移動式鋼框架在高樁碼頭施工中的應用

王　欣，杜延威

（1.中交第一航務工程局有限公司，天津　300461；2.中國交通建設股份有限公司，北京　100088）

移動式鋼框架在高樁碼頭施工中的應用

王欣1，杜延威2

（1.中交第一航務工程局有限公司，天津300461；2.中國交通建設股份有限公司，北京100088）

高樁碼頭常規施工工藝為疏浚完成后進行樁基施工，巴拿馬科隆港集裝箱碼頭三期項目利用陸地干施工高樁碼頭的樁基礎和縱橫梁，將鋼框架支承在樁頂結點上，履帶吊在鋼框架上移動作業，解決了使用履帶吊進行碼頭面板下方挖泥、拋石及面板安裝的作業范圍覆蓋問題，提高了施工效率，為項目順利履約提供了保證。

高樁碼頭；鋼框架；抓砂；拋石

巴拿馬科隆港集裝箱碼頭項目采用陸上打樁工藝，在節約船機設備調遣費用的同時，快速推進樁基及陸上縱橫梁施工，但縱橫梁施工完成后，碼頭面板下及碼頭前沿區域疏浚施工困難。為保證施工進度，在縱橫梁上鋪設鋼框架，使用履帶吊在鋼框架上進行挖砂、拋石及面板安裝等施工，極大加快了施工進度，保證了工程的順利履約。

1　工程概況

巴拿馬科隆港集裝箱碼頭位于巴拿馬共和國北部沿海科隆省巴拿馬運河大西洋出口處的科隆港區內，瀕臨利蒙（LIMON）灣的東側，緊鄰和黃碼頭和MIT碼頭，投資方為臺灣長榮集團。

碼頭為順岸式鋼管樁梁板碼頭，長320 m，標準斷面寬48 m，與現有二期碼頭相連，前沿水深為-15.5 m。鋼管樁直徑有φ700 mm、φ800 mm 和φ900 mm三種規格，樁基總數626根，上部為縱橫梁混凝土結構、預制面板及現澆面層，港池及航道疏浚115萬m3，其中碼頭下方18萬m3。碼頭典型斷面結構圖如圖1。

擬建碼頭區域部分處于陸上，施工時采用陸上施工工藝，將擬建碼頭區域回填砂形成陸地，進行陸上打樁及縱橫梁施工，快速展開工作面。但縱橫梁施工完成后，碼頭面板下及碼頭前沿疏浚施工難度增加，合理選擇工藝對項目順利履約起到關鍵作用。

2　挖砂工藝比選和確定

2.1門機配抽砂泵施工

碼頭縱橫梁施工完成后，利用軌道梁基礎上埋設預埋錨筋固定臨時鋼軌，安裝30 t門機并配大型抽砂泵用于抽砂施工，抽砂完成后進行拋石及面板安裝。抽砂時配水泵用于沖砂，抽砂效率較高，但遇泥層易堵管，效率低，且移動費時。利用門機進行拋石及面板安裝施工效率低。

圖1　碼頭典型斷面結構圖Fig.1　Typical cross section of wharf

2.2履帶吊配抓斗上鋼框架施工

采用履帶吊配3 m3抓斗在碼頭后方同步展開抓砂、拋石施工，移動方便，抓砂及拋石施工效率較高。綜合比較抽砂泵及履帶吊配抓斗工藝，后者的施工效率更有保證。但受履帶吊吊重的影響，現有100 t履帶吊無法進行前排單元格抓砂及拋石施工。巴拿馬當地大型吊機資源有限，租用更大型吊機從經濟性及施工工期等綜合考慮均不可行。為了解決現有履帶吊跨距不足的問題，考慮利用樁基承載能力[1]以及現有已施工完成的縱橫梁，在其上安裝施工鋼框架，使履帶吊在縱橫梁進行抓砂、拋石及面板安裝施工。100 t履帶吊的重量及施工荷載通過鋼框架傳遞到樁上，避免給縱橫梁混凝土帶來壓力，從而保證縱橫梁結構的安全。

通過比選，最終選定履帶吊配抓斗上鋼框架施工方法。

3　鋼框架使用

3.1鋼框架設計

3.1.1鋼框架組成

鋼框架主要由承重梁、行走梁和支腿三部分構成。每套施工平臺由3片鋼框架及8個支腿組成（見圖2），每個框架由2根行走梁及2根承重梁組成，承重梁梁長8.62 m，寬1.40 m，高0.90 m；行走梁長5.40 m，寬1.40 m，高0.70 m，承重梁和軌道梁頂面平齊，1片鋼框架重量約20 t（見圖3）。支腿采用30 mm×20 mm H型鋼進行加工，平面尺寸為1.5 m×1.4 m，接口采用滿焊形式[2]，內部加肋板。

圖2　鋼框架組裝示意圖Fig.2　Assembly of steel frame

圖3　鋼框架結構圖（使用時翻轉180°）Fig.3　Structural drawing of steel frame (Turn 180°during service)

3.1.2鋼框架受力計算

1）荷載情況

參考履帶吊參數，滿載時的最大接地比壓0.558 MPa[3]，均布在履帶的范圍內。考慮自重的重力分項系數取1.1，按照保守計算，承重梁和行走梁均按照70 cm高進行計算。

2）邊界條件

整個鋼框架在4個角的位置搭接鋼墩，搭接長度為1.31 m，框架與鋼墩之間建立接觸處理。

3）Ansys軟件計算

建立模型，使用Ansys軟件計算，最大等效應力為219 MPa。鋼框架采用20 mm厚Q235鋼板，抗拉或抗壓強度設計值為205 MPa，計算折算應力的強度設計值增大系數取1.1，則有219 MPa<205 MPa×1.1=225 MPa，可以滿足強度方面的要求[4]。

