井字梁模板和預(yù)拼裝臺(tái)座，然后采用“短線匹配法”預(yù)制井字梁，預(yù)拼裝井字梁，在預(yù)拼裝井字梁時(shí)安裝軌道，接著出運(yùn)井字梁，采用起重船從頂部到水下逐件安裝井字梁，最后澆筑井字梁節(jié)點(diǎn)混凝土進(jìn)行固結(jié)。

3.2 海灘巖清理

下水滑道區(qū)域存在大量的海灘巖，樁基施工前需進(jìn)行清理破除。先采用水上破碎錘對(duì)海灘巖進(jìn)行破碎，局部區(qū)域采用小劑量爆破方式進(jìn)行破碎，然后采用塊石從陸地向海側(cè)填筑一條通道，大型挖機(jī)在通道上挖取通道西側(cè)的海灘巖，并填至通道東側(cè)，東側(cè)形成通道后，挖機(jī)向東側(cè)移動(dòng)，以此逐步挖除海灘巖，并外運(yùn)至指定的棄渣場(chǎng)。為了防止挖除海灘巖期間泥沙污染附近海域，需要在海灘巖外圍設(shè)置防污簾。

3.3 灌注樁施工

3.3.1 平臺(tái)設(shè)計(jì)與搭設(shè)

鋼平臺(tái)平面尺寸為60 m×54.5m，分為通道區(qū)及非通道區(qū)，通道區(qū)域自下而上依次為大牛腿、3拼工40a主橫梁、4組3拼321型貝雷片、次梁I20a型鋼、頂部通道倒扣［28型鋼；非通道區(qū)域自下而上依次為小牛腿、主梁雙拼I25a型鋼、分配梁I20a型鋼間距700mm、頂部走道8mm花紋鋼板。平臺(tái)上設(shè)置高1.2m的安全護(hù)欄。從南山港滾裝碼頭西側(cè)搭設(shè)臨時(shí)棧橋與鋼平臺(tái)相連，作為陸地與鋼平臺(tái)連接的施工通道。

平臺(tái)搭設(shè)施工期間，先采用振動(dòng)錘沉設(shè)鋼護(hù)筒和平臺(tái)輔助樁，鋼護(hù)筒底口應(yīng)低于設(shè)計(jì)樁帽底標(biāo)高以下不少于8m，平臺(tái)輔助樁應(yīng)入土不小于8m，然后采用起重船吊裝鋼平臺(tái)上部結(jié)構(gòu)。

3.3.2 灌注樁施工

采用正循環(huán)沖擊鉆機(jī)沖孔,先采用大鉆頭在鋼護(hù)筒內(nèi)鉆進(jìn)直徑為2m的孔，鉆至護(hù)筒底口上0.5m時(shí)，更換小鉆頭鉆進(jìn)直徑為1.2m的孔。每臺(tái)鉆機(jī)旁邊安裝一個(gè)泥漿池，采用正循環(huán)工藝對(duì)孔內(nèi)泥渣進(jìn)行清理。鋼筋籠在加工車間分節(jié)加工，拖車運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，采用90t履帶吊上平臺(tái)配合安裝鋼筋籠?；炷翝仓捎玫乇帽盟?，澆筑至樁頂以上不少于1m。

3.4 樁帽施工

先抽出鋼護(hù)筒內(nèi)的積水和底部泥漿，然后工人采用風(fēng)鎬在鋼護(hù)筒內(nèi)鑿除樁頭多余混凝土。樁帽鋼筋、預(yù)埋件等在預(yù)制場(chǎng)下料，拖車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，在護(hù)筒內(nèi)綁扎樁帽鋼筋。利用鋼護(hù)筒作為樁帽外模板，混凝土采用“料斗+串筒”方式入倉(cāng)澆筑。混凝土澆筑后，采用激光儀和全站儀反復(fù)測(cè)量樁帽頂標(biāo)高和平整度，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)樁帽進(jìn)行收面調(diào)整，直至滿足要求。

3.5 井字梁模板設(shè)計(jì)與制作

井字梁節(jié)段預(yù)制共投入三套模板系統(tǒng)進(jìn)行施工，整個(gè)鋼模板系統(tǒng)委托專業(yè)廠家設(shè)計(jì)和制造。模板系統(tǒng)配置驅(qū)動(dòng)小車與頂伸螺桿裝置。模板系統(tǒng)包括有軌小車、底模、外側(cè)模、固定端模、聯(lián)系梁側(cè)模和內(nèi)模。模板系統(tǒng)在首次安裝完畢后，在以后的梁段澆注過(guò)程中，固定端模不再移動(dòng)，側(cè)模僅做開(kāi)、合操作。

井字梁模板制作完成后，進(jìn)行預(yù)拼裝，以校正模板尺寸和拼裝整體性，根據(jù)驗(yàn)收測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行模板校核，再對(duì)局部位置調(diào)整和修改。

3.6 井字梁預(yù)制與試拼裝

井字梁模板預(yù)拼裝合格后，運(yùn)至預(yù)制場(chǎng)進(jìn)行模板拼裝，其中鋼筋采用整體式吊具吊裝入，吊裝時(shí)對(duì)井字梁鋼筋內(nèi)部受力點(diǎn)進(jìn)行加固，預(yù)制井字梁澆筑養(yǎng)護(hù)后，再進(jìn)行試拼裝，同時(shí)安裝鋼軌。

