海港深水碼頭結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)及關(guān)鍵施工工序分析

楊 冬

(哈爾濱市雙城區(qū)農(nóng)村公路管理站，黑龍江 雙城 150100)

1 工程概況

工程擬建地址：南部沿海某縣，設(shè)計(jì)水位：最低潮面起算(理論)。極端高低水位分別為(50 年一遇)：3.12 m，-0.16 m。設(shè)計(jì)高低水位分別為1.87 m，0.3 m。乘潮水位： 0.6 m。

根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，工程區(qū)沒有影響地質(zhì)穩(wěn)定的不良現(xiàn)象，地質(zhì)相對穩(wěn)定。

2 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

(1)工作平臺(tái)

平臺(tái)長40 m寬30 m，頂面標(biāo)高11.5 m。設(shè) 4 個(gè)變型沉箱，沉箱整體結(jié)構(gòu)在預(yù)制廠一次完成，內(nèi)設(shè)9根高強(qiáng)鋼管(直徑Φ1 200 mm)，鋼管之間用高強(qiáng)鋼管水平撐(直徑Φ1 000 mm)焊接，且鋼管申入箱底。變型沉箱底部底板厚度為 2.5 m，伸入沉箱的立柱底部焊接及立柱外緣設(shè)加固剪力鍵，以確保立柱與底板連接的牢固性。上部墩臺(tái)用現(xiàn)澆方式，設(shè)計(jì)厚度為2.5 m。為增加沉箱穩(wěn)定性，在箱內(nèi)加入砂料，并用混合倒濾層和水下混凝土封頂，以防止砂子被海浪打走。

(2)靠船墩

靠船墩設(shè) 1 個(gè)變型沉箱，變型沉箱類型同平臺(tái)沉箱。靠船墩長18 m寬16 m，頂面標(biāo)高9 m，上部墩臺(tái)結(jié)構(gòu)厚 2.5 m，采用現(xiàn)澆方式。同樣為增加沉箱穩(wěn)定性，在箱內(nèi)填入砂料，并用混合倒濾層和水下混凝土封頂。

(3)系纜墩

系纜墩設(shè) 1 個(gè)變型沉箱，沉箱同平臺(tái)沉箱，但內(nèi)設(shè)鋼管柱體由9根減至6根。系纜墩長18 m寬12 m，頂面標(biāo)高9 m，上部墩臺(tái)結(jié)構(gòu)厚2.5 m，采用現(xiàn)澆方式。同樣為增加沉箱穩(wěn)定性，在箱內(nèi)填入砂料，并用混合倒濾層和水下混凝土封頂。

(4) 引橋墩

每個(gè)引橋墩設(shè) 1 個(gè)變型沉箱，沉箱同系纜墩沉箱。引橋墩長18 m寬12 m，頂面標(biāo)高11.5 m，上部墩臺(tái)結(jié)構(gòu)厚2.5 m，采用現(xiàn)澆方式。同樣為增加沉箱穩(wěn)定性，在箱內(nèi)填入砂料，并用混合倒濾層和水下混凝土封頂。

3 關(guān)鍵施工工序分析

3.1 施工特點(diǎn)

深水碼頭具有結(jié)構(gòu)種類多，工程量大的特點(diǎn)；再加上施工環(huán)境惡劣，地質(zhì)條件復(fù)雜，這將大大增加施工難度。同時(shí)，預(yù)制樁基-重力式復(fù)合結(jié)構(gòu)需要較大場地，以及沉箱安裝的難度非常大。這就對施工人員，船機(jī)的組織協(xié)調(diào)提出了很高的要求。

3.2 總體布置

深水碼頭的建設(shè)對于施工依托的交通、通信都可以滿足，場地方面則要加大預(yù)制場地。還需大型船機(jī)來安裝沉箱。其他還需交通船機(jī)、挖泥船、定位船等。

根據(jù)深水碼頭的建設(shè)特點(diǎn)，應(yīng)遵循因地制宜、安全、經(jīng)濟(jì)、利于生產(chǎn)、確保工期、利于環(huán)境保護(hù)的原則，進(jìn)行資源、場地的合理分配。

3.3 施工順序

由于復(fù)合結(jié)構(gòu)的施工內(nèi)容復(fù)雜，難度大，應(yīng)該合理的進(jìn)行組織施工?？傮w的施工順序和工藝流程如下：

準(zhǔn)備→樁基→沉箱預(yù)制→地基施工→基床拋石、夯實(shí)、整平→半潛駁出運(yùn)復(fù)合結(jié)構(gòu)，配合大型浮吊進(jìn)行安放→沉箱內(nèi)回填砂、封頂(沉箱間空腔澆筑水下混凝土)→澆筑鋼管立柱內(nèi)樁芯混凝土→鋼管主體頂部承臺(tái)鋼筋混凝土澆筑→附屬設(shè)施安裝。

