淺海有限條件下現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

徐剛強(qiáng)，郭海松，李志旺

（1.民航機(jī)場智能建造與工業(yè)化工程技術(shù)研究中心，天津 300456；2.民航機(jī)場建設(shè)工程有限公司，天津 300456）

引言

海上現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工相較于一般陸域項(xiàng)目施工有較大差別，受環(huán)境因素影響大，具有顯著施工特點(diǎn)，主要體現(xiàn)為作業(yè)面空間有限、設(shè)施料運(yùn)輸需跨越水域、部分分項(xiàng)施工需要考慮趕潮作業(yè)、模板支撐體系設(shè)置與拆除困難等，因此在施工組織過程中需要重點(diǎn)考慮作業(yè)平臺設(shè)計(jì)、材料運(yùn)輸與周轉(zhuǎn)、趕潮組織、機(jī)械設(shè)備選擇與調(diào)配、施工段劃分及施工順序等諸多因素，本文以民航建工承建的神華福建羅源灣電廠新建工程深排項(xiàng)目為載體，總結(jié)提煉海上現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)。

1 工程背景

神華福建羅源灣電廠新建工程項(xiàng)目是福建省重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目和國家能源局煤電機(jī)組節(jié)能升級與改造示范項(xiàng)目，規(guī)劃建設(shè)2 臺1 000 MW 超超臨界火電機(jī)組。羅源灣項(xiàng)目的建設(shè)作為福建地區(qū)“十四五”開局之年的重點(diǎn)工程，意義重大。項(xiàng)目實(shí)施以來，受到業(yè)界高度關(guān)注，項(xiàng)目實(shí)施壓力巨大。福建神華羅源灣電廠新建工程位于福建省福州市連江縣羅源灣港可門作業(yè)區(qū)，由神華福建能源有限責(zé)任公司投資建設(shè)。其中深排工程為電廠配套項(xiàng)目，隸屬電廠排水系統(tǒng)。

深排結(jié)構(gòu)位于廠區(qū)西側(cè)排洪溝入?？谔?#、4#碼頭的后方，為高樁梁板、掛擋水板結(jié)構(gòu)，用于將電廠排水疏導(dǎo)，其下部為水下填筑連續(xù)基床塊石帶夯，水上鉆孔灌注樁，上部結(jié)構(gòu)主要以現(xiàn)澆為主，包括：現(xiàn)澆縱橫梁、現(xiàn)澆擋水板、預(yù)制一體梁板、現(xiàn)澆澆筑混凝土擋墻。結(jié)構(gòu)示意圖如下圖1 所示。

圖1 深排結(jié)構(gòu)平面布置圖及深排構(gòu)件剖面示意圖

圖2 工程周邊建筑示意圖

2 環(huán)境因素

2.1 工程周圍環(huán)境

施工位置位于羅源灣南岸可門作業(yè)區(qū)3～4#碼頭腹地，東側(cè)與相鄰3#搭接，西側(cè)靠近4#泊位，與4#泊位無連接。深排工程施工搭設(shè)有海上施工平臺，平臺入口位于3#泊位，共有2 條電廠內(nèi)部道路均可供通行使用?，F(xiàn)場情況詳見工程周邊建筑示意圖。

2.2 地表海水水文條件

擬建深排工程施工海域地貌上屬淺海地貌,根據(jù)《福州港羅源灣港區(qū)可門作業(yè)區(qū)3#泊位工程施工圖設(shè)計(jì)（陸域形成部分）設(shè)計(jì)說明書》（福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，2011 年9 月），羅源灣可門港區(qū)屬正規(guī)半日潮，潮汐形態(tài)數(shù)F＝0.28。據(jù)門邊驗(yàn)潮站1977 年8 月～1979 年12 月實(shí)測資料統(tǒng)計(jì)（潮位基準(zhǔn)面為理論深度基準(zhǔn)面）。潮位特征值為：

最高潮位：8.05 m（基準(zhǔn)面為當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵妫峦?/p>

最低潮位：-0.21 m；

平均高潮位：6.58 m；

平均低潮位：1.60 m；

設(shè)計(jì)高水位：+6.96 m（高潮累積頻率10 %）；

設(shè)計(jì)低水位：+0.47 m（低潮累積頻率90 %）；

2.3 氣象情況

廠址所在位置屬亞熱帶，基本無冬，暖熱濕潤，具有明顯的海洋性氣候特征。在廠址西北約25 km有羅源氣象站。評估廠址區(qū)域氣象要素特征時，選用羅源氣象站資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，觀測年限為1956年至今，多年平均大風(fēng)天數(shù)為6 d，最多為1961 年的53 d。結(jié)合工程施工周期暫不考慮大風(fēng)天影響。

