桶式結構預制場平面布置

夏俊橋，練學標，程澤坤

（1.中交第三航務工程局有限公司江蘇分公司，江蘇連云港222044；2.中交第三航務工程勘察設計院有限公司，上海200032）

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桶式結構預制場平面布置

夏俊橋1，練學標1，程澤坤2

（1.中交第三航務工程局有限公司江蘇分公司，江蘇連云港222044；2.中交第三航務工程勘察設計院有限公司，上海200032）

新型桶式基礎采用了一種大型無底鋼筋混凝土結構，在連云港港東西防波堤直立段大量使用，需要就近建設具備較高生產效率的專業化預制場，而徐圩港區具備建設重型構件的場地嚴重受限，只能在新吹填的淤泥區建設。文中重點分析桶式結構預制場的生產工藝和生產技術需求，通過軟基處理提高土體性能，使用樁基提供出運臺車支撐，開挖爆破堤安裝沉箱建碼頭，在系統研究并試驗桶式結構預制工藝的基礎上，按照各分區功能的技術要求和特點進行平面布置及結構設計，規劃了包含生產臺線、出運碼頭、搬運軌道、攪拌站、辦公及生活設施、起重設備等組成的完整的預制場。該預制場滿足了生產桶式結構的系統功能，達到了月生產出運設計能力。

桶式結構；吹填基礎；臺車搬運；預制場規劃；總平面布置

1　工程概況

1.1工程簡介

連云港港徐圩港港區防波堤深水段采用了一種新型的單桶多倉插入式結構——桶式結構[1-2]，桶式結構插入淤泥作為主體受力結構。桶式結構下層桶體為無底結構，橢圓形，長30 m，寬20 m，通過隔墻分為9個隔倉，重2 700～3 200 t。徐圩港區是連云港一體兩翼總體規劃的南翼，建設工期安排在整個港區的前期，需要優先建設，為了縮短運距、加快防波堤的實施，在徐圩港區內就近建設專業的桶式結構預制場[3-4]。

1.2地質及周邊環境

徐圩桶式結構預制場規劃建設在剛剛吹填完成的1號吹填區東北角（圖1），1號吹填區由新建成的1號圍堤、1號隔堤、2號正堤和原有防洪海堤合圍后吹填淤泥及粉質黏土形成。1號圍堤長1.3 km，采用袋裝砂結構，1號隔堤長900 m，2號正堤長1.4 km，均采用了爆破擠淤堤結構。

圖1　預制場平面位置Fig.1　Plan position of the prefabrication factory

吹填1區的陸域采用30萬噸級航道產生的疏浚土吹填形成，預制場所在區域吹填前天然泥面標高約-0.5～0 m，吹填1區吹填后泥面平均標高約+9.0～+9.5 m。本吹填區分兩次吹填至本標高，由2010年5月—2011年2月吹填至+6.5～+7.0 m，由2011年10月—2012年6月、2012年8—11月吹填至本標高后停止吹填，開始場地排水進行落淤晾曬。經過疏浚和吹填施工，吹填土原狀特性已經有很大改變，其含水量增高，壓縮性增大，滲透穩定性差，在自重情況下沒有達到充分固結，屬于欠固結土；此外，吹泥口附近和較遠處的土顆粒粗細也不均勻。據勘查資料揭露，場區內土層主要為灰黃色～黃色淤泥（沖填土），呈流塑狀，表層淤泥平均含水量為80.2%。隨著深度增加，淤泥的含水量在56%～72%間。本層吹填土具有含水量較高，壓縮性高等特點，在附加荷載作用下易產生不均勻沉降、觸變及側向剪切破壞現象。

1.3生產需求

按總體要求預制場軟基處理面積10萬m2，平面布置按平均每月預制20只桶式基礎結構的生產能力設計，高峰期滿足30只桶式基礎結構的預制出運。每只桶體需配置21塊蓋板，生產能力與桶體配套。

1.4預制工藝流程

桶式結構采用分層澆筑，現澆混凝土共5次（圖2）。下層桶體鋼筋綁扎在臺座上完成，分2層澆筑，下層桶蓋板采用疊合板工藝，下層桶澆筑完畢后直接在下層桶頂部安裝預制蓋板，然后澆筑蓋板上部的現澆面層。上層筒鋼筋在專用平臺上綁扎，而后吊裝，分2層澆筑。

