科技創(chuàng)新引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)升級

文/張譯之 劉若晨 李武

傳統(tǒng)的高樁碼頭，水上現(xiàn)澆工序繁雜，依次架設(shè)鋼抱箍圍囹支撐系統(tǒng)、鋪設(shè)底模、綁扎鋼筋、安裝側(cè)模、澆筑混凝土、拆除側(cè)模及鋼抱箍圍囹，以上工序均需要等到潮落時才能施工。投入工人數(shù)量多，在搶抓水位窗口期時需要多個工作面和多個班組同時開展施工。

如今，全裝配式碼頭施工場景完全不同，采用插槽式構(gòu)件實(shí)現(xiàn)與樁基的連接，通過樁頂自支撐，僅需架設(shè)操作平臺輔助安裝，安裝人員在低潮水時可以快速批量化安裝，建設(shè)工效得到極大提高。

同規(guī)模傳統(tǒng)高樁碼頭結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件總數(shù)量高達(dá)1000 余件，64 至65 號泊位工程預(yù)制構(gòu)件總量僅195 件，均采用工廠化制造，可快速拼接吊裝，大大減少了水上預(yù)制件吊裝次數(shù)和現(xiàn)場混凝土澆筑量。采用新工藝后，原定12 個月的工期被大幅縮短至7 個月。

連云港港徐圩港區(qū)64 至65 號散貨泊位是如何高效便捷地完成全國首個全裝配式高樁碼頭施工的？

碧海藍(lán)天之間，江蘇連云港港徐圩港區(qū)六港池64 至65 號液體散貨泊位如巨龍盤旋，將一灣碧波擁于懷中，氣貫長虹。

2022年9月，運(yùn)載6.5 萬噸原油的8 萬噸級巴拿馬型油輪“天龍座”號順利靠泊，由中交三航院（以下簡稱“三航院”）設(shè)計、中交三航局（以下簡稱“三航局”）施工的全國首個全裝配式高樁碼頭——連云港港徐圩港區(qū)64 至65 號泊位正式投產(chǎn)運(yùn)營。

“化零為整，既安全又整潔，相比過去，煥然一新?！笔⒑鐭捇B云港港口儲運(yùn)有限公司副總經(jīng)理陳昌林感嘆道。

從“藍(lán)圖”變“美圖”，從設(shè)想到現(xiàn)實(shí)，三航院、三航局?jǐn)y手攻克了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，形成的《裝配式高樁碼頭設(shè)計與施工規(guī)范》被立項(xiàng)為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

擘畫行業(yè)新藍(lán)圖

時鐘流轉(zhuǎn)，讓我們跟隨鏡頭回到2021年4月。

連云港港徐圩港區(qū)64 至65 號液體散貨泊位位于大型石化港區(qū)內(nèi)，港內(nèi)生產(chǎn)任務(wù)繁忙，液化船只進(jìn)出港頻繁。因工程所在地距離后方陸地區(qū)域約16 公里，僅有公共管廊旁一條7 米寬的道路相接，建設(shè)通道嚴(yán)重受限。如采用常規(guī)高樁碼頭結(jié)構(gòu)，水上作業(yè)船舶多，對港區(qū)生產(chǎn)干擾大，工程建設(shè)期長，無法滿足業(yè)主要求。

為解決生產(chǎn)干擾和建設(shè)期長的問題，工程技術(shù)人員大膽創(chuàng)新，提出了模塊化裝配式高樁碼頭設(shè)想。

模塊化裝配式高樁碼頭采用“搭積木”理念，將高樁碼頭“分解”為標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件和非標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件，在工廠進(jìn)行批量制作后，再運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，通過拼裝形成碼頭。

這種模塊化裝配式高樁碼頭的施工方式，實(shí)現(xiàn)了碼頭在陸地工廠里制造。

為最大限度提升碼頭全裝配式比例，三航院設(shè)計團(tuán)隊(duì)提前半年采用理論分析、數(shù)值模擬、物理模型、現(xiàn)場試驗(yàn)等多種手段進(jìn)行研究，優(yōu)化工藝設(shè)計，對吊裝工藝、構(gòu)件堆放等進(jìn)行4D 模擬。以“安裝量減少80%、施工人員減少85%、建設(shè)工期縮短40%”為目標(biāo)，設(shè)計團(tuán)隊(duì)對方案精雕細(xì)琢。方案經(jīng)過5 輪“大修”、8 輪“小修”，終于達(dá)到預(yù)期效果。

“過程是痛苦的，結(jié)果是可喜的?！苯?jīng)過數(shù)月的科研攻關(guān)，水工專業(yè)設(shè)計負(fù)責(zé)人盛佳珺欣慰地說。

