不規則半日潮區離岸高樁碼頭橫梁施工技術研究

◎齊鵬 中交二航局第一工程有限公司

在近海高樁碼頭工程建設中，潮汐是影響施工進度及施工質量的關鍵控制因素之一。碼頭橫梁作為現澆混凝土結構，在近海高樁碼頭設計中，往往處于潮間帶之間，其施工安全及質量受潮汐影響尤其明顯。本文依托江門碼頭項目，針對不規格半日潮條件下碼頭橫梁現澆施工中的安全及質量控制難題展開研究分析，提出適應于不規格半日潮潮間帶碼頭橫梁施工方法及措施，以期為類似工程項目提供參考與借鑒。

圖1 碼頭平面示意圖

1.工程概況

依托項目平面上呈“Π”型布置，為離岸式高樁梁板碼頭結構，碼頭平臺長480m，寬20m，設置兩座引橋，上游引橋長167.9m，下游引橋長188.7m，寬度均為8.0m。碼頭及引橋橫梁總計110榀，中橫梁為“倒T”型結構，邊橫梁為上部長懸臂結構；引橋橫梁底標高為1.85m，碼頭橫梁底標高為1.75m。

項目位于江門新會，施工現場潮汐屬不規格半日潮，不規則半日潮是指在一天之中有兩次高潮和低潮，且兩次高潮或低潮的幅度不等，漲潮和落潮的時間也不一樣。當地潮位范圍為0.12m～2.91m。

（1）橫梁位于潮間帶間，現澆混凝土施工受不規則半日潮影響，有效施工時間短，且存在較多時候夜間施工，施工安全及質量控制難度大。

（2）碼頭為離岸式結構，距岸陸較遠，橫梁現澆混凝土輸送不便，距離遠，對澆筑質量影響大。

2.總體施工思路

碼頭橫梁在樁基施工完成后開始，由岸側向海側從兩端引橋依次向前推進。橫梁整體上分為下橫梁及上橫梁兩部分，采用兩次澆筑成型。第一次澆筑下橫梁，下橫梁達到設計強度后安裝預制縱梁，待預制梁安裝完成后，進行上橫梁澆筑施工[1]。

3.關鍵施工技術

3.1 潮間帶碼頭橫梁現澆底模支撐系統設計

3.1.1 下橫梁支撐系統

現澆橫梁底模支撐系統由鋼抱箍（鋼牛腿）、主橫梁、次梁及底模面板組成。

1）鋼抱箍及鋼牛腿。碼頭樁基有灌注樁及PHC樁兩種結構形式，灌注樁上采用鋼牛腿作為支撐焊接于鋼護筒上。鋼牛腿采用16mm鋼板組拼，選擇低潮位時焊接固定于鋼護筒上[2]。

PHC管樁采用鋼抱箍作為支撐錨固于管樁上，鋼抱箍設計為兩個半圓結構，高30cm，抱箍板厚12mm，兩側牛腿長45 cm。鋼抱箍在安裝之前對其質量進行檢查，安裝時在PHC 管樁與鋼抱箍之間鋪設一層5mm厚橡膠以增大摩擦阻力。兩個半圓形抱箍安裝后采用12個M24的高強螺栓連接固定，并測力扳手檢測螺栓緊固力是否滿足設計要求以確保抱箍承載能力滿足要求。

2）主橫梁及底模設計。底模支撐系統主梁采用工32a型鋼，主梁沿橫梁方向安裝于布置在樁身兩側的鋼牛腿或鋼抱箍的牛腿上。與牛腿接觸面焊接固結，并將樁身兩側的兩組工字鋼主梁利用φ16拉桿進行對拉連接，確保主梁的側向穩定性。單根主梁長度21.5m，海側挑出前沿線0.3m，岸側挑出后沿線1.2m，主梁上鋪設100×100×4000方木作為底模次梁，間隔30cm；間隔1.5m以[10槽鋼替代木方以方便安裝固定護欄，方木上鋪15mm竹膠板作為底模面板。

3）底模支撐系統抗浮設計。底模支撐系統位于潮間帶，受潮汐影響，需設置抗浮措施以防止底模支撐系統在潮水作用下失穩。

①底模支撐系統主梁與牛腿焊接并使用拉桿對拉，使主梁緊緊夾著PHC管樁或鉆孔灌注樁鋼護筒，次梁木方間增加槽鋼，使次梁與主梁形成可靠連接，增強整體穩固性。

②用鐵絲將次梁木方緊緊與主梁成背帶式綁扎，防止木方因潮汐作用左右晃動。

③面板與木方用鐵釘連接，每條木方上鐵釘的間距不大于1m。

3.1.2 上橫梁支撐系統

圖2 鋼牛腿結構示意圖

圖3 抱箍結構示意圖

圖4 傳統斜支撐體系示意圖

碼頭橫梁截面形狀一般分為兩種形式，中間部橫梁分為倒“T”形結構，上橫梁寬度較下橫梁窄，上橫梁施工以下橫梁為支撐。碼頭平臺兩端橫梁一般設計為懸臂式結構，上橫梁向碼頭外側方向延伸處下橫梁范圍。

圖5 鋼框架結構在長懸臂橫梁中的應用示意

圖6 鋼凳式安全通道示意圖

圖7 上橫梁操作平臺示意圖

圖8 下橫梁模板立面圖

圖9 下橫梁模板截面圖

碼頭端橫梁中的上橫梁一般設計為懸臂式結構，在端橫梁懸臂施工時，一般是在下橫梁上預埋埋件設置支撐體系，并在PHC樁上安裝雙抱箍設置斜支撐受力點。該方法施工工效低下，且受潮位影響大。針對本工程工期緊、受潮位影響的特點，設計了一種鋼框架式架構支撐體系，該框架結構由工字鋼I22在陸域焊接拼裝，船運至現場直接安裝固定，大幅度縮短了現場加工安裝時間，同時有效解決了潮位對支撐體系安裝的影響，保證了結構安全。

