懸挑式碼頭施工技術(shù)研究

劉偉 張皓銘 中國港灣西部非洲區(qū)域公司

1.工程概況

該工程位于規(guī)劃的第四港池北側(cè)岸線西端，為新建3個(gè)7萬噸級專業(yè)化煤炭裝船泊位，碼頭結(jié)構(gòu)全部按10萬噸級散貨船設(shè)計(jì)，由碼頭及碼頭護(hù)岸兩部分組成。碼頭設(shè)計(jì)長度為820 m，為突堤式結(jié)構(gòu)，海側(cè)為碼頭岸線，陸側(cè)為護(hù)岸，碼頭面頂高程為5.00m，碼頭前沿底標(biāo)高為-15.7m，胸墻海測懸挑1m。

2.施工安排和施工技術(shù)準(zhǔn)備

整體施工順序由西向東緊緊圍繞現(xiàn)澆胸墻這一核心內(nèi)容進(jìn)行組織，其他工序以為胸墻施工創(chuàng)造條件和不形成干擾為原則進(jìn)行安排，形成流水作業(yè)。本次胸墻施工的難點(diǎn)在胸墻海測懸挑1m，懸挑部位較多，上部荷載很大。

在施工過程中首先按照常規(guī)工藝進(jìn)行封倉混凝土、蓋板的澆筑，待蓋板澆筑后進(jìn)行胸墻的施工。胸墻分兩層進(jìn)行澆筑，第一層厚度為2.85m，第二層厚度為0.25m。其中第二層為面層及護(hù)輪坎等構(gòu)筑物。

3.模板設(shè)計(jì)

胸墻模板自下向上分由三角拖架、胸墻模板、護(hù)輪坎及面層模板組成，均采用整體工具式模板。由于本工程胸墻前沿懸挑1m，在施工過稱中存在較大難度。

（1）由于水下基礎(chǔ)屬于隱蔽作業(yè)，在沉箱安裝過程中本身存在高差，導(dǎo)致沉箱之間出現(xiàn)預(yù)留大頭螺母的不同高差。

（2）沉箱預(yù)制時(shí)間較早，安裝后經(jīng)過半年的壓載沉降，部分沉箱出現(xiàn)了不同程度的沉降，使不同沉箱預(yù)留的大頭螺母出現(xiàn)了不同的高差。

（3）懸挑1 m 處混凝土自重較大，并且要承受較大的混凝土側(cè)壓力。

（4）為保證后方道路通暢，在后方設(shè)置了頂標(biāo)高為3.5m的漿砌石擋浪墻，整體前后片模板的對拉桿需設(shè)置在3.6m，3.6m以下澆筑混凝土的側(cè)壓力全部集中中前片模板，底腳壓力較大容易發(fā)生側(cè)移。

（5）三角架由于胸墻的懸挑，拆、裝難度增大。

4.關(guān)于懸挑部位的具體施工措施總結(jié)

4.1 三角托架

本工程胸墻懸挑出沉箱1.0m，三角架作為模板底口的加固輔助件除承受常規(guī)的混凝土側(cè)壓力和模板自重外，還要承受部分混凝土的自重。

在前期準(zhǔn)備中，項(xiàng)目部發(fā)現(xiàn)沉箱上預(yù)留的圓臺螺母可能滿足不了施工所要求的強(qiáng)度，另一方面受沉箱安裝的高差及沉降影響，圓臺螺母的高度已經(jīng)出現(xiàn)了不同的高差，而且由于三角托架在胸墻澆筑完成后全部處于胸墻懸挑部位的正下方極不易拆除。經(jīng)過仔細(xì)研究，對三角托架項(xiàng)目部進(jìn)行了兩方面處理方法，一是針對圓臺螺母的高差及三角托架的拆除，不將三角托架連成整體，采用單個(gè)三腳架獨(dú)立支拆，此方法雖給三角托架的安裝帶來不便，但對三角托架的后期拆除極為方便及安全；二是針對圓臺螺母強(qiáng)度不足問題，項(xiàng)目部在胸墻懸挑部分的整體支撐上，對每個(gè)三角托架增加了一條鋼板帶與沉箱預(yù)留鋼筋連接，起到一定的受力作用。

