大型靠船墩施工工藝優化分析

石嘯，張磊

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

0 引言

大型靠船墩作為蝶式碼頭結構中唯一用以抵消船舶水平擠靠力的構筑物，較常規“梁板式”碼頭預制安裝的靠船構件數量少，故其靠船墩現澆靠船構件通常尺寸較大。同時，隨著碼頭對各種類型船舶適應性的不斷增強，“蝶式”碼頭除用以靠泊大型液化石油氣或天然氣等大型船舶外，也要兼顧靠泊噸位較小的同類船舶。故靠船墩中現澆靠船構件除尺寸較大外，其現澆靠船構件底標高較靠船墩墩臺主體低，需乘潮施工，工序相對復雜，對工期、質量及成本均提出較大考驗。在傳統施工工藝基礎上，合理優化施工順序及方法，縮短施工周期、提高工程質量、降低成本投入[1]，成為靠船墩施工過程中的關鍵。

1 工程概況

天津港某LNG碼頭中，靠船墩平面尺寸為15m×15m，靠船墩墩臺主體底高程+4.5m，靠船構件底高程+1.0m（如圖1所示）。根據施工當地海洋站實測資料統計，該海區歷年平均高潮位為+3.74m，歷年平均低潮位為+1.34m。故靠船構件在+1.00～+2.50m區域理論上并不具備整體現場澆筑的條件，經同設計單位反復研究，確定將該部分進行預制（KCGJ1）并進行現場安裝，其余部分采用現場澆筑施工。

圖1 靠船墩橫斷面圖及縱斷面圖Fig.1 Cross section and vertical section diagrams of the dolphin

2 傳統施工工藝分析

靠船墩傳統的施工工藝需自下而上分層、分結構段澆筑[2]，即在完成沉樁施工后，先行在鋼樁上安裝懸臂扁擔梁，并對靠船構件預制部分采用預埋“門字架”的方式進行反挑懸掛安裝[3]。而后，開始自下而上分層進行完成+2.5～+4.5m區段及+4.5m～靠船墩臺頂的鋪底及澆筑施工。

以該地區同類結構已建原油碼頭施工經驗為例，該碼頭現澆靠船墩采取傳統施工工藝，在施工中存在如下問題：

1）原材一次性投入大

在進行混凝土澆筑過程中，為避免鋼樁與現澆靠船構件部分發生“前傾”，需采用型鋼將全部鋼樁進行焊接連接，型鋼一次性投入量大。

用于反挑懸掛安裝預制靠件部分的型鋼為懸臂結構，較簡支結構受力情況而言，對所選用的型鋼截面尺寸及力學性能均提出較高要求，增加了型鋼的成本投入。

2）施工質量控制難度高

根據已建碼頭施工經驗，在實際施工過程中，即便采用整體焊接連接的施工方式，仍難以保證靠船墩前沿線精度滿足要求，在后續施工中仍需進行二次調整加固，調整工作費時費力。

3）施工周期消耗時間長

由于每根鋼樁均需澆筑樁芯混凝土，若采取傳統工藝，則樁芯混凝土需待現澆靠船構件部分及靠船墩整體第一層墩臺澆筑完畢，并拆除吊底扁擔梁后，方可進行施工。因此，該工序將直接成為現澆靠船墩的關鍵路徑工序，影響施工工序的前后搭接，制約整體施工工期。

該海區歷年平均水位為+1.34～+3.74m，在進行+2.50～+4.50m區域現澆靠船構件施工時，需趕潮水作業、作業時間有限，且該工序為關鍵路徑工序，直接影響靠船構件整體施工進度。

3 優化施工工藝分析

針對以上問題，在靠船墩施工工藝安排時，將靠船墩主體分為3層進行澆筑（見圖2）。

圖2 靠船墩靠船構件預制部分安裝圖Fig.2 Installation diagram of the prefabricated parts of the berthing member

先行進行第1層0.8m厚墩臺主體混凝土澆筑（即+4.5～+5.3m區域靠船墩主體），并在現澆靠船構件區域按照鋼筋彎折方向預留斜向缺口。

在完成靠船墩主體第1層0.8m厚混凝土澆筑后，保留現澆靠船構件（即+2.50～+4.50m所在平面范圍內）區域4根吊底主梁及靠船墩后沿扁擔梁，并調整吊底螺栓降低主梁標高以滿足現澆靠船構件區域吊底施工（吊底圖如圖2所示）。同時，將靠船構件預制部分按照平面安裝線懸掛于缺口處。在進行靠船構件現澆施工的過程中，可借助靠船墩墩主體第1層混凝土澆筑完成后所形成平臺，同時進行鋼管樁樁芯混凝土施工、墩臺主體第2層鋼筋綁扎和模板支立施工、靠船構件現澆部分施工?，F澆靠船構件區域主要為+2.50～+4.50m區域，由于澆筑高度較大，考慮墩臺第1層施工拆底后剩余型鋼的荷載能力及整體施工進度，分2次進行澆筑，第1次澆筑+2.50～+3.50m，第2次澆筑+3.50～+5.30m（同靠船墩主體第1層0.8m厚混凝土同等高度）。

通過調整現澆靠船墩各施工部位的施工順序，提高了現澆靠船墩的整體施工效果，主要表現為：

1）一次性材料投入減少。除正常墩臺主體第1層吊底所需型鋼外，現澆靠船構件在進行靠件安裝時，僅需投入2層雙拼工字鋼用于懸掛靠件預制部分（屬簡支結構，極大緩解了懸臂結構對鋼材力學性能和尺寸的要求）[4]，此型鋼可直接采用第1層墩臺拆底型鋼。故一次性材料投入僅為墩臺主體第1層吊底所必需的型鋼，較傳統工藝而言，無需增加額外型鋼投入。