3 海上現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工重難點(diǎn)分析

3.1 趕潮施工

根據(jù)水文條件，按照平均潮位計(jì)算，平均高潮位6.58 m，平均低潮位1.60 m，項(xiàng)目區(qū)域?yàn)檎?guī)半日潮，即現(xiàn)場每日具備兩個施工作業(yè)時間段，根據(jù)設(shè)計(jì)要求現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)底標(biāo)高為4.3 m，牛腿焊接、底模支撐安裝、底模鋪設(shè)、下部鋼筋安裝、模板施工及混凝土澆筑均為趕潮施工工序。施工時充分考慮水面高度及水面標(biāo)高漲落速度并結(jié)合各個工序的施工特點(diǎn)組織施工。

3.2 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)模板支撐設(shè)計(jì)

現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)模板設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于如何設(shè)置底模支撐，項(xiàng)目區(qū)域平均水深大于40 m，模板及支撐體系工藝選擇及實(shí)施是現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的順利實(shí)施的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

3.3 工序交叉多，空間調(diào)配難度大

工程搭設(shè)施工作業(yè)平臺，寬度為10 m，位于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)上方，原有平臺在上部結(jié)構(gòu)施工時逐步拆除不能全過程使用，且此過程中涉及預(yù)制掛板吊裝、現(xiàn)澆段設(shè)施料運(yùn)輸?shù)裙ば?。工序交叉多，有限作業(yè)面內(nèi)平臺空間合理調(diào)配難度大。

3.4 施工作業(yè)段劃分

受趕潮施工影響，各施工工序在每個施工段施工時盡量保證在一個潮汐內(nèi)完成，但考慮有限的作業(yè)面及成本因素，制約著無法通過調(diào)配大量資源完成，因此各施工段大小的劃分至關(guān)重要。

4 方案設(shè)計(jì)與選擇

本項(xiàng)目原方案為利用原有鋼平臺進(jìn)行施工作業(yè)，需要施工一跨結(jié)構(gòu)同步拆除一跨鋼平臺，該方案施工周期長不滿足業(yè)主要求，同時鋼平臺會嚴(yán)重超期，租賃費(fèi)用增加，不利項(xiàng)目成本控制。綜合考慮現(xiàn)場實(shí)際和各項(xiàng)目標(biāo)要求，擬采用以下方案：

4.1 施工作業(yè)段劃分

根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)輸條件，考慮同三航局施工整體協(xié)調(diào)因素，縱橫梁施工分兩個施工階段，現(xiàn)場配置兩套施工班組，配合平臺拆除進(jìn)度同步進(jìn)行施工。第一階段：平臺拆除初期，材料采用以陸運(yùn)為主、小船水運(yùn)為輔相結(jié)合，陸上運(yùn)輸及作業(yè)平臺為我部現(xiàn)有鋼平臺。采用起重船及履帶吊進(jìn)行材料的吊運(yùn)，距離鋼平臺30 m 范圍內(nèi)使用履帶吊，超過30 m 部分使用起重船；第二階段：我部現(xiàn)有鋼平臺大面積拆除，起重船撤場，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工利用深排工程兩側(cè)施工平臺進(jìn)行作業(yè)。具體兩個施工階段平面劃分見圖3。

圖3 施工階段施工段劃分圖

圖4 分層施工圖

施工段劃分：除首個施工段外，每兩個橫軸范圍內(nèi)的現(xiàn)澆縱橫梁為一個施工段?？紤]構(gòu)件尺寸及趕潮施工因素，每個施工段分兩次施工，第一次施工為標(biāo)高4.3 m～6.3 m 范圍內(nèi)現(xiàn)澆縱橫梁；第二次施工為標(biāo)高6.3 m～9.4 m 范圍內(nèi)現(xiàn)澆縱橫梁及現(xiàn)澆擋水板。

4.2 模板及支撐體系技術(shù)方案設(shè)計(jì)

1）臨時鋼牛腿設(shè)計(jì)

