重力式碼頭空心方塊施工技術探討

李瑞振 桂勁松 王 月 楊榮辰

(1.大連海洋大學海洋與土木工程學院，遼寧 大連 116023； 2.大連海洋大學海洋科技與環境學院，遼寧 大連 116023)

·施工技術·

重力式碼頭空心方塊施工技術探討

李瑞振1桂勁松1王 月2楊榮辰1

(1.大連海洋大學海洋與土木工程學院，遼寧 大連 116023； 2.大連海洋大學海洋科技與環境學院，遼寧 大連 116023)

介紹了空心方塊的結構形式及受力特點，簡述了空心方塊的預制流程，通過對重力式碼頭的空心方塊出運方式的對比，探討了不同出運方式的優缺點，以尋求一種簡單、經濟、高效的施工方法。

空心方塊，預制，出運，碼頭

空心方塊碼頭可以根據施工環境的不同靈活的采用不同尺寸的空心方塊，有一層、二層塊體,主要集中在中小型碼頭。相對同等規模的沉箱重力式碼頭，空心方塊碼頭具有投資省，消浪效果好，抗滑力大等優點，主要適用于中小型碼頭。但其施工難度大，空心方塊預制工藝復雜，維修及維護困難[1]，需要對空心方塊的施工方式做進一步探討。目前隨著空心方塊材料和截面形式的不斷探索，出運、吊裝等施工技術的快速發展，以及減少能源消耗、保護環境和降低工程造價等方面的需要，空心方塊已經部分應用到大中型海運和江運碼頭中。

1 空心方塊的研究現狀

1.1 概念

空心方塊是內部空腔、無底、無蓋且內部無隔墻的直立結構物,自重較輕,適用于地基承載力較弱的情況[2]。從結構上看,空心塊體內腔由一定尺寸的填料填充，空心方塊碼頭是一種新型的碼頭結構形式,因其具有結構簡單、材料用量省、受力條件好以及施工速度快、造價低、耐久性好等優點越來越受到工程界的重視[3]。

1.2 優點

空心方塊碼頭相對于實心碼頭主要有兩方面的優勢：1)節省混凝土材料，實心塊體結構全部是以混凝土的重量抵御外力,而空心塊體則是以部分混凝土重量加填料的重量來抵御外力,以保持建筑物的穩定,因此空心方塊結構可節省混凝土量；2)空心方塊碼頭結構可減少結構層次,從而可減少預制混凝土方塊的數量及安裝工程量,減少船機臺班費,縮短工期,降低造價。

空心方塊碼頭簡圖見圖1。

1.3 研究現狀

目前國內學者對空心方塊碼頭做了諸多有益的探討，為空心方塊的推廣做出了積極重要的作用，主要有：方天中[3]在關于空心方塊結構碼頭的一些問題中，提出了無底空心方塊的優缺點，并為空心方塊的適用范圍提出了建議。單志平[4]通過多孔空心碼頭的研究說明改變空心方塊的截面形式可以提高空心方塊的受力減小裂縫。高明、蘇克亭等依據空心方塊的單體強度型試驗、光彈試驗與三維有限元分析[5],對某港碼頭空心方塊嚴重開裂的內力狀態進行了研究,分析了裂縫的成因。目前對空心方塊碼頭中空心方塊的施工技術還沒有統一的標準，國內文獻也沒有做出詳細的介紹，因此研究空心方塊的施工技術，對推廣空心方塊碼頭是大有裨益的。

2 空心方塊預制

預制流程：預制場地的選擇→底模清理→鋼筋入籠→支立模板→養護→拆模→出槽。

2.1 模板工程

模板的選擇：模板按材料可分為木模板和鐵模板，預制尺寸不大的空心方塊可以選擇木模板，預制大體積空心方塊一般選擇鋼模板，模板按結構可以劃分成底模、外模、豎芯模和側芯模。

2.2 鋼筋工程

主鋼筋上下用箍筋固定，主筋箍筋間采用電焊連接，增加鋼筋籠的整體性。立柱用直筋連接。鋼筋綁扎長度，扎結位置用小鐵絲綁扎牢固并向內按倒，并嚴格控制鐵絲頭的多余長度。鋼筋籠應放置整齊，防止變形。

2.3 混凝土工程

根據空心方塊的要求選擇不同等級的混凝土，要嚴格控制澆筑的混凝土坍落度在50 mm～70 mm，澆筑過程中要分層次振搗，待澆筑完成后，抹平交合處，混凝土初凝完成后即可用無紡布包裹整體進行養護。

3 空心方塊的出運

空心方塊的出運是空心方塊施工中的重要工序。空心方塊一般采用大體積混凝土結構，其施工工藝往往涉及到大型的施工設備，特別是起重作業；因其體積大、質量大、易碎等特點，使得其對施工機械、操作等方面提出較高的要求。根據目前現有的施工技術，當起重機起重重量不足時，可在預制場地設龍門起重機，當地基承載力不足或實際條件不允許時，可以綜合考慮采用滑移法、氣墊法(膠囊出運)、滾動法等方法進行出運[5]。

