高樁碼頭陸上打樁與水上施工縱橫梁技術研究與應用

王為啟 張海濤

摘 要：文章以巴拿馬科隆港集裝箱碼頭三期二階段舊碼頭拆除改建工程為例，針對現有碼頭及新建區為陸域的特點進行分析，采取陸上打設鋼管樁后水上施工縱橫梁的施工工藝，較好地完成了在舊碼頭拆除后新建碼頭的施工，形成了一套較為完成的工藝總結。

關鍵詞：高樁碼頭 陸上打樁 輕型鋼

1.工程概況

為了滿足新巴拿馬型船舶靠泊要求，國際航運巨頭長榮集團再投資4000萬美元將原有5萬t級的2#泊位拆除改建成深水港池，擴建原有3#碼頭以滿足同時停靠2艘巴拿馬型船舶。新建3#泊位一部分區域位于陸域，一部分區域位于拆除碼頭區域，需在拆除部位新建泊位。新建泊位長140m，其中40m位于拆除舊碼頭區域，碼頭樁基為鋼管樁結構，上部結構為現澆混凝土縱橫梁、安裝預制面板后現澆面施工。

2.方案比選

主要施工內容包括樁基、縱橫梁、面板等，其中樁基和縱橫梁是施工的關鍵。

常規工藝為全部水上施工即使用挖泥船進行基床開挖后進行水上打設鋼管樁、施工縱橫梁結構，然后進行后續施工。

根據項目的特點，打樁區域部分為陸域，部分為現有需要拆除碼頭結構?？梢赃M行陸上打樁也可進行開挖完后進行水上打樁施工。如表1所示為打樁工藝比較表。

根據現場現實情況，如果調遣水上打樁設施，調遣期長，費用較高，故最終選定陸上打樁后開挖施工。

3.施工技術應用

3.1總體施工流程

碼頭施工時首先進行老碼頭拆除，以盡快為新建碼頭打樁提供作業面，打樁施工采取陸上打樁的方式進行，打樁完成后進行開挖、拋石施工，縱橫梁主要采取焊接牛腿法水上施工的方式進行，面板采用預制場預制后安裝方法，最后施工混凝土面層及安裝其他靠船構件。

碼頭下方挖泥施工主要使用履帶吊配抓斗的方式進行主體開挖，對于部分無法清理開挖到的位置采用采用徐工XE900配30m長臂進行疏浚開挖。待部分上部結構拆除完成后，150t履帶吊機配合3方重型抓斗將樁間土進行開挖，開挖后由陸上采用自卸車將開挖料運輸至對方現場，對于樁基周圍吊機無法開挖到的部位。

陸上區域施工流程如下：樁基施工→樁間土開挖→水上施工縱橫梁→拋石施工→面板（預制）安裝→面層→附屬設施安裝。

拆除碼頭結構部分施工流程如下：拆除→排碼頭結構→挖泥施工→陸上打樁→水上施工縱橫梁→拋石施工→面板（預制）安裝→面層→附屬設施安裝。

3.2樁基施工

該項目樁基均為鋼管樁，且為直樁，根據打設需滿足入巖深度和貫入度的要求。樁基要求需滿足：

（1）樁的承載力為320t

（2）動態打樁公式計算的樁承載力（極限承載力Ru）要≥640t

（3）每根樁的打設長度需滿足承載力和樁長的要求

對于陸地區域樁基直接進行陸上打樁即可，對于原有碼頭區域樁基，則需要進行邊拆除邊施工，方法為拆除上部結構縱橫梁后，以現有樁基為支撐設置樁基定位鋼結構，然后進行吊打施工。

施工過程中采用吊打的施工方式，施工步驟主要如下：施工場地清理→鋼護筒打設、氣舉法清砂→100t履帶吊立樁（護筒內/縱橫梁單元格內）→100t履帶吊配合震動錘插樁→150t履帶吊配合液壓錘沉樁→停錘、驗收→進行下一根鋼管樁打設。

（4）鋼護筒打設、清砂

采用振動錘夾樁直接起吊，易造成振動錘夾具磨損且起吊后振動錘與鋼管樁不在同一條直線上，無法直接振動沉樁，因此采用打設鋼護筒，后利用氣舉法清砂，清沙后在護筒內立樁的方式。鋼護筒需根據地質情況進行打設，鋼護筒長度L=10.5m，壁厚t=8mm，直徑φ=1.2mm。

（5）插樁

100t履帶吊吊振動錘將護筒內鋼管樁夾起，緩慢向樁位點移動，使用兩臺經緯儀采用前方直角交匯定位法對鋼管樁進行測量控制。沉樁初期采用低激振力，吊車操作手根據鋼管樁偏差微調主臂，隨鋼管樁入土深度增加不斷減少主鉤吊重，待鋼管樁位置穩定后采用大激振力沉樁，打入深度15m。