2）施工質量控制簡便。由于在靠件懸掛前，在靠件下部可采用靠船構件現澆部分的吊底主梁進行安裝線控制，在靠件上部利用2層雙拼工字鋼在靠船墩已澆筑完成的第1層墩臺頂面測放安裝控制線進行安裝控制，從而不僅保證了預制靠件部分的前沿線安裝精度，也確保了預制靠件豎向安裝的垂直度，從而提高了工程施工質量。

此外，由于靠船墩第1層墩臺混凝土已經澆筑完成，因此，在進行預制部分靠件安裝的過程中，不會發生前沿線傾斜或偏移的現象。

3）關鍵工序平行施工，縮短施工周期。由于在完成靠船墩第1層墩臺主體施工后，利用已經形成的平臺，可直接進行樁芯混凝土澆筑和第2層墩臺鋼筋的綁扎施工，與此同時，靠船構件現澆部分可同期進行鋼筋綁扎、模板支立與混凝土澆筑施工，從而將傳統施工工藝中，存在先后制約關系的3道工序，演變為可同時進行平行作業的關鍵工序。縮短了關鍵路徑上工序的數量和消耗時間的長度，提高了現澆靠船墩的施工效率。

4 工藝細節優化

1）為了保證在后期安裝及現場澆筑混凝土的過程中，KCGJ1同靠船構件現澆部分吊底接茬處止漿嚴密，在KCGJ1預制時，在原有設計1.5m高度的基礎上，額外增加5 cm高度，以保證KCGJ1在安裝后，其預制混凝土頂面高于靠船構件現澆部分吊底，以便KCGJ1側壁同吊底緊密接觸，防止接茬處漏漿。

2）為避免因現場累計高程誤差，導致KCGJ1安裝后標高誤差較大，在KCGJ1在預制過程中，僅需按照理論高度對型鋼進行預埋。待KCGJ1運送至現場后，根據每個靠船墩實際情況，重新核定實際預留高度，進行現場接高后，再行焊接掛梁雙拼型鋼。同時，為加強掛梁同預埋型鋼之間的連接可靠性，除在掛梁同預埋型鋼之間焊接三角形牛腿以增加焊縫長度外，還可采取塞焊鋼筋的方式加強其型鋼間連接的可靠性。除此以外，為增加KCGJ1吊裝的安全性和可靠性，在KCGJ1完成安裝后，可采用現場其他墩臺結構所使用的廢舊吊底螺栓進行二次加工，一段彎成鉤狀懸掛設計吊點，另一端采用絲扣+墊片+螺母同2層雙拼工字鋼扁擔梁進行加固。

3）靠船構件預制部分KCGJ1在現場完成安裝后，由于其不能同靠船墩墩臺主體形成可靠連接，在施工中，由于潮汐及波浪影響，KCGJ1經常發生晃動及微小偏位現象，當現場發生大潮或大風天氣時，晃動和偏位尤為嚴重，因此，在KCGJ1完成現場安裝后，將臨近鋼管樁同KCGJ1預埋型鋼之間及時采用槽鋼進行可靠連接加固。但在后續靠船構件現澆部分鋼筋綁扎過程中，由于該現澆部分外圍鋼筋均為側壁與底板通長方式進行綁扎，若采用槽鋼進行焊接加固，在鋼筋綁扎過程中會造成綁扎障礙，故在后續靠船墩施工中先行采用手扳葫蘆+鋼絲繩將鋼管樁同預埋型鋼進行臨時加固，方便鋼筋綁扎過程中臨時拆卸施工，在完成鋼筋綁扎后，采用槽鋼進行最終加固焊接，此工藝在實際施工中取得了良好的施工效果（見圖3）。

圖3 現澆靠船構件完成Fig.3 Completion of the cast-in-situ berthing member

4）由于靠船墩現澆靠船構件在施工過程中，始終處于潮差漲落的范圍內，因此，每日有效作業時間較短，為避免長時間潮水漲落對鋼筋及模板腐蝕嚴重，在施工過程中，仍需適當增加施工人員投入，縮短各工序間銜接時間，盡快完成靠船墩現澆靠船構件部分施工。

5 結語

根據現場實際施工情況，通過優化施工工藝并合理調整施工順序，不僅減少了大型靠船墩的施工成本投入，保證了工程質量，也使得施工進度得以大幅度提升。本文對天津港某LNG碼頭大型靠船墩現澆靠船構件的施工工藝及相關問題進行闡述，可供類似工程參考借鑒。

[1] 建筑施工手冊編寫組.建筑施工手冊[M].第四版.北京：中國建筑工業出版社，2003.Writing group of Building Construction Handbook.Building Construction Handbook[M].Fourth edition.Beijing：China Architecture&Building Press，2003.

[2] 中交第一航務工程局．港口工程施工手冊（上）[M]．北京：人民交通出版社，1994．CCCC First Harbor Engineering Co.，Ltd.Harbor engineering construction manual（volume 1）[M].Beijing：China Communications Press，1994.

[3] 劉勝，陳云．天津港30萬噸級原油碼頭工程外海大型墩臺施工工藝[J].中國港灣建設，2013（6）：64-67．LIU Sheng，CHEN Yun.Technology for construction of mass abutments in open seas for 300000 t crude oil terminal in Tianjin port[J].China Harbour Engineering，2013（6）：64-67.

[4] 河海大學．水工鋼筋混凝土結構力學[M]．北京：水利水電出版社，1996．Hohai University.Hydraulic mechanics of reinforced concrete structures[M].Beijing：China Water Power Press，1996.