淺析大藤峽蓄水后庫區碼頭水工施工方法

◎廖敏 廣西納海交通設計咨詢有限公司

1.引言

大藤峽水利樞紐工程位于珠江流域西江水系黔江河段末端大藤峽峽谷出口處，是流域防洪、流域水資源配置的關鍵性工程，同時，大藤峽水利樞紐的建設可從根本上改善和提高柳黔江航道的通航條件，顯著地降低水運運輸成本，對促進腹地經濟發展和物資外運具有重要意義，將帶動柳黔江港口的建設與發展。

隨著粵港澳大灣區建設進程的不斷推進，珠三角地區重大交通基礎設施建設也需要加快步伐。廣西鄰近珠三角地區，能提供豐富充足的資源，其中，來賓和梧州擁有豐富的礦建材料，并且大量的礦建材料需要通過水露運輸到達珠三角地區。珠三角地區基礎設施建設的加快推進給大藤峽庫區港口事業帶來新的發展契機。

隨著大藤峽蓄水，壩前水位常年維持在61m，大藤峽庫區水深將達到約20m，對于傳統的現澆混凝土框架碼頭，施工水位以下現澆混凝土施工難度很大，且洪水期水位暴漲暴落，施工水位以下的水位持續時間較短、存在不確定性，在施工水位以下采用傳統鋼筋混凝土系梁，導致澆筑混凝土結構的施工組織難度較大，且由于水位的不確定性導致施工存在安全隱患，質量無法保證，極大的增加了施工的難度和施工組織措施費用。

本文以大藤峽庫區某碼頭項目為例，在大藤峽蓄水以后，對較高施工水位以下的碼頭框架施工進行分析。

2.項目概況

該項目位于來賓港武宣港區、武宣大橋下游約13.1km的黔江右岸處，上距石龍三江口約60.8km，下距在建大藤峽水利樞紐約49.4km。項目建設規模為：新建1個3000噸級散貨泊位，設計年通過能力150萬噸，年吞吐量130萬噸。

3.設計水位

碼頭設計高水位：61.34m（10年一遇）；

設計低水位：47.90m（規劃Ⅱ級航道最低通航水位）；

施工水位：61.34m。

4.工程地質

擬建項目區場地表層大部分為第四系覆蓋，下伏基巖為石炭系中統大埔組白云巖、灰巖。根據岸坡底部一帶基巖出露地質測繪成果，巖石呈中厚～厚層構造，巖層產狀313°∠40°；主要發育兩組節理裂隙，產狀為L1：145°∠42°，L2：23°∠87°；巖體表面可見特征明顯的溶蝕現象，局部地段節理裂隙發育密集，呈破裂狀結構。

參考區域地質調查報告資料及前期勘察資料，根據現場地質調查及鉆探揭露，場地內揭示的地表覆蓋層主要為第四系(Q4)素填土、沖積粉質黏土，殘積黏土，下伏基巖為石炭系中統大埔組（C2d）白云巖。

場地內分布的巖土層，黏土③為中等壓縮性，可作為陸域區辦公樓等附屬建筑的天然地基基礎持力層；中風化白云巖④2可作為碼頭樁端持力層。黏土③厚度大，且地基壓縮層范圍內全部由該層組成，當單體建筑地基持力層均為黏土③時，可按均勻地基考慮。中風化白云巖④2為堅硬巖，抗變形能力強，厚度大，但由于局部段落分布破裂結構巖層（體），碼頭樁基礎均以白云巖④2層作為樁端持力層時，屬較均勻地基。

5.建設方案

5.1 總平面布置

本項目布置1個3000噸級散貨泊位，碼頭長度115m，碼頭前沿裝船作業采用移動式裝船機。碼頭陸域前沿線的走向與碼頭前沿線走向一致，大致呈N-S（北-南）走向，后方陸域縱深321.3～328.9m，港區總面積56.08畝。碼頭上游側與已建護岸相接，下游側設長度不小于20m護岸。碼頭前沿設計頂高程為62.74m。本項目貨種為散貨，后方集疏運均通過公路運輸解決。