鋼牛腿包括預(yù)制梁板鋼牛腿、縱橫梁模板支撐用鋼牛腿，預(yù)制梁板鋼牛腿經(jīng)加固后兼做縱橫梁模板支撐鋼牛腿。其中臨時鋼牛腿采用14 mm 厚的Q235 鋼板加工制作，鋼牛腿焊接在灌注樁鋼護(hù)筒上，牛腿頂標(biāo)高為4.30 m，全部為雙面焊焊接，焊接質(zhì)量同預(yù)制梁板鋼牛腿。

2）底模支撐設(shè)計(jì)

底模支撐采用焊接鋼牛腿與掛板永久鋼牛腿聯(lián)合，作為底模受力支撐點(diǎn)，模板支撐結(jié)構(gòu)采用32B工字鋼搭設(shè)在鋼牛腿上，橫梁設(shè)置3 根，間距1 120 mm，縱梁設(shè)置2 根，間距1 100 mm，工字鋼上鋪設(shè)150 mm×100 mm 木方，間距200 mm，滿鋪15 mm 厚竹膠板，竹膠板與木方用鐵釘固定。

4.3 趕潮施工組織安排

主要分項(xiàng)施工功效表如表1。

表1 分項(xiàng)施工功效表

經(jīng)過試驗(yàn)段初步統(tǒng)計(jì)，在不考慮拆模板時間情況下，每個施工段用施工周期約12 d。

4.4 鋼筋、模板運(yùn)輸方式選擇

鋼筋、模板集中加工后運(yùn)至現(xiàn)場，初期主要采用吊車配合起重船安裝?，F(xiàn)有鋼平臺拆除進(jìn)度快于現(xiàn)澆段施工時，采用平板駁配合三航局施工平臺進(jìn)行運(yùn)輸?shù)沽希?.3～6.3 m 處施工先安裝橫梁鋼筋，再安裝縱梁鋼筋?，F(xiàn)澆縱橫梁主筋就位后利用灌注樁主筋、預(yù)制梁板主筋固定牢固，整體成型。上部鋼筋陸上整體成型后吊運(yùn)安裝就位。

5 方案實(shí)施

5.1 施工流程圖

圖5 施工流程圖

5.2 主要施工方法

1）作業(yè)平臺

各施工段作業(yè)平臺分兩次設(shè)置，分別在4.3 m和6.3 m 處搭設(shè)。4.3 m 處作業(yè)平臺主梁采用I14#工字鋼，4.3 m 處主梁搭設(shè)在模板支撐工字鋼上，間距1 m；I14#工字鋼上搭設(shè)腳手管滿鋪腳手板或鋼笆片，6.3 m 處作業(yè)平臺原理相似。

2）支撐結(jié)構(gòu)預(yù)壓

在首件施工時對支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)壓作業(yè)，預(yù)壓施工前布置測量控制點(diǎn)，預(yù)壓逐級加載，每級加載后均靜載3 h，測設(shè)支撐結(jié)構(gòu)沉降量并做好記錄。測設(shè)支撐結(jié)構(gòu)回彈情況，預(yù)壓結(jié)束后根據(jù)預(yù)壓記錄對資料進(jìn)行整理，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以確定支撐結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。

3）底模鋪設(shè)壓載

采用吊車或起重船吊運(yùn)材料，模板采用鐵釘與木方固定牢固，保證模板平整、牢固，拼縫嚴(yán)密。模板鋪設(shè)完成及時吊運(yùn)鋼筋壓載，防止潮水上漲后對模板體系造成破壞。同時采用粗鐵絲將木方與工字鋼綁扎牢固。

4）側(cè)模布設(shè)與施工

側(cè)模需趕潮作業(yè)，按照模板專項(xiàng)方案設(shè)置。

5）鋼筋、混凝土工程

鋼筋混凝土工程利用鋼棧橋施工操作平臺及臨時搭設(shè)平臺配合施工，鋼筋利用端部履帶吊進(jìn)行吊裝?；炷敛捎玫乇梅绞竭M(jìn)行分層澆筑施工，需趕潮作業(yè)，鋼筋與混凝土作業(yè)嚴(yán)禁跨越兩次半日潮，避免鋼筋銹蝕，其余工藝按照一般工藝施工，不在贅述。

