離岸混凝土框架結(jié)構(gòu)整體預(yù)制吊裝施工技術(shù)

劉寶

摘 要：在現(xiàn)代化港口工程快速發(fā)展的今天，碼頭工程與內(nèi)陸之間的距離越來越大，施工條件也愈加復(fù)雜，促進(jìn)港口作業(yè)逐步發(fā)展為離岸化、深水化及外?；，F(xiàn)階段，框架結(jié)構(gòu)是離岸碼頭面控制樓、機房等的主要形式，為了推進(jìn)港口工程建設(shè)事業(yè)快速發(fā)展，本文結(jié)合具體工程案例，對離岸混凝土框架結(jié)構(gòu)整體預(yù)制吊裝施工技術(shù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：離岸；框架結(jié)構(gòu)；整體預(yù)制；吊裝施工

中圖分類號：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）14-0118-02

現(xiàn)澆式與裝配式是目前框架結(jié)構(gòu)最常見的形式，現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)具有良好整體性及較強的抗震能力；而裝配式則現(xiàn)場施工量較少，具有較快的施工速度。但以上兩類施工方式于離岸碼頭框架結(jié)構(gòu)工程施工來講，都需運送大量原材料。因外海施工難度大、環(huán)境復(fù)雜等因素，運輸、裝卸大量原材料及預(yù)制構(gòu)件難度較大，特別是工程量大、運輸次數(shù)多及工期緊的情況下，將進(jìn)一步加大運輸、裝卸施工難度，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的安全隱患。為了保證遠(yuǎn)海水上框架結(jié)構(gòu)施工安全、高效，本文以某港灣30萬t級油碼頭控制樓為例，深入研究了其受力、預(yù)制及安裝等各個方面，提出選取離岸混凝土框架結(jié)構(gòu)整體預(yù)制吊裝施工技術(shù)進(jìn)行施工，防止因施工條件差影響施工安全及進(jìn)度，全面提升施工技術(shù)水平。

1 工程案例分析

某港灣30萬t級油碼頭控制樓屬于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，共3層。結(jié)構(gòu)面積為19x16m，各層高度都有所不同，4.8m為第一層高度，3.0m為第二層高度，4.6m為第三層高度。各層柱數(shù)量為18根，梁數(shù)量為14根。框架柱截面尺寸為0.5x0.5m，0.3x0.6m為主梁截面尺寸。選取C30混凝土澆筑控制樓框架梁與柱，135m3為澆筑方量，338t為控制樓整個框架結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量。

工程現(xiàn)場與近岸水域之間的距離為5km左右，海上風(fēng)浪情況嚴(yán)重，致使船舶材料運輸難度加大。季風(fēng)對該碼頭區(qū)域影響較大，南風(fēng)集中于5～8月，北風(fēng)集中于10月～來年3月。根據(jù)施工進(jìn)度，安排5個月完成控制樓施工。但通過天氣情況分析，施工受北風(fēng)及霧天影響較大，嚴(yán)重制約了施工的連續(xù)性及施工進(jìn)度。為此，在對多方因素綜合考慮的基礎(chǔ)上，最后決定選取框架結(jié)構(gòu)整體預(yù)制吊裝施工法，也就是在陸地上整體預(yù)制梁、柱，通過駁船向碼頭位置運送，起重船整體吊裝就位，即可進(jìn)行支座混凝土澆筑，要求整體連接框架結(jié)構(gòu)和碼頭面，最后現(xiàn)澆面板、砌筑砌體及完成裝飾工作。

2 框架結(jié)構(gòu)受力計算

框架結(jié)構(gòu)使用過程中，承受壓力的主要結(jié)構(gòu)為框架柱。吊裝環(huán)節(jié)，框架柱需承受主要拉力，因此框架結(jié)構(gòu)吊裝環(huán)節(jié)和使用環(huán)節(jié)受力存有差異性。為對此施工法的可行性進(jìn)行驗證，在預(yù)制框架結(jié)構(gòu)前期，應(yīng)分析其整體受力情況，且按照構(gòu)件材料及配筋狀況，對其構(gòu)件承載能力進(jìn)行驗算。