3.6.1 井字梁預(yù)制

根據(jù)井字梁的結(jié)構(gòu)型式，選用“短線匹配法”進(jìn)行預(yù)制，即待澆梁段一端設(shè)固定端模，另一端則為已澆好的前一梁段端面，以形成匹配接縫來(lái)確保相鄰塊體拼接精度，當(dāng)后一梁段澆筑完成并初步養(yǎng)生、拆模后，前一節(jié)段即運(yùn)走存放，再把新澆梁段轉(zhuǎn)移到其位置上作為匹配梁段，循環(huán)預(yù)制完成所有梁段。

3.6.2 井字梁試拼裝及軌道安裝

單次預(yù)拼裝梁數(shù)為3榀，預(yù)拼裝井字梁首尾對(duì)接，按預(yù)設(shè)位置精確就位后，在井字梁的軌道梁上安裝軌道，并將鋼軌調(diào)整到設(shè)計(jì)允許的偏差范圍內(nèi)，再將其固定。拼裝合格后編號(hào)放置存梁區(qū)。

3.7 井字梁安裝

滑道梁標(biāo)準(zhǔn)分段長(zhǎng)度6.5m，滑道末端為6.77m和7.79m。標(biāo)準(zhǔn)井字梁?jiǎn)伍亓?3噸，井字梁48榀。井字梁采用起重船起吊安裝，潛水員+水下可視化監(jiān)控系統(tǒng)+倒垂架測(cè)控系統(tǒng)配合調(diào)整姿態(tài)和安裝精度。

3.7.1 構(gòu)件出運(yùn)

圖4 總體施工工藝流程

圖5 鉆孔平臺(tái)橫斷面圖

圖6 短線匹配法工藝結(jié)構(gòu)圖

圖7 井字梁試拼裝示意圖

由預(yù)制作業(yè)線內(nèi)120t龍門吊吊裝至模架車上，由模架車運(yùn)到出運(yùn)碼頭。由起重船吊至1000t自航駁運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。

3.7.2 井字梁起吊就位

安裝前，要對(duì)樁帽頂面回瘀情況進(jìn)行潛水探摸，發(fā)現(xiàn)有回淤等不正常情況，要及時(shí)清淤。安裝時(shí)，先在運(yùn)梁駁船上安裝井字梁倒垂架，起重船根據(jù)安裝的位置拋錨定位，然后移船到運(yùn)梁駁船附近起吊井字梁，接著將井字梁吊調(diào)至安裝位置。

3.7.3 井字梁精確調(diào)位安裝

步驟1：采用全站儀觀測(cè)倒垂架上的觀測(cè)點(diǎn)，調(diào)整井字梁的平面位置，達(dá)到要求后，進(jìn)行首次坐底。

步驟2：采用水下可視化監(jiān)控設(shè)備對(duì)井字梁標(biāo)高及姿態(tài)進(jìn)行攝像，并適時(shí)傳送至監(jiān)控臺(tái)。

步驟3：吊起井字梁，由潛水員在井字梁下方墊入防腐薄鋼板，鋼板厚度由監(jiān)控臺(tái)與潛水員共同確認(rèn)，以調(diào)整井字梁坡度、標(biāo)高。

步驟4：再次坐底井字梁。

步驟5：潛水員依托樁帽的擋塊和預(yù)留孔安裝水下千斤頂，每個(gè)樁帽橫向安裝相向的兩個(gè)千斤頂，豎向安裝一個(gè)千斤頂，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)和水下可視化監(jiān)控視頻調(diào)整千斤頂?shù)捻斶M(jìn)行程。

步驟6：再次吊起井字梁，調(diào)整千斤頂?shù)男谐?，直至井字梁平面位置滿足要求后，最終坐底。

3.7.4 梁體固結(jié)

滑道一個(gè)節(jié)段完成后，采用小車檢驗(yàn)鋼軌安裝偏差，對(duì)大于設(shè)計(jì)要求或小車上下不順暢的部位，對(duì)軌道進(jìn)行水下調(diào)整，全部檢驗(yàn)合格后，澆筑節(jié)點(diǎn)混凝土。

節(jié)點(diǎn)預(yù)留孔內(nèi)鋼棒采用起重船小鉤起吊，根據(jù)測(cè)量定位，緩慢落鉤，潛水員水下精確定位鋼棒，直至鋼棒或鋼筋籠對(duì)準(zhǔn)梁體預(yù)留孔后，通知落鉤。預(yù)留孔內(nèi)澆筑水下不離析混凝土，按60cm每層適當(dāng)以鋼棒插搗。

4.結(jié)語(yǔ)

滑道是供船舶上下水的設(shè)施，其主體結(jié)構(gòu)在水面以下，施工難度大。本項(xiàng)目初選兩種滑道結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)分析比選，井字梁滑道造價(jià)低，環(huán)境污染少，安全風(fēng)險(xiǎn)低，通過(guò)“短線匹配法”預(yù)制井字梁，潛水員+水下可視化監(jiān)控系統(tǒng)+倒垂架測(cè)控系統(tǒng)，可精確控制井字梁安裝精度。