高樁梁板式碼頭支撐工藝的比選

李天明 中交廣州航道局有限公司

1.工程概況

柳州港鹿寨港區江口作業區一期工程建設規模為：新建6個2000噸級泊位（3個多用途泊位和3個散貨泊位），水工結構均按靠泊3000噸級船舶設計，設計年通過能力約260萬噸，其中散貨151.5萬噸、件雜貨74.6萬噸、集裝箱4.22萬標箱；設計船型采用2000噸級干貨船和2000噸級集裝箱船。

碼頭為高樁梁板結構形式，碼頭全長共501m，碼頭平臺面寬為47m，分為13個結構段，結構分段長度為32.6m，每個結構段之間用7.85m的簡支跨連接，標準排架縱向間距為7.85m，橫向間距為9.7～11.0m。碼頭共66榀排架，每榀排架設5根φ1.4m的嵌巖灌注樁，前兩排樁樁底進入中風化灰巖層深度≥5m，后三排樁樁底進入中風化灰巖層深度≥4m，碼頭共設329根嵌巖灌注樁。

碼頭下部結構設置1m×1m立柱，結構框架共分為3級平臺，自下而上框架凈空分別為4.48m、4.48m和4.74m。為加強碼頭整體穩定性，設置0.6m×1m縱橫系梁，各結構排架間前沿臨水側設置走道板，供人員上下碼頭及系纜。碼頭頂層結構由大橫梁、小縱梁、軌道梁及面板組成。

2.碼頭縱橫系梁支撐工藝

2.1 夾樁支撐工藝

立柱達到一定強度后，按照預定標高測出夾樁木安裝位置，并在立柱上標記，根據標記，安裝五道夾樁木和一道32#工鋼作縱橫系梁支撐。夾樁木斷面尺寸為150mm×150mm×2000mm，拉桿采用φ30圓鋼加工制成，長1500mm。夾樁木支撐系統安裝完成后，用HM588型鋼作為系梁底模的分配梁，HM588型鋼安裝在32#工鋼上，并每隔1.5m采用對拉螺桿互相鎖緊，增加分配梁整體穩定性。之后在型鋼上進行底模鋪設、鋼筋綁扎、側模安裝、混凝土澆筑等施工。

優點：（1）適用于方形立柱支撐，圓形立柱支撐效果差、安全系數低；（2）夾樁支撐主要由方木和拉桿等組成，重量輕便，無需大型機械配合，便于現場施工；（3）方木和拉桿便于采購和加工，單價低，可節約工程成本。

缺點：（1）夾樁支撐的特點為依靠夾樁木粗造面和螺桿的拉力形成摩擦力，從而起到支撐作用，夾樁木使用一次后，夾樁木摩擦面由于受到擠壓和摩擦作用變得光滑和平整，第二次使用摩擦力將大幅度降低。再加上空氣濕度變化、夾樁木的收縮變形等因素，導致夾樁木承載力較低，施工沉降大，安全和質量難以保證；（2）夾樁木螺桿緊固，完全依靠工人的感覺進行，加固效果難以檢測，可靠性低；（3）一個支撐點至少需要10條夾樁木，且利用率低、材料耗用大；（4）由于夾樁支撐承載力低，且由其施工工藝特點決定，碼頭縱橫系梁無法同時施工，因此施工周期長，立柱節點縱橫系梁交界處，由于非整體澆筑，連接效果差。

2.2 門型支撐工藝

縱橫系梁施工采用HM390型鋼與φ250mm無縫鋼管（壁厚10mm）組成的門型支撐，其中頂部和底部HM390型鋼基座與兩根φ250mm鋼管焊接成整體，門型支撐緊靠立柱，對于相對的兩個門型支撐進行互相連接加固，對于只有單邊或三邊的門型支撐通過加焊型鋼進行連接加固，從而將門型支撐與立柱互相固定，防止門型支撐失穩，門架底部基座及頂部基座之間采用φ32的高強螺栓進行連接。門型支撐安裝完后，在頂部型鋼基座上安裝三條HM390型鋼作為縱橫系梁支撐。

優點：（1）受力可靠，安全性能高，可保證施工安全和施工質量；（2）縱橫系梁可同時澆筑，施工周期短，節點連接效果好；（3）門型支撐第三層、第二層高度一致，可重復周轉使用；（4）安裝和拆卸工藝簡單，易于操作，高空作業時間短。

缺點：（1）用鋼量大，材料采購成本高；（2）門型支撐較笨重，安裝時需塔吊配合施工。

2.3 工藝比選

綜合以上支撐系統的特點，從支撐系統受力可靠性、施工周期、施工成本、施工工序以及對結構質量的影響等方面考慮，采用門型支撐可提高施工速度，確保施工安全，提升工程質量，因此本工程碼頭第三、第二層縱橫系梁施工采用門型支撐。