（1）吊點布置。于施工可操作性、結(jié)構(gòu)受力情況而言，吊點布置具有極大的影響，且和整個工程質(zhì)量關(guān)系重大。按照現(xiàn)場船機設(shè)備狀態(tài)與以往工作經(jīng)驗，本工程根據(jù)雙鉤8吊點選取500t起重船進(jìn)行吊裝施工。

（2）框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算。吊裝施工中空間受力體系為框架結(jié)構(gòu)的主要形式，其具有較為復(fù)雜的受力狀態(tài)，因本施工法目前應(yīng)用不多，相關(guān)研究較少，計算如以平面受力狀態(tài)為主，則計算結(jié)果誤差較大?；诖?，筆者以線彈性理論為依據(jù)，通過Midas有限元軟件的Gen模塊對框架進(jìn)行空間建模與受力分析。

在對自重作用充分考慮的基礎(chǔ)上，選取梁單元用于梁、柱，梁柱間根據(jù)剛接分析，選取鉸接法用于吊點施工。因框架結(jié)構(gòu)頂層梁與柱的節(jié)點鋼筋交叉密集，為利于安裝吊點，進(jìn)一步提升柱、梁高程，并進(jìn)行加強角設(shè)置。C40為混凝土強度等級，Q235為吊點，預(yù)埋鋼板厚度為60mm，并選取10Φ22鋼筋進(jìn)行雙面焊接。利用計算，可獲取框架結(jié)構(gòu)所有梁、柱單元所受軸向拉應(yīng)力。承受最大軸向拉應(yīng)力的位置在結(jié)構(gòu)吊點柱部位，880.8kN為其最大值。選取8Φ22作為框架柱配筋，HPB235鋼筋。根據(jù)施工設(shè)計要求，對框架柱、吊點配筋等進(jìn)行檢驗及計算，結(jié)果如表1所示。

除此之外，按照混凝土施工規(guī)范規(guī)定，吊點位置鋼筋錨固長度在702mm以上，具體作業(yè)中鋼筋錨固長度在740mm以上，因此，鋼筋錨固長度與施工規(guī)范規(guī)定相符。由此得出，框架柱、吊點承載能力都與吊裝受力強度規(guī)定相符。2cm為結(jié)構(gòu)整體最大撓度值，按照施工規(guī)范規(guī)定，此框架結(jié)構(gòu)撓度限值在2.8cm以下，因此，框架結(jié)構(gòu)整體吊裝撓度變形量與施工規(guī)范規(guī)定相符。

3 離岸混凝土框架結(jié)構(gòu)整體預(yù)制吊裝施工工藝

3.1 框架結(jié)構(gòu)整體預(yù)制

預(yù)制施工中，全部框架柱底部必須進(jìn)行鋼筋預(yù)留，且焊接到碼頭面平臺，要求墊高預(yù)制整個框架結(jié)構(gòu)。除此之外，為避免由于支墊點高差在預(yù)制環(huán)節(jié)造成極大應(yīng)力變化，及有利于駁船甲板穩(wěn)定框架結(jié)構(gòu)，必須將鋼支承設(shè)置到吊點位置框架柱底部位置，選取砌磚支承其余柱。

澆筑第一層框架柱前，需先澆筑混凝土墊板，施工中在5mm以內(nèi)控制隨意2塊墊板高度差，隨后搭設(shè)腳手架，最終綁扎柱、梁鋼筋，并安裝模板及澆筑混凝土。