3.2 潮間帶碼頭橫梁現澆底施工通道設計

本工程橫梁標高位于潮間帶間，且潮汐為不規格半日潮，施工作業窗口期短。施工通道及作業平臺的設計很大程度上決定了施工的安全性及經濟性。綜合現場潮位情況，提出了裝配式施工通道及施工平臺設計的理念[3]。

3.2.1 下橫梁施工通道設計

橫梁施工期間施工通道沿引橋及碼頭平臺后沿設置，橫梁現澆期間，施工道道以橫梁現澆底模支撐系統為支撐，考慮潮水影響，在底模支撐系統主梁外挑部分安裝鋼凳，在鋼凳上安裝裝配式施工通道，鋼凳用于抬高施工通道標高，避免在高潮位時安全通道被淹沒，施工通道同時作為混凝土輸送泵管安裝支撐。

3.2.2 上橫梁施工操作平臺設計

上橫梁施工時因橫梁外擱置平臺寬度僅20-25cm，施工操作平臺布置困難。在本工程中設計掛籃式操作平臺作為臨邊防護。操作平臺結構采用Ф10圓鋼及Ф48×3鋼管加工，利用Ф48×3鋼管作為掛梁，掛籃兩處掛鉤置于鋼管端側0.5m處，上橫梁側模板吊籃鋼管放置在縱梁上；端模安拆時，鋼管穿入梁頂鋼筋固定，吊籃插入前鋼管固定。該操作平臺重量較輕，單個工人即可搬移，提高了施工效率。

3.3 潮間帶碼頭橫梁現澆施工及質量控制措施

3.3.1 鋼筋、預埋件安裝

鋼筋、預埋件等均在陸上下料加工，由船運至現場綁扎安裝。鋼筋綁扎要求橫平豎直，各節點上梅花狀綁扎鉛絲，鉛絲綁扎扎頭彎向梁內，其扎絲頭不得伸入砼保護層內。根據設計圖紙要求，橫梁底面保護層厚度為120mm，側面、頂面均為70mm。鋼筋綁扎完后按豎向間距50cm、橫向間距100cm布置保護層墊塊。預埋件與鋼筋安裝同時進行，側模安裝前，檢查預埋件是否遺漏，標高、點位、數量、型號等是否準確，檢查無誤后方可安裝側模，并在砼澆筑前進行復檢[4]。

3.3.2 側模安裝

下橫梁側模采用鋼制模板，側模面板厚5mm，橫肋采用單［10通長設置，標準間距300mm，豎肋采用雙［10槽鋼，間距1000mm布置，雙［10之間留出4cm的間隙便于拉桿穿過，豎肋上口外伸0.15m，下口外伸0.23m，在其上下兩端分別安裝兩條對拉螺桿φ20；側模兩端用L80×8的角鋼護邊并設置螺栓孔，用于模板對接時螺栓固定。

3.3.3 混凝土澆筑

本工程為離岸高樁碼頭，砼需進行長距離泵送，拖泵布置于引橋岸側防洪堤上，以下橫梁施工通道為輸送通道，作為人員流動及泵管布設線路至待澆筑橫梁處，每一跨設置一個澆筑點，以均勻布料。

砼采用商品混凝土，為確保混凝土輸送安全及順利進行，對混凝土輸送管道進行加固。干管每隔1.5m用支架或臺墊固定，以便于排除堵管、裝拆和清洗管道，配管不得直接支承在鋼筋、模板及預埋件上。

3.3.4 樁芯砼澆筑

為保證樁芯砼澆筑質量，樁芯砼與橫梁砼分開澆筑。在橫梁底模支撐系統安裝完成后，選擇低潮位將PHC樁內部水抽至樁芯底面以下后安裝樁芯底模。為提高現場施工效率，預先將樁芯鋼筋籠在岸上綁扎成型，待樁芯底模安裝完成后再將綁扎好的樁芯鋼筋籠安裝到位。選擇退潮時澆筑樁芯混凝土，并采用振搗棒振搗密實。

3.3.5 橫梁砼澆筑

1）橫梁澆筑分兩次進行，先進行下橫梁澆筑施工，上橫梁待預制梁安裝完成后再澆筑。

2）澆筑混凝土選擇在退潮后進行，保證在潮位上漲之前完成混凝土澆筑并完成初凝，防止未完成初凝砼受潮水沖刷。

3）橫梁嚴格按照規范要求分層澆筑，分層厚度不超過50cm，振動棒在振搗時移動間距不得超過50cm，與側模保持5～10cm的距離，振動時插入下層混凝土5～10cm，對每一振動部位必須振動到該部位混凝土密實為止，振動完畢后應邊振動邊徐徐提出振動棒，振動棒在振動時避免碰撞模板、鋼筋。

4）混凝土澆筑應連續進行，如因故必須間斷時，其間斷時間應小于前層混凝土的初凝時間，當超過時需預留施工縫，施工縫的處理按照施工技術規范要求進行。

4.結束語

不規則半日潮區離岸高樁碼頭施工中，受施工窗口期影響，現澆橫梁施工是整個工程的關鍵控制因素。本文依托江門項目的特點及當地環境條件，在施工過程中，采取有效的趁潮施工及抗浮措施，并采用裝配式操作平臺、框架式鋼結構支撐體系等裝配式臨時結構，縮短了現場施工時間，提高了施工工效，降低了施工安全風險，確保了工程的施工質量，在施工安全、質量、進度及創造效益等方面效果顯著，為以后類似項目提供借鑒。