圖2　桶體分層澆筑示意圖Fig.2　Schematic diagram of layer casting of a bucket

2　預制場規劃的原則

總平面布置結合并滿足徐圩港區總體規劃，結合徐圩港區后續工程的建設。

徐圩港區總體布置及防波堤工程，同時考慮碼頭的結構安全，合理確定碼頭后方駁岸與規劃碼頭前沿線之間的距離[3]。

連云港港30萬噸級航道工程呈“人”字形布置，由連云港區航道、徐圩港區航道和推薦航線組成，按30萬噸級規模設計。連云港港30萬噸級航道工程按“一次立項，分期實施”的原則，需要考慮航道與主航道的銜接。

適應現代管理理念，強化社會分工協作，盡量減少港區生產生活輔助設施，減少工程船舶對運行船舶的干擾。

全面結合桶式結構的預制出運工藝，滿足生產生活需求。

遵循國家有關環境保護的規范、規定和要求，采取有效措施減少對周圍環境的影響和污染[4]。

3　場內設備配置

為了起重需求，配置4臺70 t龍門吊和2臺40 t龍門吊，兼顧起重速度每臺吊車配置20 t吊鉤，龍門吊設置專向輪，可以換線作業。蓋板作業區配置龍門吊1臺。流動起重設備配置130 t履帶吊2臺，70 t汽車吊2臺。綜合考慮天氣及其他意外因素影響，攪拌樓按每天1個桶體生產量配置，由于攪拌樓使用周期較長，考慮一定的生產能力折損配置2×3 m3攪拌站。混凝土運輸使用10～12 m3罐車，汽車泵澆筑。

4　桶式結構總平面方案

4.1桶式結構出運方式

1）桶式結構場內搬運方式

對于超大型構件常用的搬運方式有：氣囊搬運、臺車搬運、水墊車運輸等，下水方式主要有：通過搬運方式上半潛駁后下潛入水、滑道下水、大型起重船吊裝下水等。由于滑道下水需通過拖帶進入安裝位置，每天拖帶占用航道時間與海事管理有沖突，因此優先選用了氣囊或臺車搬運，船舶運輸到安裝位置。

2）氣囊搬運及上船

采用氣囊搬運對各類船舶均能適用，不同結構碼頭都可以適配該工藝，對地基適應性強，由于需要布置前后受力及保護鋼絲纜、卷揚機等，與周邊工序交叉較多。

3）臺車搬運及上船

采用臺車上船運輸速度快，與周邊工序交叉影響小，可以適用于經常性搬運，形成固定工序流水施工。

由于自有船舶不適于坐底，為了兼顧船舶通用性，最終采用了臺車場內移動，氣囊從第一個臺座搬運上船的工藝。

4.2碼頭設計

由于泊位布置于徐圩港區1號吹填區東北角，根據碼頭上重件出運工藝和使用船型確定長度，參考出運的工藝布置，3 000噸級半潛駁船頭搭接碼頭面上，船舶長度方向垂直碼頭前沿線。

按1個3 000噸級泊位設計，考慮5 m富余長度。碼頭泊位長度Lb為：

Lb=5+33.6+5=43.6 m；

考慮到本工程生產工藝要求，每條生產線直接通過氣囊滾裝上碼頭，碼頭長度除考慮半潛駁靠泊范圍外，還要計入生產線寬度，保證每條生產線上的重件不需要橫移即可直接上船。生產線總寬度為156 m，兩側各留6 m富余長度，同時考慮在生產區西側停靠交通船，需要泊位長度12 m，故總計泊位有效長度為156+2×6+12= 180 m。

根據JTJ 211—99《海港總平面設計規范》，碼頭面高程的基本標準為設計高水位以上1.0～1.5 m，復核標準為極端高水位以上0.0～0.5 m，本工程設計高水位為5.45 m，極端高水位6.46 m，由于本工程為臨時工程，碼頭允許上浪，結合使用功能，按設計高水位以上進行設計，因此本次設計碼頭高程取為6.1 m[2]（圖3）。

