王曉東，崔志海

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

0 引言

高樁碼頭排?？谑┕な艹蔽蛔兓绊懘螅Ｐ柃s潮施工，由于其底標高較低，每個潮水作業(yè)時間有限，為了能進行施工，通常做法是增加機械設(shè)備及人員投入，待到潮位合適時搶工作業(yè)，這樣既增加了成本，包封混凝土施工質(zhì)量還不能得到保障，為了等待作業(yè)時機，其他作業(yè)還需停止，影響整個施工進度。本文主要介紹了排海口包封混凝土干法施工[1]，既節(jié)約了人員設(shè)備投入，保障了施工效率，又保證了包封混凝土的施工質(zhì)量，取得了良好的效益。

1 工程概況

天津港大沽口港區(qū)糧油區(qū)6、7號通用泊位工程[2]在天津臨港經(jīng)濟區(qū)內(nèi)，位于天津港大沽口港區(qū)北側(cè)岸線中部，已建糧油碼頭2號、3號泊位東側(cè)約550 m。工程新建2個通用泊位，碼頭岸線按照同時?？?艘10萬噸級散雜貨船布置規(guī)劃，碼頭為高樁梁板結(jié)構(gòu)，連片滿堂式布置，共分10個結(jié)構(gòu)段，長度584 m，寬度82 m，其中碼頭前樁臺寬30.4 m，樁基采用準1 000鋼管樁，碼頭后樁臺寬51.6 m，樁基采用灌注樁及混凝土方樁。

本工程[2]共設(shè)置3處結(jié)構(gòu)形式相同的排海口，排海口包封混凝土設(shè)計底標高+0.68 m，頂標高為+3.31 m。擋土墻外側(cè)包封混凝土長度為7.62 m，此部分施工受潮位影響大，本文介紹的干法施工工藝就是針對此部位。

2 工藝概述

擋土墻外側(cè)單個排?？诘陌饣炷良优藕９艿闹亓繛?09 t，現(xiàn)場起重設(shè)備均達不到整體起吊安裝能力，采用起重能力更強的起重設(shè)備又會產(chǎn)生較高的費用，因此根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備起吊能力，將包封混凝土分為預制部分加現(xiàn)澆部分，預制部分重量為27.6 t，可在排海口后方陸地就近預制，預制成形后采用履帶吊進行吊裝，吊裝就位后安裝排海管，最后進行二步包封現(xiàn)澆。

傳統(tǒng)現(xiàn)澆工藝與干法施工工藝斷面圖對比見圖1。

圖1 工藝對比圖Fig.1 Technology comparison diagram

2.1 施工流程

該工藝首先經(jīng)過設(shè)計單位變更，施工時首先預制一步包封混凝土，預制成形滿足起吊條件之后，根據(jù)潮位擇機開挖岸坡，再安裝包封預制段，其次安裝排海管，最后澆筑二步混凝土。

2.2 設(shè)計變更

2.2.1 設(shè)計變更原則

在進行變更設(shè)計時，首先考慮現(xiàn)場機械設(shè)備性能，變更后必須能夠進行整體預制及吊裝；其次結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性，吊裝時預制部分不能發(fā)生破壞；最后須達到后續(xù)排海管安裝及現(xiàn)澆混凝土時施工方便，保證質(zhì)量。

2.2.2 結(jié)構(gòu)形式設(shè)計

原設(shè)計[3]排海管底部包封混凝土厚度最薄為460 mm，側(cè)壁最薄位置為315 mm，全部為素混凝土，可知，該結(jié)構(gòu)在后期是穩(wěn)定的。為了最大程度保留原設(shè)計[3]外形，故預制部分外形尺寸沿用原設(shè)計，為保證起吊穩(wěn)定性，預制時在底板及側(cè)壁增加鋼筋。經(jīng)過核算，預制段底板厚度為300 mm，側(cè)壁厚度為200 mm，即可滿足吊裝穩(wěn)定性。