6）模板拆除

側(cè)模拆除為常規(guī)工藝，本處重要就底模拆除進(jìn)行描述。為便于描述根據(jù)拆除工藝、使用部位和作用分類，對模板支撐較重構(gòu)件進(jìn)行編號。

7）底模及支撐拆除順序

縱梁牛腿切割→縱梁木方、底模拆除、作業(yè)平臺拆除→縱梁工字鋼3→橫梁中部工字鋼1 牛腿切割→橫梁中部工字鋼1 拆除→橫梁兩側(cè)工字鋼2 牛腿切割→橫梁木方、底模拆除、作業(yè)平臺拆除→橫梁兩側(cè)工字鋼2 拆除。

8）拆除設(shè)備

運(yùn)輸小船2 艘、手動葫蘆8 套。

拆除作業(yè)重點(diǎn)：模板支撐體系拆除時，對應(yīng)施工段已不具備使用大型起重設(shè)備條件，整體拆除需使用人工拆除，較重的材料計(jì)劃使用固定于現(xiàn)澆梁上部的手動葫蘆臨時垂直吊運(yùn)，材料直接吊放到下方小型運(yùn)輸船上。在現(xiàn)澆梁施工時預(yù)埋拉環(huán)，后期拆模使用；現(xiàn)澆橫梁內(nèi)豎向預(yù)埋PVC 管2 個，用于起吊橫梁中部模板支撐工字鋼。

將手動葫蘆和預(yù)埋拉環(huán)可靠連接，一端與工字鋼連接。臨時鋼牛腿與模板支撐I32B 工字鋼、作業(yè)平臺I14#工字鋼與模板支撐I32B 工字鋼臨時焊接固定，拆除時一起吊運(yùn)，防止臨時鋼牛腿、I14#工字鋼吊運(yùn)過程滑動和不受控。

9）工字鋼1 拆除

利用手動葫蘆，經(jīng)預(yù)留孔道吊住工字鋼（工字鋼與臨時牛腿臨時焊接），切割臨時牛腿，下放臨時牛腿一側(cè)手動葫蘆，提升預(yù)制梁板一側(cè)手動葫蘆，受自重影響，工字鋼在懸掛狀態(tài)下自動抽離預(yù)制梁板一側(cè)鋼牛腿，調(diào)整兩個手動葫蘆，將工字鋼調(diào)平后下放至下方的小型運(yùn)輸船上，運(yùn)至下個作業(yè)點(diǎn)備用。詳見圖6 工字鋼拆除圖。

圖6 工字鋼拆除圖

工字鋼2、3、4 拆除：將手動葫蘆一端與預(yù)埋拉環(huán)連接，一端與工字鋼連接牢固。下放臨時牛腿一端手動葫蘆20～30 cm，為木方及底模拆除提供空間，將作業(yè)平臺工字鋼4 與工字鋼2、3 臨時焊接，利用自重下發(fā)工字鋼，手動葫蘆調(diào)整水平度，裝卸至下個作業(yè)點(diǎn)備用。

6 實(shí)施效果

在現(xiàn)場有限作業(yè)面條件下，通過多種運(yùn)輸方式相結(jié)合、趕潮作業(yè)實(shí)現(xiàn)作業(yè)段流水高效銜接，使現(xiàn)場施工生產(chǎn)有條不紊開展。模板經(jīng)過專項(xiàng)設(shè)計(jì)，保證現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)分層澆筑質(zhì)量及施工安全。施工過程中嚴(yán)格控制機(jī)械設(shè)備、材料投入，加強(qiáng)過程質(zhì)量驗(yàn)收，完成成本投入控制目標(biāo)。工程于2022 年3 月31 日全部完工，滿足合同工期、安全、質(zhì)量目標(biāo)，并順利通過竣工驗(yàn)收。

7 結(jié)語

項(xiàng)目利用現(xiàn)有鋼平臺、平板船、小型運(yùn)輸船多種運(yùn)輸方式相結(jié)合解決作業(yè)面狹窄問題。結(jié)合半日潮環(huán)境因素特點(diǎn)，合理穿插作業(yè)平臺拆除、模板鋪設(shè)各項(xiàng)工序，節(jié)約時間成本。通過模板支撐體系專項(xiàng)設(shè)計(jì)、混凝土分段澆筑等技術(shù)措施解決海上現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域難點(diǎn)，高效地完成了項(xiàng)目履約，對于淺海有限條件下現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工具有一定指導(dǎo)意義。