三峽庫區(qū)碼頭工程水工結(jié)構(gòu)物施工及平臺選擇

張縉 王罕見

摘 要：以三峽庫區(qū)碼頭工程為實例，對水工施工的工作內(nèi)容進行概括，主要包括港池開挖和水工結(jié)構(gòu)物施工。針對水工結(jié)構(gòu)物施工，重點分析了水位變化對施工項目的影響，并從施工時段和施工輔助平臺兩個方面提出了解決措施，取得良好的施工效果。

關(guān)鍵詞：三峽庫區(qū) 河道性水庫 水工結(jié)構(gòu)物

三峽庫區(qū)屬于典型的河道型水庫，三峽庫區(qū)碼頭工程施工受三峽工程水利調(diào)度影響，施工具有季節(jié)性，且受上游洪水和當(dāng)?shù)亟邓绊懀哂蟹醇竟?jié)施工以及可低水位施工時間短的特點。

1.三峽庫區(qū)碼頭工程概述

三峽庫區(qū)內(nèi)水工碼頭一般設(shè)置在距離重慶主城較近的位置或者臨近區(qū)縣級城市交通要道位置，大多處于所在庫區(qū)河段變動回水區(qū)的中上段，該類地區(qū)具有天然河道和水庫的兩種屬性，即汛期基本上保持天然河道的特性，汛后蓄水期呈水庫的特點。庫區(qū)水工施工工作主要包括港池開挖、水工結(jié)構(gòu)物部分。

1.1港池開挖部分

港池開挖設(shè)計一般為碼頭前沿線布置基本與航道線平行，為了確保在低水位期船舶的正常停靠，港池開挖底高程通常是在高程150m左右。施工單位通常根據(jù)地質(zhì)情況采用鏈斗式挖泥船、抽吸式挖泥船或者抓斗式挖泥船對覆蓋層（覆蓋層大多為素土或則砂卵石層）進行挖除，然后采用水下爆破輔以抓斗船的方式對硬質(zhì)巖石進行處理。

1.2水工結(jié)構(gòu)物部分

水工結(jié)構(gòu)物主要以框架直立式和斜坡道式兩種形式為主。

1.2.1框架直立式碼頭

框架直立式碼頭通常定義為多用途泊位，可以用于裝卸散貨、件雜貨以及集裝箱。碼頭基礎(chǔ)采用灌注樁基礎(chǔ)，為了便于施工，樁基頂標(biāo)高一般在高程170～175m之間，樁基施做輔以永久性結(jié)構(gòu)鋼護筒，為了增加平臺的穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)鋼護筒之間通常設(shè)置1～2道縱橫撐。碼頭框架主體一般分為3～4層，碼頭頂面高程在高程190～195m之間。平臺上布置臺門座式起重機或者岸邊集裝箱起重機，方便集裝箱、件雜貨裝卸作業(yè)，框架平臺與陸地之間區(qū)域采用引橋連接。三峽庫區(qū)內(nèi)的例如重慶果園港、重慶寸灘港、江津珞璜港、涪陵龍頭港、萬州新田港等項目均有采用這種形式。

1.2.2斜坡道式碼頭

斜坡道式碼頭因為受地形限制影響因素較小，使之在庫區(qū)的碼頭設(shè)計中運用得更為普遍，一般用作滾裝或者散貨泊位，其主要包括躉船、架空斜坡道、陸域擋墻等水工建筑物。架空斜坡道一般采用樁柱式結(jié)構(gòu)，樁基設(shè)計普遍為嵌巖樁，按樁身嵌入中風(fēng)化巖層深度3～5倍樁基直徑和樁基底標(biāo)高雙向指標(biāo)控制，而上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制T型梁的形式作為架空段。整個架空斜坡道的坡度根據(jù)碼頭地形地貌以及使用功能進行設(shè)計。例如重慶果園港、重慶東港、涪陵大石溪碼頭、涪陵龍頭港等項目都設(shè)計有此類碼頭泊位。

2.三峽庫區(qū)水位情況

三峽水庫是河道型水庫，水庫沿長江干流自湖北宜昌三斗坪壩址至20年一遇汛后回水末端江津市花紅堡，全長667km。

目前三峽工程處于175m正常蓄水運用階段，按照“175-155-145”的方式調(diào)度壩前水位，9月中旬至10月中旬開始蓄水達到高程175m，12月底至來年5月中水位由原來的175m降到155m，維持155m至5月，6月進入汛期，壩前水位降至145m，6～9月期間，水位維持145m左右。最低通航水位可能出現(xiàn)在5月中下旬，此時壩前水位在下降，而上游來水偏少的情況下出現(xiàn)。

根據(jù)寸灘水文站2012～2017年實測水情統(tǒng)計，多年平均徑流量3443億m3。徑流年內(nèi)分配極不均勻，其中1～5月平均流量為4403.98m3/ s，6～10月平均流量為19252.28m3/s。洪峰變化的基本特性是持續(xù)時間短、漲落速度快，呈陡漲陡落的多峰形狀。最大流量通常發(fā)生在7～9月，最小流量通常發(fā)生在2～3月。日水位最大變幅6～9m，水位年內(nèi)變幅在20～30m左右。近幾年的水位情況由于受到三峽工程以及上游水利樞紐調(diào)整呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，即除汛期6～9月以外，水位控制基本一致。

