開敞式碼頭沉箱上部墩臺懸挑底模施工工藝及技術分析

薛詒卷 劉滔

摘 要：本文針對開敞式碼頭沉箱基礎現澆上部結構大懸挑部分鋪設底模找不到底模支撐點的難題，提出采用沉箱頂部預留孔洞進行懸挑底模鋪設的方式進行施工的作業方案。通過對現澆靠船墩底模結構進行承載力驗算并提出相應措施，成功施工中石化（香港）洋浦成品油保稅庫項目配套碼頭工程4個泊位共8個靠船墩。結果表明，沉箱上部墩臺預留孔洞進行懸挑底模鋪設實施方案可較好解決懸挑部分底模支撐點的問題，對類似工程有很好的借鑒意義。

關鍵詞：開敞式碼頭;沉箱基礎;懸挑底模;預留孔洞;靠船墩;

中圖分類號：U656.1+2 ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2020）08-0122-04

開敞式墩式碼頭具有離岸較遠、水深較深、受水文條件影響大、碼頭結構形式簡單、各墩臺之間的間距大、墩臺砼量大的特點。因沉箱基礎孤立，大部分的沉箱上部墩臺結構采用現澆，且上部結構墩臺較沉箱頂部平面較大，存在有大懸挑部分，如靠船墩，在進行底模的鋪設時，由于找不到底模支撐點而存在一定的難度。本文針對開敞式碼頭沉箱基礎現澆上部結構大懸挑部分鋪設底模找不到底模支撐點的難題，提出采用沉箱頂部預留孔洞進行懸挑底模鋪設的方式進行施工的作業方案。成功施工中石化（香港）洋浦成品油保稅庫項目配套碼頭工程4個泊位共8個靠船墩，為以后的沉箱墩臺現澆砼施工技術改進、工序調整等帶來啟發與探討。

1工程概況

中石化（香港）洋浦成品油保稅庫項目配套碼頭工程主要工程內容包括10萬噸級成品油泊位1個（#1泊位），5萬噸級成品油泊位2個（#2、#3泊位）和1萬噸級成品油泊位1個（#4泊位），4個泊位共布置有8個靠船墩，平面尺寸均為14m×15m，中心間距約80m。

2懸挑底模施工方案

2.1沉箱頂部預留用于支撐底胎模的孔洞

在沉箱頂部的靠船墩胸墻，四周挑出沉箱外壁，現澆胸墻厚度較大，且包含靠船構件，施工期間懸挑底胎模將承受較大的施工荷載。預制沉箱時，在沉箱頂部預留孔洞，孔內穿插型鋼作為靠船構件及底胎模支撐結構。

2.2施工測量

由于沉箱安裝實際位置及標高與設計存在一定的偏差，且沉箱的沉降、位移未完成，上部結構施工過程中，沉箱荷載逐步增加，沉箱的沉降、位移將持續擴大。因此，應分別進行墩臺結構及設備基礎預埋件或孔洞的測量放線，逐步消除上部結構的沉降、位移累積誤差。采用全站儀、經緯儀、水準儀常規測量方法進行施工放樣。

2.3現澆靠船墩底模

將40#工字鋼穿入沉箱頂部外墻及隔墻的預留孔，40#工字鋼一端穿過沉箱隔墻的預留孔形成反挑，另一端挑出外墻，作為沉箱頂現澆靠船墩胎模的支撐主梁。

在垂直于懸挑主梁上鋪設32#工字鋼次梁;在碼頭前沿方向鋪設4根;其他三個方向各鋪設3根。在32#工字鋼次梁上垂直鋪設邊長100mm的木枋及10#槽鋼，間距為200mm，木枋與10#槽鋼間隔布置形成分布梁，在分布梁上滿鋪20mm厚膠合板，形成底胎模。

在底模的四個角上，由于32#工字鋼次梁懸挑跨度較大，最大約4.5m，在每個角的沉箱外墻頂支立1根25#工字鋼作為支柱，在支柱上架設1根雙拼40#工字鋼上吊梁，上吊梁前端挑出外墻，通過3根Φ25圓鋼吊筋懸掛一根雙拼25槽鋼下吊梁，下吊梁托在底模角落的32#工字鋼次梁底，增加底模四角的承載力;上吊梁尾端通過3根Φ25圓鋼穿過沉箱隔墻預留洞形成反拉結構。采用16#槽鋼在靠船墩前后兩側的40#工字鋼主梁底焊接直角邊長1m的三角撐，增加主梁整體剛度。

2.4預制靠船構件的安裝

采用浮吊進行預制靠船構件的安裝，在靠船構件上部的兩個預留孔穿兩根Φ60mm鋼棒，鋼棒露出兩側約50cm，測量定位后，浮吊落鉤使靠船構件懸掛在沉箱頂部的40#工字鋼主梁上，測量并調整靠船構件平面位置及垂直度后，采用5根[22在靠船構件左右兩側及中部前端與靠船構件頂露出鋼筋牢固焊接，后端采用1根[25壓在[22上，[25兩端與沉箱頂吊環焊接牢固。

另在沉箱頂靠船構件兩側預留孔各穿1根Φ25mm圓鋼，圓鋼上端與[25焊接牢固，下端與40#工字鋼主梁頂面焊接牢固，形成反拉加強[25抗彎能力;懸挑槽鋼與鋼棒共同承擔靠船構件及上部砼及施工荷載作用力。

