高樁碼頭150t履帶吊構(gòu)件安裝方案的可行性與經(jīng)濟(jì)性分析

于渤 李寶闖

摘 要：在印尼維達(dá)貝碼頭有限公司5萬噸散貨船專用碼頭工程中，由于該工程受地域條件影響，設(shè)備資源匱乏，梁板等預(yù)制構(gòu)件安裝采用了150t履帶吊安裝方案進(jìn)行施工，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖芰Ψ治黾凹訌?qiáng)措施確保該方案的安全性，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，合理布置施工順序，解決了各工序之間的相互干擾等問題，在提高了施工效率的同時(shí)也降低了施工成本。

關(guān)鍵詞：150t履帶吊;預(yù)制構(gòu)件安裝;受力計(jì)算;施工成本

中圖分類號(hào)：U692? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2021）03-0046-04

目前國(guó)內(nèi)高樁碼頭梁板安裝施工常采用起重船安裝方案，但在海外工程中，時(shí)常遇到由于當(dāng)?shù)卦O(shè)備資源匱乏而導(dǎo)致租賃費(fèi)用過高，或從國(guó)內(nèi)調(diào)遣自有設(shè)備所發(fā)生的調(diào)遣費(fèi)過高等成本問題。常規(guī)履帶吊安裝工藝存在施工效率低的問題，不適合工期壓力大的工程中使用。在印尼維達(dá)貝碼頭有限公司5萬噸散貨船專用碼頭工程中通過優(yōu)化150t履帶吊安裝方案，解決了施工成本及效率問題。積累了此類施工經(jīng)驗(yàn)，可以為類似工程提供借鑒。下面結(jié)合該工程情況，對(duì)此工藝的可行性與經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析。

1 工程背景

1.1工程概況

印尼維達(dá)貝碼頭有限公司5萬噸散貨船專用碼頭工程位于印度尼西亞北馬魯古省哈馬黑拉島中部地區(qū)，緯達(dá)貝工業(yè)園區(qū)（東經(jīng)128度、赤道至北緯0.5度之間）內(nèi)，距離印尼首都雅加達(dá)約2500km。該碼頭結(jié)構(gòu)形式為高樁梁板式，碼頭尺寸為216m×28m，碼頭及引橋基礎(chǔ)全部為預(yù)制預(yù)應(yīng)力管樁結(jié)構(gòu)，樁徑為1.0m與1.2m兩種，主體結(jié)構(gòu)包含29個(gè)排架，排架中心距為8m。東側(cè)與已建成的5萬噸泊位毗鄰，并設(shè)有1座引橋。碼頭平面圖及典型斷面圖如下所示：

本工程預(yù)制構(gòu)件數(shù)量共475件。其中，預(yù)制軌道梁?jiǎn)渭刈畲?7.9t，板單件重最大30.1t，預(yù)制靠件單件重24.85t。構(gòu)件型號(hào)及其數(shù)量見表1所示。

1.2施工特點(diǎn)、難點(diǎn)

該項(xiàng)目施工所在地域無起重船，無法采用海上安裝方案。

預(yù)制構(gòu)件均為非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，構(gòu)件尺寸及重量較國(guó)內(nèi)常規(guī)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件相比較大，同時(shí)相對(duì)應(yīng)的履帶吊設(shè)備需使用150t方可滿足施工，增加了施工難度。

項(xiàng)目工期緊，成本壓力大，實(shí)際從上部結(jié)構(gòu)開始施工到主體完工僅用時(shí)3個(gè)月。

2 簡(jiǎn)述施工方案

2.1施工方法

碼頭構(gòu)件安裝采用XGC150型履帶吊上碼頭的方式進(jìn)行施工，根據(jù)履帶吊行駛路線，安裝作業(yè)分為兩個(gè)流水作業(yè)面，由東向西推進(jìn)。