3.水工結(jié)構(gòu)物施工

三峽庫區(qū)典型的河道水庫特征使得水工結(jié)構(gòu)物施工具有明顯的反季節(jié)特性，有效施工時間極大的受到限制，可施工時間短。枯水期長江流量小，但枯水期三峽蓄水位高，無法開展下部結(jié)構(gòu)施工。施工時段與常規(guī)的水運工程不同，因此高程175m以下部分施工成為決定項目能否順利開展的關(guān)鍵因素，選擇合理的施工時間段以及正確的技術(shù)平臺方案至關(guān)重要。

3.1施工時段

除個別的斜坡道碼頭前沿采用鋼套箱施工外，高程175m以下部分的水工結(jié)構(gòu)物在低水位期施工最為有利，，結(jié)合圖1 2012～2017年的寸灘水位過程線可以看出，每年的3月初～6月底是整個庫區(qū)水位的較低時間段，且中間不含涉及到的防洪度汛，是水工結(jié)構(gòu)物施工的最佳時期，施工單位施工時段的選擇在此時最為適宜。在這個時間段完成平臺的施工，并且完成部分樁基礎(chǔ)的施工，以增加平臺的穩(wěn)定性迎接后續(xù)洪峰的到來。7月初～8月底，受到上游降雨影響，有效施工時間將會變得極不穩(wěn)定。進入9月，三峽庫區(qū)開始蓄水，高程 175m以下部分基本無法采用干做施工，一般只能進行上部結(jié)構(gòu)的作業(yè)。

3.2施工輔助平臺

庫區(qū)水工碼頭施工輔助平臺主要由土平臺筑島圍堰和鋼棧橋及平臺兩種形式。

（1）土平臺筑島圍堰施工，即采用回填土石方作為施工作業(yè)平臺的一種方法，施工單位利用低水位期采用豎向填筑法將回填的土石快速推填至超出水面約1～2m處，碾壓后進行水平分層填筑，逐層筑島至標(biāo)高作為作業(yè)平臺，最后在臨水面處拋填片石形成護坡，同時在填筑施工時輔以土工合成材料來增加平臺的穩(wěn)定性以及抗沖刷能力。該類平臺具有施工技術(shù)難度低，平臺可以快速成型，易于維護且造價較低的優(yōu)點，不足之處是只能在水位較低且施工需求時間較短的時候使用，一般不超過1個枯水期。且由于平臺高程設(shè)置較低，汛期極易被淹沒；使用豎向填筑法施工的土石方平臺容易出現(xiàn)開裂，邊坡垮塌等質(zhì)量安全隱患。土平臺通常在開工后的第2個低水位期進行拆除，由于碼頭平臺前端部分拆除具有一定的施工難度，且不容易拆除完整，因此港池施工大多在在平臺上拆除完成后施工，整個平臺上作業(yè)的局限性較大，一般在斜坡道式碼頭上使用。

（2）當(dāng)庫區(qū)水工碼頭結(jié)構(gòu)形式是直立式框架結(jié)構(gòu)時，土圍堰平臺施工已經(jīng)不太適宜，施工單位常常會根據(jù)港池和護岸的高程以及坡度情況采用鋼平臺或則土平臺與鋼平臺結(jié)合的形式。大多采用鋼棧橋連接鋼平臺組合形式進行施工，其中鋼平臺作為樁基施工的臨時平臺，鋼棧橋作為陸上與受水位影響的碼頭結(jié)構(gòu)的連接通道。鋼棧橋（鋼平臺）下部結(jié)構(gòu)設(shè)計采用鋼管樁基礎(chǔ)，鋼管樁基礎(chǔ)之間用槽鋼或者工字鋼進行連接加固，上部結(jié)構(gòu)采用貝雷片和型鋼的組合結(jié)構(gòu)。平臺標(biāo)高設(shè)計在高程176～180m之間，這種平臺具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，技術(shù)成熟，可利用時間長（可以跨年使用），受水位高差影響小的優(yōu)點。同時也受到搭設(shè)費用較高，搭設(shè)拆除時間長，施工工序復(fù)雜，施工難度較大的制約。

4.結(jié)語

綜上所述，三峽庫區(qū)水工結(jié)構(gòu)物施工具有反季節(jié)性、受洪峰影響大、低水位期施工時間短、施工強度大等特點，根據(jù)碼頭結(jié)構(gòu)形式分別采用不同的施工平臺方案，即架空斜坡道式碼頭主要采用土平臺圍堰施工，直立式框架式主要采用鋼平臺施工。近幾年三峽庫區(qū)完工或在建的水工碼頭實踐表明改方案切實可行，為三峽庫區(qū)碼頭工程施工積累了經(jīng)驗。

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