扁鋼與三腳架、沉箱連接的詳細(xì)做法。在沉箱頂口的第一排甩筋后加設(shè)了一排通長槽鋼，槽鋼與甩筋焊接，將扁鋼與槽鋼和三腳架進(jìn)行雙面焊接。槽鋼與扁鋼所有接觸面積全部通長焊，三腳架與扁鋼采用雙面焊，焊縫長度不小于15cm。進(jìn)一步加大了安全系數(shù)，扁鋼的設(shè)置增大了抗拉系數(shù)，也為本工程的安全提供了較大的保證，整體受力計(jì)算滿足碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范要求。

三角托架的安裝。三角托架的安裝在胸墻施工之間進(jìn)行，利用沉箱預(yù)留的圓臺螺母將三角架固定在沉箱前墻上。先根據(jù)胸墻底標(biāo)高及底模厚度計(jì)算出三角架頂標(biāo)高，并標(biāo)記在沉箱前墻上，據(jù)此安裝調(diào)整三角架；在三角托架調(diào)整完成后將預(yù)先焊接在三角托架上的扁鋼與沉箱甩筋進(jìn)行連接。

4.2 懸挑部位的底胎鋪設(shè)及后續(xù)模板的支立

三腳托架安裝完成后先進(jìn)行懸挑部位底模鋪設(shè)，底模鋪設(shè)完成后進(jìn)行側(cè)片模板的支立，再進(jìn)行前片及后片模板的支立。

側(cè)片模板底口及頂口通過10#槽鋼利用沉箱墊層鋼筋預(yù)埋鋼筋和沉箱預(yù)留筋進(jìn)行支頂加固。側(cè)片支立完成后進(jìn)行前片即臨水面模板的支立，在前片模板最終加固前，利用沉箱隔墻上的甩筋進(jìn)行臨時(shí)加固，等后片模板支立完成后，通過頂拉桿、中部的對拉桿以及抱角拉桿將模板整體加固完成。

懸挑部位的底胎鋪設(shè)：在施工前期，懸挑部位的底模采用木質(zhì)結(jié)構(gòu)，先在三腳托架上鋪設(shè)縱向木枋和橫向木枋，上面鋪設(shè)50mm厚的木板，通過鉛絲與三腳托架綁扎固定，并在底模木板上標(biāo)記出胸墻前沿線和鋼筋前輪廓線；然后綁扎鋼筋，最后支立模板。

在施工過程中項(xiàng)目部發(fā)現(xiàn)由于胸墻底標(biāo)高為1.9m，處于潮汐影響范圍內(nèi)，單段胸墻的施工經(jīng)常需要跨兩個(gè)潮水施工，而且施工的海域?yàn)闊o掩護(hù)的開敞海域，海浪較大，在木板鋪設(shè)后由于風(fēng)浪作用，經(jīng)常導(dǎo)致鋪完的底模在一個(gè)潮水過后全部被海浪沖散，甚至造成了支立完成的模板的移位。

經(jīng)過仔細(xì)分析，項(xiàng)目部及時(shí)制定改進(jìn)措施：胸墻的懸挑部位底模采用鋼木結(jié)合的底胎模板，模板由鋼和木兩部分組成。鋼底胎呈鏤空狀，用以消浪，泄水，防止底胎在施工期內(nèi)被海浪沖散；鋼底胎根據(jù)胸墻長度分成4段，鏤空部位用于木質(zhì)底模的鋪設(shè)。施工時(shí)先鋪設(shè)鋼底胎用于模板的支立。鋼底胎鏤空部位的鋪設(shè)在胸墻混凝土澆筑前進(jìn)行，采用固定尺寸的50mm厚木板鋪設(shè)。此方法減少了風(fēng)浪對胸墻底胎的損壞，提高了胸墻的施工效率。