（1）支設(shè)柱、梁模板。由底面對柱一次性向第三層梁底部支設(shè)。選取膠合板作為矩形柱模板，厚度為18mm，支設(shè)時選取尺寸為50x70mm的木方，為避免因混凝土側(cè)壓力導(dǎo)致柱模板破損，需間隔一定距離選取鋼管加固模板。選取滿堂鋼管作為梁底支架，900mm為鋼管支架縱橫向間距，順著梁兩側(cè)集訓(xùn)ing2條木方放置，并在鋼頂托面上進(jìn)行固定。隨后進(jìn)行梁底模板鋪設(shè)，設(shè)置完梁側(cè)模板后，即可選取短木方進(jìn)行斜撐施工。

（2）澆筑混凝土。選取罐車向預(yù)制現(xiàn)場水平運送混凝土，通過汽車泵向模內(nèi)泵送。要求一層一層澆筑柱混凝土，且在梁底下方50到200mm之間設(shè)置施工縫。要求從梁的一端澆筑到另一端，直至完成梁混凝土澆筑。澆筑和振搗混凝土作業(yè)應(yīng)密切配合，下料第一層時盡可能緩慢施工，充分振實后即可進(jìn)行第二層下料。順著梁底保證水泥漿勻速向前包裹石子不斷前進(jìn)，振搗施工禁止與鋼筋接觸。梁柱交叉位置混凝土澆筑過程中，鋼筋分布密集，可選取直徑較小的振動棒進(jìn)行施工。

完成澆筑混凝土作業(yè)后，不得拆除梁、柱模板，應(yīng)指派專人進(jìn)行灑水養(yǎng)生作業(yè)，保證混凝土表面水分充足，保證其與吊裝強度相符，隨后將模板拆除裝駁運出。

3.2 框架梁柱整體吊裝

（1）框架裝駁。裝駁前期，必須測量駁船甲板的平整度，柱位測設(shè)可在甲板上進(jìn)行，并對柱位甲板高差進(jìn)行準(zhǔn)確測量。隨后選取鋼板按照測量結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)平，且在5mm以內(nèi)控制柱位相對高差。

吊裝施工前，需將掛鉤工作平臺搭設(shè)到框架上，并將防護欄桿設(shè)置到平臺，隨后1000t方駁側(cè)泊于碼頭前沿，30m為方駁和框架之間水平距離，最后500t起重船移動就位。選取吊索、吊具等工具向甲板上起吊、放置框架。完成整個框架裝駁作業(yè)后，選取型鋼將所有落地柱向駁船甲板上加固。裝駁后通過拖輪將起重船、駁船運送到施工現(xiàn)場，如海上風(fēng)力在6級以上，不得進(jìn)行托運施工。

（2）框架安裝及節(jié)點澆筑。當(dāng)風(fēng)浪等級在6級風(fēng)以下時即可安裝框架結(jié)構(gòu)。安裝前，為便于框架能夠?qū)⒅亓鶆騻魉椭链a頭結(jié)構(gòu)層，在碼頭面層框架柱位先進(jìn)行C20混凝土澆筑，體積為1mx1mx70mm。在碼頭面平臺上按照框架具體尺寸將鋼支承外邊線放出，運輸駁船就位停放，并將駁船甲板鋼支撐位置的加固槽鋼去除。吊點被起重船吊鉤掛上后，應(yīng)保證所有吊點受力均勻后將框架吊起，當(dāng)框架平穩(wěn)后，利用縱橫移動起重船，向安裝位置吊運框架結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語

綜上所述，近年來，隨著社會經(jīng)濟的快速提升，水運工程行業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，施工技術(shù)不斷提高。離岸混凝土框架結(jié)構(gòu)施工作為碼頭控制樓建設(shè)中的一項重要內(nèi)容，不但影響著整體施工質(zhì)量，而且影響著工程的安全性。所以，施工單位要不斷加強對框架結(jié)構(gòu)整體預(yù)制吊裝施工技術(shù)的研究，嚴(yán)格控制工程質(zhì)量，確保高質(zhì)、高效完成施工。

參考文獻(xiàn)

[1]趙素萍，趙保珍.建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)施工工藝探討[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2013（10）.