碼頭升級改造技術分析
——天津港大港港區建材碼頭升級改造工程實踐

中交一航局第一工程有限公司，天津 300456

天津港大港港區建材碼頭升級改造工程位于天津南港工業區北部港區，項目要求將原建材碼頭（5#～6#泊位）改造為1個4萬t級通用泊位。該項目不改變建材碼頭前沿線的位置，主要建設內容為更換SC1000H橡膠護舷39組和1000kN系船柱15個，碼頭前沿疏浚2.64萬m3及碼頭承臺下方削坡1.87萬m3。在碼頭后方堆場新增10kV變電站1座，并配置相應配套設施，為碼頭前沿新增插座箱供電，以此滿足停靠船舶的用電需求。

該項目開工時間為2020年3月13日，交工時間為2020年5月29日，總計77d。合同金額為1297.699萬元。

1 施工工藝及實際效果

1.1 港池挖泥及岸坡削坡工藝選擇

因為碼頭改造需要靠泊更大的船舶，同時周邊2個泊位也在營業中，所以港池內挖泥采用較小型機動的船舶進行作業。港池挖泥采用8m3全回轉式抓斗船進行碼頭前沿基槽的開挖，根據拋泥區距離計算，配置2艘1600m3開底駁作為淤泥的轉運船舶；基槽開挖采用分段分層、梅花布設的開挖形式進行，設計浚深為-13.5m。

岸坡開挖采用專用的削坡器，削坡器前端配置鉸刀頭及高壓水槍，鉸刀通過鉸刀臂與卷揚的協同作業放置于岸坡位置，刀頭前端自帶測深探頭，削坡器利用卷揚及臺車控制平面位置及高程。削坡器作業時鉸刀臂靠在樁間進行削切，淤泥通過吸泥管排至抓斗船作業區域，由抓斗船挖出倒運自航駁轉運外排。

施工效果：施工水域屬于有掩護的作業區域，但是南港工業區的氣象條件在3—5月并不理想，削坡器從3月8日開始進場，截至5月10日完成作業，受5級以上大風天氣影響，并未施工18d，風力對削坡器影響較大。經過測深及計算后，實際工效為600～700m3/d。

削坡器無制動裝置，需要配置起錨艇，協作單位為江蘇建航單位工程有限公司。實際削坡效果在軌道梁方向近岸側差距不大，但是碼頭岸線方向離岸側差距較大（離碼頭前沿越遠效果越差）。碼頭前沿16m以下削坡效果較好，作業范圍最多可達20m。削坡厚度在2m以下為宜，一次性削坡厚度可達1m以上。設備自帶測深探頭，經過水坨及測深儀的復核，誤差可為30～50mm。削坡器可削切硬質黏土，對部分硬質土塊效果較好。

1.2 系船柱及護舷更換

施工需要將原靠船設施拆除后，采用化學植筋的方式按照圖紙位置進行埋設后安裝。拆除原靠船設施后，復核系船柱及護舷的高程和平面位置，新埋螺栓位置采用水鉆淘孔。因護舷更換作業位置受水位波動影響較大，故采用房建常用的高處作業平臺進行施工作業。

（1）護舷及系船柱拆除。經過碼頭承載力和碼頭混凝土強度核查，采用氣焊切割、風鎬鑿毛、25t汽車吊調運形式進行拆除，主要質量控制要點為標高和平面位置的控制。在系船柱拆除過程中發現之前碼頭的預埋管路與新安裝的系船柱有沖突，鑒于水工碼頭經驗，建議設計平移一個水平筋的間距，申請設計變更并經由設計驗算，系船柱整體向海側平移20cm。

（2）化學植筋鉆孔。系船柱螺桿采用M56，Q235a全牙螺桿，因規范要求拓孔孔徑≤1.2d（d為直徑），故洗孔使用外徑62mm的水鉆進行，根據規范要求洗孔深度≥672mm（12d）即可。鉆孔效率上，單臺鉆機約6～8孔/臺班，約12～16孔左右更換一次鉆頭。護舷螺桿采用M39，2cr13全牙不銹鋼螺桿，采用46mm鉆頭，鉆孔深度≥468mm。單臺鉆機約8～12孔/臺班，約30～40孔左右更換一次鉆頭。護舷鉆孔作業施工受水位影響較大，根據水位及碼頭高程核算，468個孔中有164個需要趕潮作業，垂直作業高差達到2m。同時為平衡進度要求和成本，項目采用3500元/臺的高處作業平臺進行施工，4臺設備同時作業，減少吊車的使用。