圖3　碼頭斷面圖Fig.3　Cross section of the quay

根據《海港總平面設計規范》，碼頭前沿設計水深應能保證設計船型在設計低水位和滿載吃水的情況下安全停靠的要求。碼頭前沿泥面高程取-4.1 m。

由于碼頭所在位置為爆破拋石堤，利用現有條件開挖后安裝沉箱建設出運碼頭。

4.3辦公區、生活區面積與區域選擇

經計算本工程辦公人員120人，預制及水上施工勞務人員1 200人，辦公樓規劃位于場區西北端，是整個場區的管理中心和服務中心，集中了場區對內服務、業務管理、行政辦公、會議等多項功能，工人宿舍樓建設于預制場后方，布置3座大型食堂相配套。

每棟辦公樓及宿舍樓分別設3座直通室外的疏散封閉樓梯間，疏散距離、安全出口、疏散樓梯和走道的寬度均滿足規范規定。

宿舍房每居室居住8人，共有居室30間，能滿足240人居住的需要。宿舍內還設有廚房及餐廳，餐廳一次同時就餐最大人數為100人。宿舍樓設集中的盥洗室及衛生間、每居室均設有壁櫥。宿舍樓設有2個以上的安全出口。安全出口和走道的寬度均滿足規范規定。

4.4桶式結構總平面方案比選

如果場內移動采用氣囊作業，不能實現頻繁移動，每條生產線不易過長，按照生產需求采用5條線、每條線6個臺座較適用于本工程，相應的出運碼頭按5條線對應配置。而綜合比較后選用臺車搬運工藝，為了發揮臺車優勢每條線長度可以延長，經比選按2條線每條線14個臺座較適宜，碼頭對應設置2條線、2個船位（圖4）。

圖4　預制場平面布置圖Fig.4　Layout plan of the prefabrication factory

1）主生產區

預制場桶式結構生產區位于吹填淤泥區，布置4條生產線，每條生產線7個臺座，其中第一個臺座用于氣囊轉運上船。

臺座長L=30+2×2.5=35 m，預留2.5 m為模板及施工加工位置，寬度B=20+2×2.5+ 2×4=33 m。

每條線兩側按70 t布置龍門吊軌道，軌道中心間距33 m，軌道兩側生產道路8 m寬，生產線內對應桶體隔墻布置臺車軌道線，軌道線中心間距6.5 m。

2）蓋板生產區

與桶體預制相配套蓋板按每7 d周轉，每月預制不少于20套，經計算平面規劃面積應不小于8 000 m2，預制區配置小型吊裝設備用于日常作業。考慮到場地的實際分布將蓋板預制放置在了充填袋1號圍堤位置和桶式結構生產線后方。

3）輔助生產設施

鋼筋加工棚按每天1個桶體的生產量配置，鋼筋加工區2個分別占地80 m×33 m，留置上層筒鋼筋綁扎位置。場區內設有2座鋼筋車間，車間均為1層，鋼結構，單跨，跨度為24.0 m，機修車間縱向長度為30.0 m，建筑面積746 m2。室內外高差0.20 m，建筑高度10.90 m。車間內設Q=10 t橋式起重機（地面操作），軌頂標高8.0 m。

4）水電規劃

采用需要系數法進行負荷計算，用電設備總安裝功率均為2 575 kW，計算有功功率均為942 kW，計算視在功率均為1 003 kVA，總需要系數均為0.37。10 kV則計算電流均為58 A，總進線開關選用12 kV/630 A/25 kA真空斷路器。根據總平面布置、用電負荷分布情況等多種因素，在水泵房北側新建1座10 kV變電所，采用戶外箱式變電站的形式。單回路10 kV外線引入，所內設1臺10/0.4 kV變壓器，容量為1 250 kVA。10 kV和0.4 kV主接線均采用單母線形式。