2.2.3 抗浮計算

包封預制段安裝后底面標高為+0.68 m，頂標高為+2.84 m，高潮時水面標高按設(shè)計高水位考慮為+4.3 m，可知，高潮時預制段整體被淹沒。預制段重量為27.6 t，預制段體積為11.04 m3，海水密度為1.025 kg/m3，因此所受到的浮力為11.32 t。因此預制段安裝后依靠重力即可抵抗海水浮力。

2.2.4 止排水設(shè)計

在預制段前端預留擋板安裝凹槽，分別在包封預制段吊裝前及排海管吊裝后安裝兩道擋板形成抽水隔間，可實現(xiàn)海水浸沒預制段之前預制段內(nèi)干燥，在退潮之后，在隔間中安裝抽水泵可將預制段內(nèi)海水排出，實現(xiàn)混凝土干法澆筑。

2.2.5 吊點設(shè)計

根據(jù)JTS 151—2011《水運工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》[4]中吊環(huán)設(shè)計相關(guān)內(nèi)容，吊環(huán)尺寸可由式（1）求得：

式中：A為單個吊環(huán)鋼筋截面積，mm2；F為構(gòu)件的總重力計算值，N；n為吊環(huán)數(shù)，當一個構(gòu)件設(shè)置4個吊環(huán)時，按3個受力計算；fy為鋼筋的抗拉強度設(shè)計值，N/mm2。

經(jīng)計算，選取型號為HPB300直徑14 mm的鋼筋，布置4個即可滿足要求，根據(jù)現(xiàn)有材料，選擇型號為HPB300直徑20 mm的鋼筋，布置4個做吊點[4]。

2.3 施工方法

2.3.1 一步包封混凝土預制

包封混凝土預制部分在排?？诤髠?cè)陸地就近預制[5-6]。為保證吊裝的整體性，該部分由素混凝土變更為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并在底部設(shè)計吊點[4]，供吊裝使用。預制采用現(xiàn)有定形鋼模板，分三步進行，第一步預制底板，第二步及第三步分別預制2個側(cè)墻，每步銜接部位均進行鑿毛處理，保證后澆部分的黏結(jié)力。預制部分成形效果見圖2。

圖2 預制段成形圖Fig.2 Precast section forming drawing

2.3.2 排?？陂_挖

排海口開挖采用上臂挖掘機，開挖時需根據(jù)潮位選擇作業(yè)時間。以往類似工程施工時，由于施工人員需要進入開挖的基槽內(nèi)進行支模作業(yè)，因此在開挖時需根據(jù)標高進行側(cè)向放坡，導致開挖工程量較大，并且開挖的斜坡受潮水浸泡后極易發(fā)生塌陷，導致坡面不易成形。采用包封混凝土干法施工時，無需在開挖的基坑內(nèi)支拆模板，可以縮小開挖的范圍，減少開挖量，節(jié)約成本，降低施工人員風險。

2.3.3 包封預制段吊裝

首先根據(jù)設(shè)計要求進行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)層施工，整平、鋪碎石墊層后采用180 t履帶吊將包封預制段整體吊裝就位，根據(jù)設(shè)計位置進行精確調(diào)整。

吊裝前，在預制段海側(cè)入口端安裝木板制作而成的封口板，使其形成閉合空間，隔絕海水與預制段，便于后續(xù)形成抽水隔間。預制段安裝后效果見圖3。

圖3 預制段吊裝就位Fig.3 Hoisting into position of precast section

2.3.4 排海管吊裝與拼接

根據(jù)設(shè)計要求，排?？诓捎脙?nèi)徑為1 600 mm，壁厚160 mm，單段長度2.5 m，重量5.5 t的排海管，用履帶吊逐段吊裝，在包封預制段內(nèi)拼接成整體。拼接后安裝第二道封口板，形成抽水隔間。第二道封口板同時兼顧混凝土模板作用，使二步包封混凝土成形。排海管安裝后BIM模型效果見圖4。