3現澆靠船墩底模結構承載力驗算

3.1荷載計算

（1）現澆靠船墩（含靠船構件）荷載：現澆墩臺第一次澆筑高度1.0m。

混凝土自重：取F1=25×1.0=25KN/m2

靠船構件自重：#1泊位F2（#1）=102.3KN;#2～#3泊位F2（#2～3）=126.3KN;#4泊位F2（#4）=105KN。

（2）施工荷載：取F3=2.5KN/m2

（3）振搗混凝土產生的荷載：取F4=2 KN/m2

（4）側模自重：取F5=0.75KN/m2

（5）底模自重：取F6=0.75KN/m2

3.2主梁強度驗算

圓箱頂部碼頭前沿方向共設4組懸臂主梁，采用40#工字鋼，間距2.9m的兩根主梁之間懸掛預制靠船構件，懸挑跨度1.5m，按1.5m跨懸臂梁懸掛2.5m×2.25m×0.9m靠船構件（最重）進行計算。40#工字鋼鋼材容許彎應力截面慣性矩I=217000000 mm4，截面抵抗矩W=1090000mm3。鋼材容許彎應力[σ]=210Mpa，彈性模量E=206000Mpa。

3.2.1主梁荷載

（1）現澆砼自重傳遞均布荷載：q1=81.75KN/m

（2）靠船構件傳遞集中荷載：F2=37.968KN

（3）底模自重傳遞分布荷載：q6=2.453KN/m

（4）側模自重傳遞集中荷載：F5=2.943KN

（5）施工均布荷載：q3=9.538KN/m

（6）澆筑混凝土產生的均布荷載：q4=7.63KN/m

3.2.2彎矩計算

Mmax=228.618KN·m

3.2.3主梁彎應力

σ=209 Mpa<[σ]，滿足要求，但安全富裕很小，采用16#槽鋼在靠船墩前后兩側主梁底加設直角邊1m三角撐，以增加主梁的整體抗彎能力。

3.2.4撓度

fmax=1.44mm，滿足要求。

3.3懸掛靠船構件鋼棒強度驗算

以#2～#3泊位靠船墩靠船構件（最重）懸掛鋼棒進行驗算。Φ60mm鋼棒截面慣性矩I=635850mm4，截面抵抗矩W= 21195mm3。

（1）鋼棒承受荷載：F=58.4KN

（2）鋼棒承受的彎矩計算：M= 20.44KN·m

（3）鋼棒彎應力計算：σ=964 Mpa>[σ]，鋼棒抗彎不能滿足要求，需采取措施進行加強。

（4）靠船構件頂懸掛加強。

在靠船構件兩側及中部布置5根@500mm的20#槽鋼懸掛桿件，鋼棒承擔靠船構件及其上部荷載使鋼棒達到允許彎應力的部分荷載，超出鋼棒承擔的荷載由22#槽鋼承擔。22#槽鋼截面慣性矩I=25700000 mm4，截面抵抗矩W=234000mm3。

Φ60mm鋼棒承擔的荷載為50.88KN，則22#槽鋼分擔的荷載為F22#=182.72KN。

22#槽鋼最大負彎矩為：M= 37.823KN·m

σ=161 Mpa<[σ]，22#槽鋼抗彎滿足要求。

22#槽鋼由雙拼25b#槽鋼反壓，并用Φ25mm圓鋼焊牢一端雙拼槽鋼上，另一端焊接固定在40#工字鋼主梁上，形成反拉結構;此外，將雙拼槽鋼25b#兩端與沉箱頂吊環焊接，加強反拉力。

4結論

本文提出在預制沉箱時，在沉箱頂部預留孔洞，預留孔內穿插型鋼作為靠船構件及底胎模支撐結構，并分別進行了主梁強度和懸掛靠船構件鋼棒承載力驗算，同時還有針對性提出了承載力無法滿足時的補強措施，梳理總結以下幾個方面技術要點，可為類似工程提供參考。

（1）將工字鋼穿入沉箱頂部外墻及隔墻的預留孔，工字鋼一端穿過沉箱隔墻的預留孔形成反挑，另一端挑出外墻，作為沉箱頂現澆靠船墩胎模的支撐主梁。

（2）在底模的四個角上，次梁懸挑跨度較大，可在每個角的沉箱外墻頂支立工字鋼作為支柱，在支柱上架設上吊梁，前端挑出外墻，通過吊筋懸掛一根下吊梁，下吊梁托在底模角落的次梁底，可增加底模四角承載力。

（3）采用浮吊進行預制靠船構件的安裝，在靠船構件上部的預留孔穿鋼棒，測量定位后，浮吊落鉤使靠船構件懸掛在沉箱頂部的主梁上。

（4）主梁安全富裕不足時，可采用槽鋼在靠船墩前后兩側主梁底加設直角邊三角撐，以增加主梁的整體抗彎能力。

（5）靠船構件鋼棒承載力不足時，可采用槽鋼一端與沉箱露出鋼筋焊接，另一端與靠船構件頂預埋鋼筋焊接牢固，形成反吊，與鋼棒共同承受靠船構件及其上部現澆混凝土及施工荷載。

參考文獻：

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