（6）液壓沖擊錘沉樁

振動錘插樁完成后，150t履帶吊配合液壓沖擊錘進行吊打沉樁。

沉樁前確保樁帽中心與鋼管樁中心處于同一直線，然后壓錘，沉樁初期液壓沖擊錘使用手動擋并采用較小沖程進行錘擊，當沉樁穩定在沖程0.6m，貫入度20cm/擊左右時，沖擊錘由手動擋調成自動擋。根據巖層探測結果與貫入度變化，判斷鋼管樁入巖，之后使用預定沖程進行沉樁，直至滿足停錘標準。

（7）鋼管樁打設停錘標準

液壓沖擊錘的停錘標準采用動力打樁公式中的海利公式，其在國外特別是香港、澳門等地區廣泛使用。本項目停錘標準需入巖達到3m以上，根據國外廣泛用于液壓打樁錘樁基工程測試的海利公式（1）演算。

3.3樁間土開挖

樁間土開挖采用挖掘機長臂挖機開挖和履帶吊配抓斗的方式進行施工。

開始陸上部分使用挖掘機進行開挖，開挖至水下3m后使用吊機配抓斗施工，部分區域使用長臂挖掘機進行施工。

抓斗選型：當碼頭上部結構拆除后，需使用抓斗抓取樁間土，以滿足樁基拆除標高。拆除區域斜樁的樁間距最小為3.1m，其余大部分樁間距約4m左右。根據現場實際施工狀況，為了提高開挖效率，項目部聯系廠家定制了兩部3方重型抓斗。

該抓斗自重6t，滿載總重12t，抓斗開口后最大長度約3.8m，最大寬度為2.0m，抓斗可從樁間正常下落。在挖泥過程中履帶吊大鉤采用雙抽鋼絲繩主要進行抓斗閉合及提升作業，小鉤鋼絲繩為單抽主要輔助抓斗拋泥作業，履帶吊鋼絲繩為35×7-IWRC.型26mm鋼絲繩，最小破斷力為67t，在拋泥過程中小鉤最大瞬間受力12t，其小鉤系統最大規定工作荷載13.5t>12t，滿足要求。

3.4水上施工縱橫梁

（1）施工工序

牛腿焊接、找平、加固→底模板支設→鋼筋綁扎→側模板支設→預埋件安裝、伸縮縫設置→底層砼澆筑→模板拆除→（面板安裝后）→二層模板支設→二層砼澆筑。

（2）牛腿焊接及底模支設

模板支設采取焊接牛腿法，即直接在鋼管樁上焊接牛腿來支撐底模，然后進行底模的鋪設。牛腿使用2cm鋼板進行焊接，工字鋼橫梁采用雙肢50工字鋼，上面鋪輕型鋁合金鋼材，方木上方鋪2cm竹膠板做板面。

（3）側模板支設

鋼筋綁扎完成后進行模板支設，縱橫梁側模板主要采取木模板，橡膠護舷墩處采用鋼模板。在模板底部和頂部均設置通長拉條，拉條間距為70cm。

（4）混凝土澆筑

混凝土由拌和站提供，使用混凝土罐車運輸，現場使用泵車進行混凝土澆筑。

澆筑前填寫混凝土澆筑通知單，通知單內容包括澆筑時間、部位、混凝土類型、方量、澆筑方式等。提前安排泵車站位，準備好施工器具，混凝土到位后即進行澆筑。混凝土到場時由試驗工程師測量混凝土的溫度、塌落度、取樣。合格后使用泵車澆筑?；炷恋臏囟痊F澆構件≤32℃。

澆筑底層時，混凝土分層振搗后厚度為40cm+40cm+30m，新澆筑混凝土與底層混凝土銜接時間≤1h，采取階梯型方式進行澆筑。使用Φ50插入式振搗棒進行振搗，振搗時注意振搗棒不要碰觸到鋼筋、模板及預埋件。

4.結束語

綜上所述，本工程主要的創新點為針對在拆除碼頭區域建設新碼頭采取邊拆除邊新建的工藝，較好地節省了水上打樁等的船機設備，也節省了成本；采用吊機抓斗進行樁間土的開挖施工，能節省船機設備；水上施工縱橫梁采用輕型鋼材料，達到了節能減排的作用，為后續舊碼頭改造新碼頭施工提供一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1]JTS144-1-2010.港口工程荷載規范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[2]JTS167-4-2012.港口工程樁基規范[S].北京：人民交通出版社，2012.