鋼吊箱工藝在內河庫區高樁碼頭的應用

范元進

(福建省港航建設發展有限公司，福州 350002)

內河水位由于受下游水庫影響，常年水位較高，高樁碼頭最下層系攬平臺混凝土施工水位1 年內低于設計施工水位出現的時間較短、頻率較低且無規律性，增加了施工難度。 在施工過程中，為保證工程工期，規避工期違約巨大風險，結合內河無大型起重船舶的特點，采用特殊的千斤頂鋼吊箱方案， 可以有效保證低水位碼頭混凝土施工順利完成。

1 工程概況

某碼頭設計為高樁框架式結構， 平臺長437.4 m，寬25.0 m，碼頭面高程為+72.0 m。工程共計54 個排架，每個排架由2 根直徑1.8 m 鉆孔灌注樁及1 根1.6 m 鉆孔灌注樁組成，樁基持力層為中風化花崗巖。碼頭設置三層系纜平臺，并在負一層系纜平臺上增設一層系船柱，每層系纜平臺高差3.2 m， 由下往上每層平臺高程為60.5 m、63.7 m、66.9 m。碼頭上部結構主要由樁帽、橫撐、縱撐、立柱、橫梁、預制軌道梁、縱(邊)梁、靠船構件和走道板組成。主要附屬設施有350kN 系船柱，DA-A400H 標準反力型橡膠護舷。 本工程設計高水位為+68.26 m， 設計低水位為+57.03 m，施工水位為+58.8 m，碼頭的結構圖見圖1。

圖1 碼頭結構設計圖

由于設計施工水位為+58.8 m，樁帽以及橫撐、縱撐底面設計標高為+59.0 m，臨近于施工水位+58.8 m。 常規樁帽混凝土施工需設立模板支撐結構、 架設混凝土底層模板、20 cm 厚的富裕水上作業高度。 存在較大施工難度，需采用特殊方案。

2 千斤頂鋼吊箱方案可行性分析

為避免造成大量設備及人員窩工情況發生， 保證工期和工程質量， 采取特殊施工方案創造干地施工環境進行低水位砼施工。 優先考慮常規的筑島方案創造干地施工環境，但因該方案需重新編制項目環評及獲批希望小，耽誤工期，且汛期的防洪風險大，占用內河通航河道，易造成內河污染等缺點， 經過分析采用更適合本工程的有別于常規起重船吊裝的千斤頂鋼吊箱方案， 既創造干地施工環境，也解決因內河庫區無大型起重船舶的問題。千斤頂鋼吊箱方案材料主要為鋼材，材料來源充足，拆除鋼結構簡單，占用河道范圍小，在工程紅線范圍內施工，無需修編環評報告，具有較大可行性。

3 千斤頂鋼吊箱施工

鋼吊箱設計施工按照單個碼頭結構段為單元形成封閉作業條件， 使得水位在不滿足施工條件下也能進行施工。 鋼吊箱施工用鋼護筒作為受力點，采用分塊拼裝方式進行鋼吊箱組裝， 結合水位情況， 吊箱頂標高設計為+66 m；壁體采用鋼結構，預制底板與壁體間連接方式采用預應力精軋螺紋鋼吊桿和止推塊組合連接形式，設置12 處下放吊點，采用同步連續作用千斤頂進行鋼吊箱整體下放作業。 各節鋼吊箱壁體節塊之間采用鎖扣連接，且在鎖扣連接處充填粘土與棉絮混合物并搗實。單個鋼護筒設置3 道拉壓桿，6 道剪力板[1]。 為有效實現鋼護筒與吊箱密閉， 護筒四周環向止水采用C35 水下微膨脹不離析混凝土。設置三層內支撐，型號為φ630×10 mm 鋼管。 圖2～3 為鋼吊箱平面布置圖、立面圖。

圖2 鋼吊箱平面布置圖

圖3 鋼吊箱立面圖

鋼吊箱安裝施工流程為： 吊箱底泥面開挖→安裝拼裝平臺→安裝吊箱底板→壁體分塊吊裝→安裝止推系統及吊桿→安裝拉壓桿下支座及吊點支座→安裝挑梁、下放千斤頂及鋼絞線→安裝導向裝置→連續同步作用千斤頂→拆除拼裝平臺→鋼吊箱下放→挑梁受力轉化為拉壓桿受力→后澆帶混凝土澆筑→吊箱抽水→拉壓桿受力轉換為剪力板受力→安裝底板反壓梁。 結合工程特點及環境，施工如下。