3.2鋼框架加工及使用

3.2.1鋼框架加工

鋼框架在現場進行加工，根據現場情況，每套框架加工3片。鋼框架加工完成后，首先在陸上進行承載力及穩定性試驗。在陸域平整場地安放框架支座，安裝2個鋼框架，利用回填土坡道使100 t履帶吊上鋼框架，經試驗框架整體穩定性良好，焊口未出現開焊現象。

3.2.2鋼框架安裝及移動

首先安裝支腿和2個框架，100 t履帶吊上框架，吊裝第3個鋼框架。鋼框架移動時，吊機先將支腿放好，然后駐位在框架最端部，吊起第1個框架，移動至最后安放。框架移動過程中需專門起重工指揮，避免吊距過大發生危險。

3.2.3履帶吊在鋼框架上施工

抓砂施工使用2臺100 t履帶吊，吊機在碼頭前沿施工，將所抓泥砂拋至碼頭前沿，由抓斗挖泥船輔助將泥砂倒運至拋泥區域。碼頭靠近后沿部分使用履帶吊配抓斗直接抓砂拋至碼頭后方區域，由自卸車運輸。拋石分項主要使用履帶吊配鋼絲網包進行施工。使用自卸車將塊石倒運至碼頭后方區域，挖掘機裝網包，在縱橫梁上1人進行指揮及測量水深。履帶吊在縱橫梁上主要進行前4排的拋石施工，后方區域使用履帶吊在碼頭后方區域進行拋填。

碼頭面板最大重量為20 t，根據履帶吊跨距及吊重曲線，確定合理的施工跨距。施工中，使用平板車將面板倒運至施工現場，在碼頭后沿站立1臺履帶吊安裝后沿面板，并且將前沿面板倒運至碼頭中部，前部框架上的履帶吊在前沿區域安裝。

4　實施效果及存在問題

4.1實施效果

該工藝改變了傳統施工方法，充分利用陸地施工高樁碼頭的樁基礎和縱橫梁，將鋼框架支承在樁頂結點上，履帶吊在鋼框架上移動作業，解決了用履帶吊進行碼頭面板下方挖泥、拋石及面板安裝的作業范圍覆蓋問題，提高了施工效率。

1）通過使用鋼框架，縱橫梁下方的鋼管樁承受上部荷載，有效解決了縱橫梁承載力不足問題。

2）履帶吊到縱橫梁上部后，施工范圍可以覆蓋整個碼頭，較好地解決了履帶吊施工跨距問題。

3）利用現有樁間距，鋼框架設計為拼裝式，移動簡單，提高了抓砂、拋石及面板安裝的施工效率，對工程順利交付起到了決定性的作用。

4.2存在問題及改進措施

施工過程中，由于履帶吊跨距加大，機械交叉作業頻繁，如何合理布置現場機械施工位置尤為關鍵，要嚴格計算履帶吊的吊重及跨距，確保施工安全。由于現場施工進度的要求，履帶吊在前方挖泥時無法將泥甩至碼頭后方陸域運走，需挖泥船協助進行疏浚，在今后類似的施工中可以將泥駁靠泊在縱橫梁邊上，抓斗直接將泥卸至泥駁內，以更好地提高施工效率，降低施工費用。

5　結語

利用移動式鋼框架使履帶吊在縱橫梁上進行施工，提高了碼頭面板下方挖泥、拋石及面板安裝施工效率，證明了履帶吊上縱橫梁施工可行性，節省了大型吊機或方駁吊機組等設備的投入，為項目帶來經濟效益。該工藝對于高樁碼頭上部結構施工等具有良好的借鑒意義。

[1]JTS 167-4—2012，港口工程樁基規范[S].

JTS 167-4—2012,Code for pile foundation of harbor engineering [S].

[2]GB 50661—2011，鋼結構焊接規范[S].

GB 50661—2011,Code for welding of steel structures[S].

[3]石朝陽，巫世晶，王永武，等.履帶式起重機最大接地比壓的一種簡化計算法[J].制冷空調與電力機械，2003，24（3）：61-64.

SHI Chao-yang,WU Shi-jing,WANG Yong-wu,et al.A simplified method for calculation of largest ground pressure of crawler cranes[J].RefrigerationAirConditioning&Electric Power Machinery,2003,24(3)：61-64.

[4]JTS 152—2012，水運工程鋼結構設計規范[S].

JTS 152—2012,Code for design of steel structures in port and waterway engineering[S].

Use of movable steel framework in construction of elevated pile wharf

WANG Xin1,DU Yan-wei2
（1.CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300461,China; 2.China Communications Construction Co.,Ltd.,Beijing 100088,China）

The normal construction methodology for an elevated pile wharf is to drive piles after the completion of dredging. However,at Phase III of Colon Container Terminal in Panama,the pile foundation,and beams and girders were built in the dry on land for the wharf and steel frames were erected on the beam joints over the piles,on which a crawler crane was used to continue the construction,overcoming such difficulties as soil cutting under wharf deck,rock placement and slab installation, thus improving the construction efficiency dramatically and soundly assuring the performance of the contract for the project.

elevated pile wharf;steel frame;sand grabbing;rip-raping

U656.113

B

2095-7874（2016）05-0062-03

10.7640/zggwjs201605015

2015-12-24

2016-03-01

王欣（1984— ），男，天津市人，碩士，工程師，港口航道與海岸工程專業。E-mail：wangx@ccccyhj.com