3.4 施工關(guān)鍵工序處理

(1)基槽開挖

基槽開挖應(yīng)開挖至設(shè)計(jì)深度和寬度?；坶_挖采用大型抓斗挖泥船+方駁的施工方案。利用 RTK 測量設(shè)備對開挖區(qū)域進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并放定位樁固定船舶。船舶定位后，由挖斗挖泥至運(yùn)輸船上，滿載后運(yùn)輸至指定區(qū)域卸載。需炸礁處，由炸礁船進(jìn)行炸礁，挖斗配合清礁。

施工流程：抓斗船進(jìn)場→調(diào)試→施工交底→開挖→泥駁裝載、拋泥→測量驗(yàn)收根據(jù)設(shè)計(jì)邊坡，邊坡施工采取矩形法施工，下超上欠，利用自然塌坡達(dá)到設(shè)計(jì)邊坡。船舶施工時(shí)應(yīng)保證施工精度，以避免廢方工程量。

(2)基床拋石

基槽驗(yàn)收合格后，立即進(jìn)入到基床拋石，以防淤泥回填。若回淤沉積物含水率ω<150%或重度大于12.6 kN/m3且厚度大于0.3 m時(shí)，則應(yīng)清淤后再拋石。

拋石后進(jìn)行碎石補(bǔ)填，采用水上拋石法，拋石前需試拋，并分析水流對拋石的影響。拋填時(shí)勤打水陀，對照水位進(jìn)行拋填厚度控制，保證施工質(zhì)量。并派專業(yè)潛水員進(jìn)行探測修整拋填面，以便及時(shí)補(bǔ)拋。

(3)基床夯實(shí)

由于水位深，基床厚度大，所以采用水下爆夯的方法較為合理，并進(jìn)行爆夯設(shè)計(jì)，以保證基床承載力。

(4)基床整平

為滿足基床頂面高差限制要求，最好采用機(jī)械化整平技術(shù)。

為鋼筋安裝，支模板，拆模板和鋼管柱體安放等工序，在沉箱預(yù)制臺(tái)座設(shè)置大型龍門吊或者在兩側(cè)分別設(shè)置移動(dòng)式塔吊。

(5)復(fù)合結(jié)構(gòu)出運(yùn)

復(fù)合結(jié)構(gòu)出運(yùn)一般采用溜放滑道的方法，如果量基本統(tǒng)一，也可采用氣囊出運(yùn)方式，其原理就是把氣囊放在需要移動(dòng)的變型沉箱底板下面，氣囊充氣后將復(fù)合結(jié)構(gòu)頂升，利用牽引機(jī)拉動(dòng)復(fù)合結(jié)構(gòu)，使氣囊滾動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)合結(jié)構(gòu)水平移動(dòng)的目的。復(fù)合結(jié)構(gòu)運(yùn)輸?shù)淖鳂I(yè)條件，一般在小于6級(jí)風(fēng)，波高小于1 m的情況下進(jìn)行。且在運(yùn)輸前用小艇試水，較淺出應(yīng)做好相應(yīng)標(biāo)記，吊運(yùn)過程中應(yīng)注意壁面刮擦破壞鋼管柱體的表明防腐涂層。

(6)復(fù)合結(jié)構(gòu)安放

復(fù)合結(jié)構(gòu)到場后，半潛駁壓水下潛，復(fù)合結(jié)構(gòu)起浮，配合船吊進(jìn)行起吊安裝。安裝前，必須進(jìn)行基床檢查，確定基床無異物，完好無損后，方可進(jìn)行安裝工作。安裝時(shí)，不宜選擇風(fēng)浪較大的天氣，定位必須精確。安裝采用方駁定位，出駁前需保證變形沉箱穩(wěn)定，并確認(rèn)是否達(dá)到計(jì)算吃水線，保證復(fù)合結(jié)構(gòu)基本水平，靠住定位方駁，等待安裝。

(7)鋼管柱內(nèi)樁芯混凝土澆筑

待復(fù)合結(jié)構(gòu)和沉箱施工完成后，便可搭建施工作業(yè)平臺(tái)，放鋼筋籠。

(8)上部承臺(tái)施工

與傳統(tǒng)高樁承臺(tái)式結(jié)構(gòu)碼頭的施工一致。部分鋼筋采用陸上加工，完成后運(yùn)輸至指定區(qū)域，利用吊機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至施工平臺(tái)上，現(xiàn)場人工進(jìn)行綁扎?；炷恋墓?yīng)使用攪拌船進(jìn)行泵送澆筑。預(yù)制部分的鋼筋混凝土，待預(yù)制完成后，且達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，在具備安裝條件后，由運(yùn)輸船運(yùn)至施工位置，通過起重船進(jìn)行安裝。

[1] 中華人民共和國交通運(yùn)輸部.港口與航道水文規(guī)范.(JTS 145-2015)[S].北京:人民交通出版社，2015.

[2] 中華人民共和國交通運(yùn)輸部.港口工程荷載規(guī)范(JTS 144-1-2010)[S].北京:人民交通出版社，2010.

[3] 王翔，孫克俐，王東凱，等.開敞式碼頭船舶系纜力數(shù)值分析[J].港工技術(shù),2012，(8):25-27.