3.1 滑移法

首先將縱排方塊逐個頂起，四個混凝土塞栓先放進空心方塊內，四根優質枕木分別插四個頂孔，用四個液壓千斤頂頂起方塊。千斤頂底著落在先預制好的混凝土塊上，并加墊枕木。四個千斤頂著一頭插頂孔的枕木同時頂起。將方塊頂起離地面高約50 cm,在頂起的方塊下面安放枕木，間距60 cm對穿放，枕木上安軌道鋼軌選用43 kg/m規格。在方塊前后用道釘將鋼軌釘死。鋼軌的連接頭標高不大于1 mm,用錒夾板粗制螺栓連接，鋼軌面上涂潤滑劑。方塊底部落在四塊鋼板墊上，鋼板墊塊與鋼軌接觸滑動。

在縱排出運方向最后一個空心方塊后左右設置兩臺卷揚機用鋼絲繩滑車紐運個牽引方塊沿軌道滑向前沿。起重船靠上前沿將方塊吊出置于水中[6]。

3.2 氣墊法

空心方塊出運可采用氣囊滾動平移出運，施工流程為空心方塊預制完成后，將預留在預制空心方塊下的頂升膠囊充氣，待充氣完成后，為確保空心方塊移動過程中的穩定性，需配備牽引卷揚機，在空心方塊移動的正反兩個方向上采取同樣的牽引系統對空心方塊的移動進行保護[7]。

3.3 滾動法

先用千斤頂頂升空心方塊，再將滾筒放在需要移動的空心方塊下面，松開千斤頂，使方塊直接坐落在滾筒上面，然后用小牽引力拉動方塊，即完成方塊的水平運輸[5]。

各種出運方式的綜合比較見表1。

4 結語

空心方塊在出運和吊裝的過程中易碎，在使用過程中極易產生裂縫，影響空心方塊碼頭的使用壽命，除增加拋石基床密實度防止沉降外，現階段主要從三個方面解決：1)預制階段增加空心方塊的壁厚，方塊的壁厚增加意味著投資的增加，在不大規模的增加投資的情況下可以選用；2)制作大尺寸空心方塊構件應按要求配筋，對于危險截面增加鋼筋的尺寸和鋼筋的數量；3)設計階段改變截面形式，改善受力條件，針對不同的實際情況設計不同的截面形式。實際條件允許的情況下將“口”字形方塊改為“日”字形方塊，截面矩比原來增加了不少，不僅受力情況大為改善，而且投資又不會增加太多，多孔空心方塊(如圖2所示)也是一個很好的發展方向，現在的多孔空心方塊是在實心方塊和空心方塊的基礎上研究出來的，它是“田”字形截面的改進，既保持了實心方塊的整體性的優點,又達到空心方塊節省混凝土的目的,同時解決了空心方塊裂縫的技術難題，且制作安裝維修方便,可縮短工期,具有明顯的經濟效益、社會效益及推廣應用價值。

[1] 李忠成,趙 雷,譚俊波.大連港大窯灣一期工程后六泊位工作船碼頭工程施工[J].水運工程,2001,1(3):43-45.

[2] 曾凡友.無底空心方塊碼頭在長江內河港中的設計應用[J].水運工程,1998(2):119-124.

[3] 方天中.關于空心方塊結構碼頭的一些問題[J].水運工程,1979(3):29-30.

[4] 單志平.多孔空心方塊碼頭[J].港口工程,1996(3)：1-4.

[5] 李灼爍.空心方塊出運方法探討[J].珠江水運,2008(6):53-54.

[6] 陳太平.重力式碼頭空心方塊的出運[J].江西交通,2001(1):23-24.

[7] 唐芳明.復雜海況條件下的大型沉箱出運及安裝工藝技術[J].中國水運,2014(2):328-329.

The construction technology of hollow square for gravity wharf

Li Ruizhen1Gui Jinsong1Wang Yue2Yang Rongchen1

(1.CollegeofOceanandCivilEngineering,DalianUniversityofOcean,Dalian116023,China;2.CollegeofOceanScienceandEnvironment,DalianUniversityofOcean,Dalian116023,China)

The paper introduces hollow block structures and stressing features, describes its prefabrication procedures, compares the transportation methods of hollow block of gravity-style wharf, and finally explores merits and defects of various transportation methods, with a view to seek for simple, economic and high efficient construction method.

hollow block, prefabricate, transportation, wharf

2014-12-11

李瑞振(1989- )，男，在讀碩士； 桂勁松(1968- )，男，教授； 王 月(1989- )，女，在讀碩士； 楊榮辰(1988- )，男，在讀碩士

1009-6825(2015)06-0095-03

TU745

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