（圖片來源于中國交建）

模塊預(yù)制品質(zhì)好

作為國內(nèi)首個新型全裝配式高樁碼頭，連云港港徐圩港區(qū)64 至65 號液體散貨泊位自然無實(shí)際工程可供借鑒。

巧思往往源于生活。事實(shí)上，工程借鑒了“樂高”積木精巧、裝配化、模塊化的設(shè)計理念，以“搭積木”方式組建碼頭結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造性地將碼頭主體結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)的3 個樁帽集成為超大預(yù)制橫梁，精細(xì)化設(shè)計減少混凝土用量。

碼頭上部結(jié)構(gòu)則由原來的預(yù)制縱梁、縱橫梁現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)、預(yù)制面板集成為異形梁板——π 型預(yù)制梁板，大大縮短構(gòu)件安裝時間，將構(gòu)件裝配率提高至70%以上。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將水上現(xiàn)澆施工轉(zhuǎn)至陸上預(yù)制，細(xì)化受力分析，完善預(yù)制卡槽，實(shí)現(xiàn)了工廠化、模塊化生產(chǎn)。

然而，轉(zhuǎn)至陸上預(yù)制并不意味著簡單易做。

π 型預(yù)制梁板最大板長14.7 米，寬9.2 米，高1.75 米，重達(dá)220 噸，相當(dāng)于22 頭成年大象的重量，是國內(nèi)高裝碼頭施工最大單體構(gòu)件。

作為碼頭的重要構(gòu)件，π 型梁板承擔(dān)著碼頭“脊柱”的作用，直接承受作用于碼頭上的各種載荷和外力，質(zhì)量要求極為嚴(yán)格?！半m然是首次制作，我們一定保證每一榀梁板的高品質(zhì)！”接到預(yù)制任務(wù)的三航局灌河工程處總工張國明鄭重地說。

沉樁過程中，測量人員緊盯樁頂、樁身，實(shí)時調(diào)整偏位，將數(shù)百錘的工作量分解，逐段控制誤差偏位滿足10 厘米要求，保證混凝土構(gòu)件精確定位，卡槽嚴(yán)絲合縫（圖片來源于中國交建）

高質(zhì)量梁板施工的第一步便是模板的選擇。開工之初，三航局預(yù)制團(tuán)隊(duì)設(shè)計了木模板和整體式鋼內(nèi)模兩套模板方案。

經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，相比整體式鋼內(nèi)模，木模板剛性不高、易變形，長時間使用表面會產(chǎn)生一定損壞，容易導(dǎo)致澆筑的梁板表面坑坑洼洼。

于是，三航局建設(shè)團(tuán)隊(duì)果斷決定采用整體式鋼內(nèi)模。

這條創(chuàng)新之路注定并非一路平坦。

開工不久，鋼筋伸出模板外的槽口處就出現(xiàn)了漏漿問題，預(yù)制團(tuán)隊(duì)迅速開展技術(shù)“會診”。經(jīng)現(xiàn)場勘察，很快找到了癥結(jié)。原來，直徑14 毫米的外露鋼筋同模板槽口存在2 毫米的縫隙，不耐老化。雖采用密封膠條密封，但其彈性不好，在澆筑時容易出現(xiàn)漏漿，從而嚴(yán)重影響梁體外觀質(zhì)量。如果漏漿問題不解決，肯定會因?yàn)橘|(zhì)量不達(dá)標(biāo)影響各構(gòu)件之間的拼接。

苦思冥想之際，張國明從修理組的套筒扳手中得到啟發(fā)，提出采用預(yù)埋鋼筋套筒的方式，將鋼筋端部用滾軋工藝加工成直螺紋，并用相應(yīng)的連接套筒將鋼筋連接，套筒正好可以將間隙完美覆蓋。這樣不僅能達(dá)到止漏效果，而且外形美觀、易于模板拆裝，一舉多得。提議得到了大家充分肯定，加工好的鋼筋安上了套筒，有效解決了漏漿問題。

然而，新的問題又接踵而至。

負(fù)責(zé)拆模的施工員發(fā)現(xiàn)，內(nèi)模與混凝土吸附在一起，無法正常脫模了。張國明立刻帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)奔赴脫模施工現(xiàn)場，就地召開裝配式π 型梁板技術(shù)研討會商量對策。

原來，π 型梁板是四面封閉的凹形結(jié)構(gòu)，內(nèi)模與π型梁板混凝土產(chǎn)生了“真空吸附”效應(yīng)，并且澆筑時混凝土給四周模板施加側(cè)向壓力，導(dǎo)致脫模困難，只能采用人工脫模形式。但是，人工脫模效率太低，很難完成每天的制梁任務(wù)，而且需借助外力敲擊，脫模過程會對模板造成局部損壞，拆模后的梁板外觀質(zhì)量較差。

“既然整體式鋼內(nèi)模不行，為什么不將內(nèi)模分為兩塊，用設(shè)備代替人工脫模呢？”張國明提出了新的想法。

帶著新思路，技術(shù)團(tuán)隊(duì)走訪了行業(yè)內(nèi)專家、設(shè)計單位尋求解決辦法。經(jīng)過一番調(diào)研，找到了最終解決問題的“金鑰匙”——液壓可調(diào)節(jié)式內(nèi)模板。