本工程用水包括船舶供水、生活用水、生產用水、環保用水、消防用水等，場區消防用水量25 L/s，一次消防用水量180 m3。場區最高日用水量606 m3/d，最大時用水量70 m3/h。場區采用1個給水系統，即船舶、生活、生產、環保和消防合用1個給水系統。場區給水系統由市政管網一路引入，供水管沿場區道路環狀敷設，干管管徑DN200，供各單體生活生產用水、碼頭船舶用水及場區消防用水。生產用水和綠化用水從給水環網接出枝狀管網。沿生產線兩側縱向每35 m設置1個快速接口；綠化帶內每50 m設置1個綠化用供水栓；碼頭前沿每33 m設置1個船舶供水口；給水干管每100 m設置1個室外消火栓[2]。

5　結語

1）按該平面布置的預制場實際生產能力達到了設想的高峰每月20個的生產目標。

2）采用臺車場內轉運對提高施工效率、工廠化流水施工大有益處，條件許可上船作業也采用該工藝較好。

3）大型構件適宜采用模塊化生產。

4）運輸道路應綜合考慮交叉施工，拓寬至12 m左右較理想。

5）各類澆筑、運輸、加工設備宜預留一定的富裕，有利于提高綜合施工效率。

6）因地制宜，直接在爆破拋石堤上開挖基槽，建設重力式沉箱碼頭，較好地解決了桶體上船的問題，該結構經濟適用。

7）預制場建設在港區內大大減少了運輸距離，運輸途中不受水域寬度、船閘航道等約束，運輸速度大幅提高，運輸距離縮短，運輸經濟、方便。

[1]中交第三航務工程勘察設計院有限公司.連云港港徐圩港區預制廠工程及出運碼頭工程工程可行性研究[R].2011. CCCC Third Harbor Consultants Co.,Ltd.Engineering feasibility study of prefabrication factory and delivery quay of Xuwei District, Lianyungang[R].2011.

[2]中交第三航務工程勘察設計院有限公司.連云港港徐圩港區預制廠工程及出運碼頭工程初步設計[R].2012. CCCC Third Harbor Consultants Co.,Ltd.Primary design report of prefabrication factory and delivery quay of Xuwei District,Lianyungang[R].2012.

[3]馮會芳，王有金.談天津港南疆新建構件預制廠設計思路[J].港工技術，2005（2）：28-29. FENG Hui-fang,WANG You-jin.Talking on design concept for precast element plant newly built at Nanjiang,Tianjin Port[J].Port Engineering Technology,2005(2):28-29.

[4]周偉，傅瓊閣，代延偉，等.蘇通大橋箱梁預制廠地基處理設計[J].交通工程建設，2005（2）：10-11. ZHOU Wei,FU Qiong-ge,DAI Yan-wei,et al.Foundation treatment design of box beam prefabrication factory of Sutong Bridge[J]. Traffic Engineering Construction,2005(2):10-11.

Plan layout of bucket-based structure prefabricated field

XIA Jun-qiao1,LIAN Xue-biao1,CHENG Ze-kun2
（1.Jiangsu Branch of CCCC Third Harbor Engineering Co.,Ltd.,Lianyungang,Jiangsu 222044,China; 2.CCCC Third Harbor Consultants Co.,Ltd.,Shanghai 200032,China）

The bucket-based structure is a new bottomless concrete structure applied in the vertical part of east and west breakwater projects in Lianyungang,which requires a specialized prefabrication factory with high efficiency in the neighborhood.While heavy component field is limited in Xuwei Port,the only option is the newly reclaimed silt area.In this paper,the producing process and the requirements of producing techniques of the bucket-based structure are analyzed in focus. With soft soil improvements,delivery trolleys are supported by pile foundations,and caissons are installed at the blasting position.According to technical requirements and features of each functional area,plane layout and structural design are proposed including production lines,delivery quays,delivery trajectory,mixing station,office and living facilities and hoisting equipment.Thus the prefabrication factory can meet both system functions and design delivery capacity.

bucket-based structure;reclaimed foundation;delivery trolleys;planning of the prefabricated factory;general layout

U655.34；U656.2

A

2095-7874（2016）03-0049-05

10.7640/zggwjs201603011

2016-01-05

江蘇省科技支撐計劃項目（BE2013663）；江蘇省交通運輸科技項目（2013Y20）

夏俊橋（1977—），男，安徽阜陽人，高級工程師，從事港口與航道工程管理和技術管理、研究工作。E-mail：xiajunqiao@foxmail.com