(1)鋼吊箱制作及底板、壁體對稱安裝

鋼吊箱采用預制場分塊加工運至施工現場安裝。 因鋼吊箱在樁基完成后進行施工， 挖泥船無法進入樁基間進行土方挖除，選用平板駁+長臂挖機和在通長棧橋上布置一臺長臂挖機同時進行挖泥， 棧橋為澆注灌注樁時使用的棧橋。 在水位低于安裝標高時在后方棧橋上放置一臺吊車作為支撐梁起吊機械，在鋼護筒+61.1 m 標高處開設小方孔，安裝縱橫向拼裝平臺I45b 支撐梁，為增加穩定性，小船進入樁基間隙進行焊接牛腿加固。在施工棧橋上使用履帶吊進行對稱安裝吊箱底板，為加快進度，吊箱底板采用鋼結構， 采用螺栓將各塊鋼吊箱底板連接成整體。壁體安裝分為內壁體及外壁體安裝，使用兩臺70 t 履帶吊進行壁體安裝，為壁體受力平衡，施工棧橋上放置一臺，水上駁船上放置一臺，進行對稱安裝。 每塊外壁體安裝完成后用一根型鋼將之鋼護筒連接，作為臨時支撐，防止壁體傾倒。各節鋼吊箱壁體節塊之間采用鎖扣連接。為防止吊箱滲水， 在鎖扣連接處充填粘土與棉絮混合物并搗實。外壁體安裝完成后進行內壁體安裝，后進行內支撐安裝，完成后拆除臨時支撐。

(2)受力結構安裝及下放吊箱施工

壁體安裝完成后安裝止推系統和吊桿， 將壁體與底板進行連接。 預制底板與壁體間連接方式采用預應力精軋螺紋鋼吊桿和止推塊組合連接形式。 對鋼吊箱壁體與預制底板間的縫隙采用微膨脹止水砂漿進行灌縫止水施工。安裝拉壓桿下支座和吊點支座，用插銷將拉壓桿下支座和拉壓桿、吊點支座和扁擔梁進行插銷連接。在鋼護筒頂部安裝挑梁及下放指揮操作平臺，在挑梁上安裝千斤頂與鋼絞線，鋼絞線下端與扁擔梁進行連接。 每個鋼護筒上設置一道挑梁，每處采用5 根φ15.2 mm 強度為1860 MPa的鋼絞線連接，設置12 個下放吊點，完成起重系統。為保證鋼吊箱下放過程不出現偏差， 各鋼護筒對應的壁板頂口和底部，分別設置2 道水平方向導向裝置[2]。 拆除拼裝平臺前，需連續同步作用千斤頂，將吊箱提升100 mm 并保持12 h，觀察期間壁體、底板、挑梁及扁擔梁等的變形情況，保證系統結構穩定安全后，施工人員在施工小船上進行拆除拼裝平臺。 下放鋼吊箱采用12 臺千斤頂連續同步作業， 將鋼吊箱緩慢下放至設計底標高+55.91 m， 同時用帶刻度的標尺隨時檢驗各吊點下放的同步性及高程。

(3)受力梁、板轉化及吊箱閉水、拆除施工

鋼吊箱下放至設計標高后， 在鋼護筒安裝拉壓桿上支座，并將拉壓桿與上支座焊接固定，安裝上反壓梁，并將上反壓梁與底板主梁上的拉壓桿連接， 每根鋼護筒四周設置三道拉壓桿。 然后拆除挑梁、千斤頂鋼絞線，將受力系統轉化為拉壓桿受力。 為保證護筒與吊箱底板防水密閉， 在預制鋼底板與鋼護筒間的后澆帶澆筑C35 微膨脹水下不離析混凝土， 澆筑前用環形水泥袋對鋼底板與鋼護筒間隙進行封堵，形成底部封閉的環形封堵槽，作為水下混凝土兜底模板， 然后用泵車在施工棧橋上進行微膨脹水下不離析混凝土澆筑。 水下混凝土達到強度達到80%后，在低水位時關閉壁體上的連通器閥門，采用2 臺大功率抽水泵將鋼吊箱內水抽干。焊接剪力板，拆除鋼護筒四周拉壓桿及扁擔梁， 將受力系統轉化為剪力板受力及上反壓梁受力。在底板主梁上安裝底層反壓梁，并焊接反壓牛腿與鋼護筒連接。 然后拆除上反壓梁及連接的拉壓桿[3]。此時鋼吊箱與鋼護筒受力點均在灌注樁樁頂標高以下，可以割除鋼護筒，繼而進行碼頭系攬平臺結構砼施工，在碼頭系攬平臺施工至負一層立柱后，依次逐塊拆除鋼吊箱壁體與底板間，壁體與壁體間約束結構等，完成低水位砼施工。

4 結語

(1)內河高樁碼頭高水位達到+65.00，低水位+56.00，水位落差達9 m，落差大，為保證船舶靠泊，設計施工水位為58.8， 施工作業時間極短且有別于海水有規律性特點，解決此問題后，可采用鋼吊箱方案施工。

(2)采用現場組拼、連續千斤頂下放鋼吊箱方案解決了內河無大型水上起重船舶這一難題。 鋼吊箱方案在預制鋼底板與鋼護筒間采用C35 水下微膨脹不離析混凝土進行封堵，實現了真正無水下封底混凝土施工，與常規鋼吊箱必須封底施工相比，不僅工藝簡單、操作方便、減少流程、 節省材料和工期， 還實現了鋼吊箱施工無潛水作業，增加施工安全性。

(3)采用千斤頂鋼吊箱方案應用于內河庫區碼頭，易達到環保要求，安全風險較低，質量易保證，保證了高樁碼頭低水位砼全天候施工。