2.1.1第一流水作業(yè)面——形成施工通道

以相鄰已建成的碼頭西側(cè)為起點(diǎn)，首先履帶吊駐位在老碼頭，對(duì)29排架～27排架內(nèi)的GDL1（前排軌道梁）、LXL1（前排連系梁）、GDL2（后排軌道梁）、LXL2（后排連系梁）、HL1～HL3以及預(yù)制板B2～B3等預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行安裝作業(yè)。履帶吊將沿著LXL1為中心線，以B2和B3板作為施工通道上碼頭開始作業(yè)，對(duì)27排架至26排架內(nèi)的構(gòu)件進(jìn)行安裝，此時(shí)構(gòu)件運(yùn)輸車輛由東側(cè)駛?cè)?。第一流水作業(yè)時(shí)，重點(diǎn)針對(duì)橫縱梁及通道區(qū)域進(jìn)行安裝，一是為后續(xù)現(xiàn)澆梁節(jié)點(diǎn)提供作業(yè)面，二是盡快形成施工通道，使運(yùn)輸構(gòu)件可以從西側(cè)進(jìn)入，為后續(xù)現(xiàn)澆板縫提供作業(yè)空間。以此類推。具體行駛路線如圖3所示：

2.1.2第二流水作業(yè)面

在完成第一流水作業(yè)面后，履帶吊重新退回至碼頭東側(cè)，并以此為起點(diǎn)，對(duì)B1、B4、B5、B6、B7及靠船構(gòu)件、預(yù)制管溝進(jìn)行安裝，安裝后即可施工現(xiàn)澆接縫。至此，構(gòu)件安裝工作全部完成。

2.2機(jī)械配置

2.2.1安裝設(shè)備的選擇

作為安裝設(shè)備的履帶吊型號(hào)選用XGC150型150t履帶吊，該型號(hào)履帶吊在跨距為16m時(shí)，吊重為41.4t，滿足使用要求。XGC150履帶吊整機(jī)質(zhì)量（主吊鉤、全配重、基本吊臂）154t，主吊鉤質(zhì)量2.175t，80t吊鉤質(zhì)量1.945t，12m吊臂質(zhì)量1.65t，考慮主機(jī)+全配重+基本臂+12m吊臂+80t吊鉤組合，施工時(shí)，整機(jī)質(zhì)量為155.42t（含吊鉤）具體參數(shù)見圖5、圖6：

2.2.2運(yùn)輸車輛的選擇

項(xiàng)目部根據(jù)設(shè)計(jì)說明中的碼頭設(shè)計(jì)流動(dòng)荷載為依據(jù)，選用2臺(tái)40t平板車作為構(gòu)件運(yùn)輸設(shè)備，以上述的各條施工通道作為構(gòu)件運(yùn)輸通道，將預(yù)制場(chǎng)內(nèi)的構(gòu)件直接運(yùn)送至履帶吊作業(yè)區(qū)域。

3 方案可行性分析

3.1方案適用條件

（1）適用于無自有起重船設(shè)備地域內(nèi)的施工項(xiàng)目，節(jié)省外租或調(diào)遣費(fèi)用。

（2）適用于橫梁整體為預(yù)制安裝結(jié)構(gòu)，在視為簡(jiǎn)支梁的情況下受力滿足要求。

（3）適用于有可能形成施工通道的碼頭形式，如本工程中可以借助原碼頭與自身引橋形成通道，或碼頭自身兩端均有引橋的結(jié)構(gòu)形式。

3.2技術(shù)保證措施

（1）通過履帶吊性能參數(shù)表，確定可安裝的范圍;同時(shí)盡量選用以縱梁為中心的行進(jìn)路線，使兩跨橫梁同時(shí)受力，以此確定安裝行進(jìn)路線。

（2）要合理分析各種工況，并對(duì)梁板構(gòu)件進(jìn)行受力驗(yàn)收，結(jié)合本工程情況，采用midas civil建模進(jìn)行計(jì)算，整理受力計(jì)算情況如表2所示：

（3）上述3、4工況下，預(yù)制板結(jié)構(gòu)不滿足承載力需求，需要通過鋼平臺(tái)做為加強(qiáng)措施，代替預(yù)制板進(jìn)行受力。鋼平臺(tái)共設(shè)3組，每組2個(gè)，跨度為8m，位于履帶下方，每個(gè)鋼平臺(tái)由8根350×175H型鋼組合焊接而成，兩端使用3cm厚鋼板進(jìn)行墊高，墊高高度高于鋼梁的撓度變形，使其在橫向排架頂部形成簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，支座凈距6.4m。形式如下圖所示。安裝過程中，履帶吊須在鋼平臺(tái)上行駛作業(yè)，并每次移動(dòng)設(shè)備時(shí)，將最后一組鋼平臺(tái)自行吊至最前方，輪流交替前行。