陸域平面布置總體分為兩個功能分區：碼頭生產區及生產生活輔助區。堆場生產區根據陸域縱深和貨種要求，泊位后方縱深方向布置1列2排堆場。生產輔助區位于碼頭堆場后方，生產輔助區西側設有辦公樓（3F）、供水調節站、變電所等設施；生產輔助區東側與西側以綠化帶隔開，設有含油污水處理站、生活污水處理站、流動機械沖洗場、材料庫、候工房等設施。具體布置詳見圖1。

圖1 碼頭總平面布置圖

根據《河港總體設計規范》（JTS166－2020），回旋水域沿水流方向的長度不宜小于船長的2.5倍，沿垂直水流方向的寬度不宜小于船長的1.5倍。

根據船型尺度，船長取90m，經計算，碼頭回旋水域沿水流方向的長度不小于225m，垂直水流方向的寬度取135m，回旋水域布置在泊位正前方。碼頭前沿停泊水域不占用主航道，和主航道通過港內連接水域連接。

5.2 裝卸工藝方案

散貨：碼頭前沿裝船作業采用移動式裝船機，堆場歸堆、取料及卸車由裝載機完成。

工藝流程如下：散貨（出口）：

貨主汽車→堆場→裝載機→皮帶機→移動式裝船機→船。

貨主汽車→皮帶機→移動式裝船機→船。

5.3 水工建筑物

水工結構采用現澆高樁梁板式結構方案，碼頭平臺前沿頂高64.88m，港池底高程42.50 m。碼頭平臺總長115.00 m，前沿作業平臺寬度26.00m。碼頭平臺分為3個結構段，結構段長度依次為41.39m、32.18m、41.39m，上、下游引橋寬均為23.6m。結構縫寬 20mm，懸挑連接。

碼頭前沿作業平臺共包含14榀排架，排架間距9.00m，分縫處排架間距5.20m，共布置42根沖孔灌注樁。每榀排架布置三根樁，樁距10.5m，前排樁為直徑1.80m的沖孔灌注樁，鋼護筒采用Φ2.00m厚20mm規格；后兩排樁為直徑1.60m的沖孔灌注樁，鋼護筒采用Φ1.80m厚20mm規格。樁底進入完整中風化巖（微風化巖）的深度不小于3倍樁徑。

樁頂上部結構為現澆C30鋼筋砼橫梁、縱梁和面板。橫梁為倒T型梁，總高2.80m，腹板寬0.80m，翼緣寬2.40m，翼緣厚度為1.20m；縱梁截面尺寸為：寬×高=0.60m×1.60m，軌道梁截面尺寸為：寬× 高=0.80m×2.60m；面板厚0.50m，磨耗層0.05～0.18m；分別在高程50.98m、56.98m處設置Φ1.50m厚20mm規格的橫縱向鋼連系梁；靠船構件采用Φ1.00m厚18mm規格的鋼結構，在前排高程48.98m、52.48m、55.48m、58.48m和61.48m布置系船柱的位置隔跨設置Φ800厚16mm鋼連系梁用于安裝系船柱。

5.4 施工方案

①碼頭工程。水工采用現澆高樁梁板式結構方案，考慮施工進度安排，搭設鋼平臺進行沖孔灌注樁的施工，現澆面層板等采用Q355及以上等級材質并采用熱浸鍍鋅表面處理工藝的碗扣式鋼管腳手架、承插型盤扣式鋼管支撐架、鋼管柱梁式支架、移動模架等施工。

②陸域形成。陸上開挖方量大于陸域回填方量，利用岸上開挖土方進行回填，分層填筑，采用重型壓路機壓實。剩余運至6km外棄土場。

③護坡施工。護岸采用斜坡式結構，分為陸上、水上兩部分。護岸坡腳處局部需進行巖石開挖，巖石采用液壓破碎。護岸陸上邊坡土方開挖采用2m3挖掘機開挖，水下采用1m3鏟斗挖泥船開挖，達到設計護岸坡比后進行護面結構施工。