圖4 排海管安裝后效果圖Fig.4 Effect drawing after installation of sea discharge pipe

2.3.5 二步包封混凝土澆筑

二步包封混凝土澆筑之前，在抽水隔間中安裝潛水泵，將漲潮時進入預制段內(nèi)的海水抽出，此時預制段內(nèi)即可形成干燥閉合環(huán)境，滿足混凝土澆筑條件，采用履帶吊吊灰斗進行澆筑，包封預制部分充當了“模板”。

2.4 施工注意事項

2.4.1 安全注意事項

該分項主體施工為臨水作業(yè)，施工人員需采取臨水作業(yè)防護措施，確保人員安全；預制段吊裝前起重作業(yè)人員需核實起重設(shè)備及吊索具是否滿足起吊要求，吊裝時需嚴格按照起重作業(yè)操作規(guī)程進行，避免出現(xiàn)違規(guī)操作造成機損事故，起重作業(yè)時現(xiàn)場需設(shè)置監(jiān)護人，確保過往行人安全；整個施工過程中需要關(guān)注天氣及潮位變化，合理安排作業(yè)時間，避免出現(xiàn)趕工現(xiàn)場，增加施工危險性。

2.4.2 質(zhì)量注意事項

預制段采用陸地預制方式可有效保證分步澆筑混凝土的銜接質(zhì)量，由于預制部分增設(shè)了鋼筋，重點控制鋼筋保護層[7]滿足規(guī)范要求；預制完成后及時進行養(yǎng)護，起吊前檢查同條件試塊強度[5-6]，強度達到100%之后方可起吊；起吊及安裝過程中需注意成品保護，避免磕碰已完成的其他主體工程；現(xiàn)澆混凝土應(yīng)重點控制抹面質(zhì)量，保證混凝土外觀要求。預制及現(xiàn)澆工程均按照JTS 257—2008《水運工程質(zhì)量檢驗標準》[8]進行驗收。

2.5 工藝優(yōu)勢

1）經(jīng)統(tǒng)計，與傳統(tǒng)現(xiàn)澆工藝相比，干法施工單個排?？诳晒?jié)約費用約3萬元，經(jīng)濟效益明顯。本工程共3個排?？冢补?jié)約成本約9萬元。

2）由于采用該工藝時包封混凝土在陸地進行預制，相比水下現(xiàn)澆混凝土，該工藝可有效保證工程實體質(zhì)量，并且提高混凝土外觀質(zhì)量。

3）采用該工藝可減少施工人員涉水作業(yè)時間，保證人員安全。

2.6 經(jīng)濟效益分析

排海口包封采用干法施工相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆工藝，增加了部分鋼筋，并且需要鋼筋工施工，但整體從人、材、機方面均有較大的節(jié)省。采用不同工藝時單個排?？诎饣炷潦┕ばб鎸Ρ纫姳?。本工程3個排?？谌坎捎昧烁煞ㄊ┕?，傳統(tǒng)現(xiàn)澆工藝相關(guān)數(shù)據(jù)是通過調(diào)查以前類似結(jié)構(gòu)施工總結(jié)得出的。

表1 單個排?？诎饣炷潦┕ばб鎸Ρ缺鞹able 1 Comparison table of construction benefits of single drainage outlet encapsulating concrete

3 結(jié)語

港口與航道工程項目標準提高、成本加大，傳統(tǒng)的水工施工企業(yè)要在新形勢下持續(xù)發(fā)展，保障效益是不得不考慮的因素。而碼頭工程諸多工藝已延續(xù)多年，形成定式，可以通過微創(chuàng)新優(yōu)化工藝，節(jié)約成本，保障安全。排海管包封混凝土干法施工工藝突破了傳統(tǒng)思維模式，將涉水作業(yè)改為陸地施工，充分利用了現(xiàn)場機械設(shè)備及人員，大大提高了效益，具有推廣價值。