4.3 混凝土的施工

胸墻混凝土的下灰方式采用反鏟下灰，混凝土施工中的一大難點(diǎn)在于混凝土的長距離運(yùn)輸。由于多方面原因，胸墻的混凝土攪拌站距離施工現(xiàn)場約26km，加上路況的影響，單程混凝土的運(yùn)輸時(shí)間在1h左右，因此如何控制混凝土的質(zhì)量成為了施工中的重點(diǎn)。

在前期的配合比委托階段，項(xiàng)目部在出機(jī)塌落度的選擇上預(yù)留出了3cm的塌落度，將混凝土運(yùn)輸過程中的塌落度損失考慮在內(nèi)，即出機(jī)控制在12cm坍落度，到達(dá)現(xiàn)場時(shí)混凝土的塌落度正好等于9cm。

由于混凝土運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，對混凝土運(yùn)輸過程中罐車的行為控制較為薄弱，項(xiàng)目部采用抽查和突擊檢查的措施，杜絕罐車隨意加水、隨意加外加劑的行為，取得了一定的控制效果。

5.經(jīng)驗(yàn)與不足

本次施工總結(jié)主要圍繞的是胸墻懸挑后所帶來的模板支撐加固體系的改變和設(shè)計(jì)，施工中的經(jīng)驗(yàn)與不足主要有如下幾點(diǎn)：

（1）充分做好施工前期的準(zhǔn)備工作，本次施工中沉箱中的預(yù)留圓臺螺母在施工時(shí)未能滿足上部結(jié)構(gòu)施工時(shí)的荷載要求，導(dǎo)致后續(xù)模板加固及支立產(chǎn)生了困難，因此施工時(shí)需要加強(qiáng)注意，以減少后期不必要的措施以及成本增加。

（2）本次采用的扁鋼吊三角托架的工藝，原意是對三角托架支撐結(jié)構(gòu)的一種輔助及保險(xiǎn)措施，但在實(shí)際使用和受力計(jì)算中發(fā)現(xiàn)扁鋼成為了上部懸挑胸墻的主要受力部件，而原預(yù)留在沉箱上的圓臺螺母所裝設(shè)的螺桿只作為模板的底口受拉桿件。因此此類加固方式一定要注意對扁鋼的材質(zhì)及扁鋼與其他構(gòu)件之間的焊接質(zhì)量的檢查，才能保證工程的安全性。

（3）因受風(fēng)浪的影響，本次施工中懸挑部位的底模一度成為施工中的重要環(huán)節(jié)，采用鋼制底胎特別是鏤空設(shè)計(jì)提高了底模的抗風(fēng)浪能力，在采用此施工措施后胸墻的施工效率大大提高。

（4）遠(yuǎn)距離混凝土運(yùn)輸?shù)淖⒁馐马?xiàng)。本次施工由于混凝土的運(yùn)輸距離過遠(yuǎn)，帶來過程中的管控環(huán)節(jié)增多、管控難度增大，在施工中出現(xiàn)隨意加水的現(xiàn)象，影響了混凝土的內(nèi)在質(zhì)量。因此遠(yuǎn)距離運(yùn)輸混凝土?xí)r一定要詳細(xì)布控混凝土的配料、攪拌、運(yùn)輸、澆筑等環(huán)節(jié)，保證混凝土的質(zhì)量。另外遠(yuǎn)距離運(yùn)輸時(shí)，混凝土塌落度損失的預(yù)留量應(yīng)考慮不同的季節(jié)，這樣才能達(dá)到預(yù)想的效果。

6.結(jié)語

本工程位于某港四港池內(nèi)，是投資的第一個(gè)專業(yè)煤炭碼頭泊位，在碼頭整體設(shè)計(jì)過程中借鑒了專業(yè)碼頭的設(shè)計(jì)形式。由于本工程胸墻懸挑1m，與傳統(tǒng)碼頭的施工工藝有些許不同，為工程施工帶來來極大難度。本文對碼頭胸墻懸挑1m部位的幾項(xiàng)主要施工工藝進(jìn)行了總結(jié)，可為今后類似項(xiàng)目提高借鑒。