該內(nèi)模板分為兩塊，每塊內(nèi)模板的頂面下方放置液壓千斤頂，運(yùn)用千斤頂對內(nèi)模進(jìn)行上下頂升運(yùn)動，可徹底解決拆模問題。面對這項(xiàng)“神奇的脫模術(shù)”，項(xiàng)目技術(shù)團(tuán)隊(duì)?wèi)抑男慕K于落地?！霸刃枰? 個人的活，現(xiàn)在2 個人便能完成，外觀也特別光滑，一點(diǎn)坑洼都不留，太厲害了?！泵撃９と死侠钸呎f邊豎起大拇指。

不僅如此，為了保證施工進(jìn)度以及質(zhì)量，建設(shè)團(tuán)隊(duì)還購置了混凝土養(yǎng)護(hù)專用的蒸汽發(fā)生器，控制好溫度、濕度，讓這些“巨無霸”在溫室里得到高質(zhì)量養(yǎng)護(hù)，出模速度也由之前的5 天1 榀提升到2 天1 榀。

與此同時，建設(shè)團(tuán)隊(duì)將信息化同質(zhì)量管理有效結(jié)合，采用二維碼和標(biāo)識牌噴涂相結(jié)合的方式，標(biāo)明產(chǎn)品的編號、生產(chǎn)日期、工序的操作時間。二維碼內(nèi)含有工序責(zé)任人、施工圖紙等具體信息，為π 型梁板量身打造出“身份證”。

“一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，技術(shù)員便可依據(jù)身份信息迅速追溯到相關(guān)責(zé)任人，及時進(jìn)行整改，確保π 型梁板質(zhì)量優(yōu)異。”張國明信心滿滿地說。

徐圩港區(qū)64 至65 號液體散貨泊位正在進(jìn)行首榀預(yù)制橫梁吊裝作業(yè)，為后續(xù)預(yù)制π 型梁板吊裝施工提供有力支撐（郁云攝）

徐圩港區(qū)64 至65 號液體散貨泊位施工現(xiàn)場，鋼筋班組按設(shè)計要求正在在綁扎鋼筋，鋪設(shè)碼頭面層鋼筋網(wǎng)（郁云攝）

綠色環(huán)保有實(shí)效

“綠水青山就是金山銀山?！痹诮ㄔO(shè)過程中，三航局、三航院積極踐行徐圩新區(qū)“綠色石化產(chǎn)業(yè)基地”的環(huán)保理念，以工藝創(chuàng)新從源頭降低施工對海洋的污染。

碼頭組件經(jīng)新型結(jié)構(gòu)安裝后，可立即形成水上施工工作面，避免抱箍、鋼筋、模板等水上現(xiàn)澆材料的頻繁吊運(yùn)，減少了大量臨水、臨邊作業(yè)，降低了水上作業(yè)風(fēng)險。

預(yù)制場里，操作工王興北正在對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行防腐處理。他邊刷著防腐涂料邊感嘆：“20 多年了，我不是腳踩小船，就是綁著安全繩在海上施工，沒想到還能在岸上完成這些工作。”

“老伙計，科技進(jìn)步了，時代變了?！笔┕り?duì)伍負(fù)責(zé)人曹世忠拍著老王的肩膀說。

采取全裝配工藝后，水上作業(yè)人員由原來的“千人會戰(zhàn)”壓縮到幾十人班組攻關(guān)，人員減少85%，很多原本需要“王興北們”在水上作業(yè)的工序都改成了陸上施工，大大減少了建筑材料對海洋的污染，也有效避免傳統(tǒng)施工階段長期浸泡海水對鋼筋混凝土耐久性產(chǎn)生影響。

此外，項(xiàng)目部采用大型起重船代替小型施工船舶，將現(xiàn)場施工船組數(shù)量減少近一半。同時，還對船舶油污、廢棄物排放均進(jìn)行統(tǒng)一收集，并轉(zhuǎn)運(yùn)至陸上集中處理。

“這是一個從無到有，從一張白紙到一幅藍(lán)圖的艱辛過程。我們將繼續(xù)深耕水工市場，為中交在裝配式碼頭領(lǐng)域繼續(xù)探索實(shí)踐?！表?xiàng)目設(shè)計總負(fù)責(zé)人郭兆珈感慨地說。

從設(shè)想到現(xiàn)實(shí)，從預(yù)制樁帽的試驗(yàn)到實(shí)現(xiàn)碼頭主體結(jié)構(gòu)全裝配化，三航局與三航院齊心聚力，以“交通強(qiáng)國”“智慧交通”建設(shè)為引領(lǐng)，在助力地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，為編寫行業(yè)設(shè)計與施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范貢獻(xiàn)智慧，為推動我國交通水運(yùn)行業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。