護岸采用斜坡式結構，局部需進行巖石液壓破碎，護岸根據地形情況對岸坡進行削坡或回填，達到設計護岸坡比后，高程53.50m以上陸上鋪設2層土工布、0.40m的級配碎石倒濾層、0.15m厚的砼護面；高程53.50m以下水上拋填0.60m的級配碎石倒濾層、0.20m的二片石墊層、1.00m厚的塊石護面。護腳塊石采用100～200kg塊石。

圖2 碼頭結構斷面圖

6.大藤峽蓄水之后碼頭水工施工存在的問題

大藤峽蓄水之后，壩前水位常年維持在61米。若該項目在施工水位61.34m以下梁系結構和靠船構件全部采用現澆混凝土結構，則施工難度極大，僅在每年的5～8月份洪水期大藤峽清庫容時水位下降時方可澆筑，但是洪水期水位受洪水的影響隨時會有上漲的可能，水位存在極大的不確定性，導致澆筑混凝土結構的施工組織難度較大，且由于水位的不確定性導致施工存在安全隱患，質量無法保證，極大的增加了施工的難度和施工組織措施費用。

7.解決對策

在施工水位以下的系梁結構和靠船構件采用鋼制結構就能有效解決該問題。鋼構系梁可以在施工前將預制構件制作后，待水位降到施工水位以下的合適位置，將預制鋼構系梁起吊至指定位置焊接，然后涂上防腐材料即可，能在短時內完成下部鋼結構的安裝，既能控制施工周期，又能有效保證施工質量。因此，在施工水位以下采用鋼構系梁替代傳統的混凝土系梁，能有效解決碼頭施工水位以下的梁系結構施工問題。

同時在制作安裝鋼結構的過程中要注意以下事項：

（1）鋼材的品種、型號、規格和質量必須符合設計要求和規范規定。

（2）鋼構件制作質量必須符合設計要求和規范規定。由于運輸、堆放和吊運造成的構件變形必須矯正，達到設計要求。鋼構件制作允許偏差應符合表1要求。

表1 鋼構件制作允許偏差表

（3）鋼護筒筒身焊縫采用對接焊縫，焊接要求遵照《碼頭結構設計規范》（JTS 167-2018）規定執行。鋼護筒管節長度應盡量加大，不得小于1.5m，每根管節只準有一條縱向焊縫，相鄰管節的縱向焊縫必須錯開90°。

（4）鋼構件現場焊接可采用電弧焊，并按分段或跳焊方式多層多道進行，所有焊縫外觀應符合表2要求。

表2 焊縫外觀質量標準表

（5）鋼結構安裝時相鄰管節的焊縫必須錯開1/8周長以上。管節對口拼接時，如管端的橢圓度較大，可采用夾具和楔子等輔助工具校正，相鄰管節對口的板邊高差Δ應符合：δ≤20mm時，Δ不超過2mm；δ＞20mm時，Δ不超過δ/10，且不大于3mm。焊縫坡口形式應滿足設計和相關規范的要求。

（6）焊縫質量等級要求達到二級。焊縫外觀檢查合格后，應進行焊縫無損探傷的檢測。焊縫無損探傷的方法、數量、部位和質量應滿足設計和現行規范的要求。

（7）為了延緩鋼構件腐蝕速度，在鋼結構表面涂環氧瀝青進行涂層保護。要求碼頭平臺鋼護筒及鋼縱、橫撐、鋼靠船構件涂層前應將表面的鐵銹、氧化層、油污、水氣及雜物清理干凈，除銹等級達到Sa2.5。鋼護筒及鋼縱、橫撐、鋼靠船構件表面涂環氧瀝青漆（底層+面層），成膜厚度不小于350μm。鋼結構防腐滿足《碼頭結構設計規范》（JTS 167-2018）的要求。

（8）在鋼護筒及鋼縱、橫撐運輸吊運過程中，涂層有破損時，應及時修補，修補時采用的涂料應與原涂層材料相同或配套。

8.結語

大藤峽蓄水以后水位長期維持在較高的位置，水位以下的混凝土系梁澆筑施工難度較大，而在施工水位以下采用鋼構系梁替代傳統的混凝土系梁，能有效解決碼頭施工水位以下的梁系結構施工問題。