（3）植筋。植筋膠采用德國喜利得品牌產品，該工程設計要求A類植筋膠。根據《混凝土結構后錨固技術規程》（JGJ 145—2013）規定，確定合理的植筋參數以及孔深、孔徑、拉拔試驗的具體要求等。植筋膠使用前必須經過混凝土黏結性試驗檢測，送檢天津市質量監督檢驗站第24站；鋼筋（螺桿）必須經過試驗合格，主要檢測項目為使用鋼材的屈服強度；清孔，要做到三吹兩刷，清刷完畢后必須使鉆孔洞內清潔干燥，水位變動區使用熱噴槍速干；插入鋼筋時要邊旋轉邊插入，且要注意向一個方向旋轉，以使膠體與鋼筋充分黏結。關于植筋膠的使用，廠家有詳盡的使用說明書，涉及具體清孔、環境、溫度要求等內容，不在此贅述。

（4）系船柱及護舷安裝。系船柱及護舷安裝過程中均需要放置定位板，要制作兩種定位板，鉆孔使用比鉆頭直徑大2～3mm，植筋直徑比螺桿直徑大2～3mm，要保證植筋的相對位置和垂直度，使其順利安裝。系船柱及護舷安裝精度要求分別如表1、表2所示。安裝前準備好委托加工的系船柱及護舷進場報檢，系船柱廠家為塘沽金瑞通有限公司，護舷廠家為煙臺泰鴻橡膠有限公司，兩家公司均具備深化圖紙和現場服務能力。系船柱按定位盤位置調整標高，測量復核后進行吊裝作業，螺栓采用富鋅環氧底漆涂抹后填充冷補瀝青砂。冷補瀝青砂不用現場加熱，特別適合修復性工作。碼頭面層設計要求使用環氧樹脂砂漿，后變更為CGM300高強無收縮灌漿料，主要涉及抗凍性及強度，使用時采用小型拌和機加水拌制即可使用，自流平后需要進行養護。

表1 系船柱安裝精度要求

表2 護舷安裝精度要求

2 施工期間作業要點及注意事項

（1）水上水下作業許可。在船舶進入現場前，需要按照2019年更新的水上水下作業許可證程序辦理許可證，通航安全保障方案需要業主組織專家論證，材料準備周期約為14d。

（2）作業前復測水深。在業主交樁校核后，應組織水深測量，并根據測深結果核對圖紙，測深時應采用測深儀對比水坨進行校核，避免儀器與潮位對測量結果產生干擾。工前測量一定要精細，測量的數據不僅是對工程量的復核與質量控制的參照，而且可以作為第三方最終檢測數據不準確時的依據。

（3）削坡器作業。沉降位移觀測點標志埋設在碼頭面層，使用長度為20cm、直徑為12mm的螺紋鋼。埋設時選擇在碼頭結構結合部位，觀測點設置兩排，每排不少于5個，第一排距離碼頭前沿45m，第二排距離碼頭前沿70m。位移觀測采用邊角坐標法，觀測的平差計算利用簡易平差法進行，觀測邊坡采取矩形法施工。施工開始前觀測初始狀態2d，施工期間每天觀測1次，施工結束后觀測5d。觀測過程中如果發現觀測曲線變陡、變形速率加快等異常現象，應增加每天觀測次數，且局部加密觀測點，并應立即停止施工，研究工程措施。線性控制量為沉降≤10mm/d，位移≤+4mm/d，總位移＜+30mm。

（4）系船柱鉆孔。鉆孔時水平筋并不影響施工效率和垂直度，但是立筋影響鉆孔時的效率及垂直度控制；需要提前制作定位盤，定位盤半徑比水鉆尺寸大1個立筋的尺寸，便于調整位置。作業時定位盤靠膨脹螺絲固定，避免偏位。系船柱安裝對精度要求較高，如果鉆孔相對位置誤差超過5mm，就需要二次拓孔，因此一定要保證鉆孔的相對位置。

（5）植筋膠檢測。植筋膠入場后需要進行混凝土黏結性檢測，按照《混凝土結構工程用錨固膠》（JG/T 340—2011）執行，該項內容往往容易被忽視。

（6）拉拔試驗。拉拔試驗要在試驗前對試驗儀器的量程進行校核，該工程忽視了這點，首次做的試驗螺桿預留長度只有20cm，由于長度不夠又重新做了一次試驗。其余的按照非破壞性試驗的具體要求執行，如檢測數量、分級加載等要求，具體可查閱《混凝土結構后錨固技術規程》（JGJ 145—2013）中第9章“錨固施工與驗收”。

3 結束語

碼頭改造施工的施工周期通常比較短，使用的工藝多，且材料多而雜，檢測內容涉及單位多，同時業主方提供的圖紙往往不能完全滿足現場的實際情況。因此，施工單位需要安排經驗豐富的管理人員同時從工藝選擇、材料籌備、機械設備投入、試驗檢測周期等方面深入策劃，保障施工質量、進度、安全的可控。此外，在施工過程中，還應針對策劃過程中可能產生的交接樁、材料更換、周邊營業影響、預埋管路位置等問題做好合同索賠工作。