（4）為保證施工效率，由于橫梁受力滿足要求，所以在安裝完成之后，直接安裝預(yù)制板并安放鋼平臺(tái)，履帶吊即可進(jìn)入下一排架進(jìn)行施工。需要注意的是為了防止梁體發(fā)生傾覆，在橫梁安裝后，利用安裝其他梁的時(shí)間，對(duì)橫梁外伸鋼筋進(jìn)行有效焊接，并且行進(jìn)路線上的梁節(jié)點(diǎn)，要在預(yù)制板下進(jìn)行施工。

3.3工效分析

結(jié)合本工程實(shí)際數(shù)據(jù)分析，構(gòu)件安裝開始施工日期為2020年2月28日，結(jié)束時(shí)間為2020年4月2日，共計(jì)34天，累計(jì)完成預(yù)制構(gòu)件安裝481件，平均每日安裝構(gòu)件數(shù)量為14.15件。得出結(jié)論如下：

經(jīng)過優(yōu)化后的150t履帶吊安裝方案在無特殊情況下每日施工效率可到20件預(yù)制構(gòu)件。

碼頭前沿區(qū)域，受緊前工序影響較大，該區(qū)域的安裝效率較低。

過每個(gè)結(jié)構(gòu)段伸縮縫時(shí)，需要調(diào)整鋼平臺(tái)樣式，更換尺寸滿足該位置排架間距的鋼平臺(tái)，且為確保履帶吊在同一水平面行使，需要在鋼平臺(tái)下支墊與預(yù)制板厚度相同的鋼支座，并與梁體外伸鋼筋做有效焊接加固措施。

延長(zhǎng)日間作業(yè)時(shí)長(zhǎng)，調(diào)整該工序作業(yè)人員上下班時(shí)間，避免夜間施工，確保在視線較好的條件下進(jìn)行安裝作業(yè)，相關(guān)準(zhǔn)備工作可在夜間進(jìn)行，為第二天工作提供作業(yè)空間。

4 方案經(jīng)濟(jì)性分析

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，與傳統(tǒng)海上安裝施工方案進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而對(duì)該方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。

印尼維達(dá)貝碼頭有限公司5萬噸散貨船專用碼頭工程及印度尼西亞大部分地區(qū)，均無法找到滿足工程使用要求的起重船設(shè)備，如果計(jì)劃采用海上安裝，則需要借助打樁船。

（1）根據(jù)《沿海港口水工建筑工程定額》中可知，若采用起重船進(jìn)行構(gòu)件安裝，本工程中各預(yù)制構(gòu)件按照構(gòu)件重量分類所對(duì)應(yīng)的安裝效率為：預(yù)制梁12.0件/艘班;預(yù)制板12.6件/艘班;管溝梁12.0件/艘班;靠件6件/艘班?？紤]現(xiàn)場(chǎng)延長(zhǎng)日間作業(yè)時(shí)間，起重船效率幾乎與本工程150t履帶吊施工實(shí)際效率相差無幾。然而用打樁船替代起重船后，由于船機(jī)工作原理不同，施工效率必定會(huì)降低。同時(shí)水上安裝施工方案施工效率也會(huì)受海況影響而存在不確定因素。

（2）結(jié)合印尼市場(chǎng)實(shí)際情況及本工程實(shí)際用工時(shí)間，兩種方案在考慮施工效率相同的情況，僅機(jī)械費(fèi)用的計(jì)算結(jié)果如表3所示。

綜上分析，150t履帶吊安裝施工方案較水上安裝施工方案相比，存在較大的經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)語(yǔ)

在特殊的地域中（如印尼或其他東南亞等國(guó)），可采用大型起重設(shè)備陸上安裝的施工方案，不僅可以有效控制施工成本，同時(shí)也可以保證現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)進(jìn)度及施工質(zhì)量。選用該方案時(shí)，要求技術(shù)人員前期做好可行性分析，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖芰τ?jì)算及縝密的生產(chǎn)組織安排方能達(dá)到預(yù)期的效果。該方案在降低施工成本保證企業(yè)利益最大化的同時(shí)，也提高了經(jīng)營(yíng)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

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