3.碼頭頂層梁板支撐工藝

3.1 鋼管支撐工藝

由于第二層縱橫系梁無滿足頂層施工荷載的要求，因此，利用樁帽作為受力構件，頂層荷載通過貝雷梁和鋼管傳至樁帽，再由樁帽傳至樁基。在A、B、C、D排樁帽施工時，在樁帽四角一定位置預埋鋼板和螺栓，φ500mm無縫鋼管（壁厚10mm）從樁帽一層層安裝至第二層一定標高處，在每個立柱第三層和第二層位置分別對4根鋼管進行加固，以增加鋼管的剛度和穩定性。在鋼管頂部焊接HM500×300型鋼三角支撐，橫向貝雷梁安放在三角支撐處，在橫向貝雷梁上每隔1.5m安裝HM450×300型鋼作為縱向分配梁，在分配梁上滿鋪6mm厚花紋鋼板，從而形成施工平臺，作為頂層梁板施工的支撐系統。

優點：（1）鋼管作為受壓構件，強度高、剛度大，可承載很大豎向荷載,適合本工程頂層梁板支撐，施工平臺滿鋪花紋鋼板，安全可靠，便于頂層梁板施工作業；（2）由于鋼管支撐可承受較大荷載，因此頂層梁板可整體澆筑，施工周期短，結構整體性好。

缺點：（1）鋼管、型鋼、貝雷梁等材料用量非常大，工程成本較高；（2）鋼管支撐安裝復雜、施工難度大，施工人員需具備較高的操作水平和技術水平；（3）支撐構件重量大，碼頭面板澆筑完成后塔吊無法直接吊裝鋼管、貝雷梁、型鋼等支撐材料，造成支撐系統拆卸困難，支撐材料周轉速度慢，需要多套支撐系統同時投入方能滿足工期要求，進一步加大工程成本；（4）由于鋼管支撐屬于從底層樁帽至頂層的連續支撐，柳州內河每年4～10月為汛期，汛期水位高、水流湍急、漂浮物撞擊頻繁、淤泥回淤嚴重等因素影響鋼管支撐安拆和穩定性，導致鋼管支撐不適用汛期時施工，因此采用鋼管支撐可作業時間短，一次性投入成本大。

3.2 鋼牛腿支撐工藝

在第二層立柱上預埋20mm厚鋼板，在預埋鋼板一定位置上焊接工字型鋼牛腿，工字形鋼牛腿鋼材均采用Q345級，寬500mm、高800mm，懸臂長1200mm，上下翼緣同寬，厚度均為20mm，腹板厚20mm，腹板橫向設3道加強板，板厚16mm，外伸與上下翼緣同寬，所有焊縫均采用雙面角焊，通長焊接，焊腳最小尺寸為14mm，一律滿焊。鋼牛腿頂面標高為73.88m，其中縱向貝雷梁安裝在鋼牛腿上，在立柱兩側縱向通長布置，橫向貝雷梁布置在縱向貝雷梁上，滿鋪布置，橫向貝雷梁則作為頂層梁板支撐平臺。

優點：（1）受力可靠，安全性能高，可以保證施工安全和施工質量；（2）支撐系統標高已達73.88m，頂層施工基本不受汛期水位影響，可作業時間長，緩解工期壓力；（3）支撐系統拆卸方便，利用率高，周轉速度快；（4）貝雷梁、滿堂架等支撐材料可租賃，一次投入材料少，減少施工成本。

缺點：（1）考慮到頂層梁板施工荷載較大，為提高安全保證，采用梁板分開澆筑的方式，即先澆筑梁至面板底面，梁達到設計強度后拆除梁模板及支撐，最后澆筑面板，因此施工周期長、結構整體性差；（2）底層結構施工完成后需切除鋼牛腿，工序多，高空作業時間長；（3）為防止預埋鋼板銹蝕，降低工程使用壽命，鋼牛腿切除后還需進行除銹防腐處理，工序多。

3.3 工藝比選

綜上可知，鋼管支撐無法滿足安全度汛要求，加大系梁截面無法滿足碼頭安全要求，因此采用鋼牛腿支撐工藝，規避了第二層系梁無法滿足頂層支撐的短板，充分利用立柱作為最終受力點，具有安全可靠、施工速度快，施工成本低等優點。

4.結語

梁板式高樁碼頭支撐形式多種多樣，各有優缺點，現場施工應從工程施工環境、工期要求、成本造價、質量要求、安全施工等多方面綜合考慮，從而確定最合適本工程的支撐方案，以便達到保質量保安全、創造經濟效益的目的。