海港深水碼頭結構方案設計及關鍵施工工序分析

楊 冬

(哈爾濱市雙城區農村公路管理站，黑龍江 雙城 150100)

1 工程概況

工程擬建地址：南部沿海某縣，設計水位：最低潮面起算(理論)。極端高低水位分別為(50 年一遇)：3.12 m，-0.16 m。設計高低水位分別為1.87 m，0.3 m。乘潮水位： 0.6 m。

根據地質勘探報告，工程區沒有影響地質穩定的不良現象，地質相對穩定。

2 結構方案設計

(1)工作平臺

平臺長40 m寬30 m，頂面標高11.5 m。設 4 個變型沉箱，沉箱整體結構在預制廠一次完成，內設9根高強鋼管(直徑Φ1 200 mm)，鋼管之間用高強鋼管水平撐(直徑Φ1 000 mm)焊接，且鋼管申入箱底。變型沉箱底部底板厚度為 2.5 m，伸入沉箱的立柱底部焊接及立柱外緣設加固剪力鍵，以確保立柱與底板連接的牢固性。上部墩臺用現澆方式，設計厚度為2.5 m。為增加沉箱穩定性，在箱內加入砂料，并用混合倒濾層和水下混凝土封頂，以防止砂子被海浪打走。

(2)靠船墩

靠船墩設 1 個變型沉箱，變型沉箱類型同平臺沉箱。靠船墩長18 m寬16 m，頂面標高9 m，上部墩臺結構厚 2.5 m，采用現澆方式。同樣為增加沉箱穩定性，在箱內填入砂料，并用混合倒濾層和水下混凝土封頂。

(3)系纜墩

系纜墩設 1 個變型沉箱，沉箱同平臺沉箱，但內設鋼管柱體由9根減至6根。系纜墩長18 m寬12 m，頂面標高9 m，上部墩臺結構厚2.5 m，采用現澆方式。同樣為增加沉箱穩定性，在箱內填入砂料，并用混合倒濾層和水下混凝土封頂。

(4) 引橋墩

每個引橋墩設 1 個變型沉箱，沉箱同系纜墩沉箱。引橋墩長18 m寬12 m，頂面標高11.5 m，上部墩臺結構厚2.5 m，采用現澆方式。同樣為增加沉箱穩定性，在箱內填入砂料，并用混合倒濾層和水下混凝土封頂。

3 關鍵施工工序分析

3.1 施工特點

深水碼頭具有結構種類多，工程量大的特點；再加上施工環境惡劣，地質條件復雜，這將大大增加施工難度。同時，預制樁基-重力式復合結構需要較大場地，以及沉箱安裝的難度非常大。這就對施工人員，船機的組織協調提出了很高的要求。

3.2 總體布置

深水碼頭的建設對于施工依托的交通、通信都可以滿足，場地方面則要加大預制場地。還需大型船機來安裝沉箱。其他還需交通船機、挖泥船、定位船等。

根據深水碼頭的建設特點，應遵循因地制宜、安全、經濟、利于生產、確保工期、利于環境保護的原則，進行資源、場地的合理分配。

3.3 施工順序

由于復合結構的施工內容復雜，難度大，應該合理的進行組織施工。總體的施工順序和工藝流程如下：

準備→樁基→沉箱預制→地基施工→基床拋石、夯實、整平→半潛駁出運復合結構，配合大型浮吊進行安放→沉箱內回填砂、封頂(沉箱間空腔澆筑水下混凝土)→澆筑鋼管立柱內樁芯混凝土→鋼管主體頂部承臺鋼筋混凝土澆筑→附屬設施安裝。

3.4 施工關鍵工序處理

(1)基槽開挖

基槽開挖應開挖至設計深度和寬度。基槽開挖采用大型抓斗挖泥船+方駁的施工方案。利用 RTK 測量設備對開挖區域進行標識，并放定位樁固定船舶。船舶定位后，由挖斗挖泥至運輸船上，滿載后運輸至指定區域卸載。需炸礁處，由炸礁船進行炸礁，挖斗配合清礁。

施工流程：抓斗船進場→調試→施工交底→開挖→泥駁裝載、拋泥→測量驗收根據設計邊坡，邊坡施工采取矩形法施工，下超上欠，利用自然塌坡達到設計邊坡。船舶施工時應保證施工精度，以避免廢方工程量。

(2)基床拋石

基槽驗收合格后，立即進入到基床拋石，以防淤泥回填。若回淤沉積物含水率ω<150%或重度大于12.6 kN/m3且厚度大于0.3 m時，則應清淤后再拋石。

拋石后進行碎石補填，采用水上拋石法，拋石前需試拋，并分析水流對拋石的影響。拋填時勤打水陀，對照水位進行拋填厚度控制，保證施工質量。并派專業潛水員進行探測修整拋填面，以便及時補拋。

(3)基床夯實

由于水位深，基床厚度大，所以采用水下爆夯的方法較為合理，并進行爆夯設計，以保證基床承載力。

(4)基床整平

為滿足基床頂面高差限制要求，最好采用機械化整平技術。

為鋼筋安裝，支模板，拆模板和鋼管柱體安放等工序，在沉箱預制臺座設置大型龍門吊或者在兩側分別設置移動式塔吊。

(5)復合結構出運

復合結構出運一般采用溜放滑道的方法，如果量基本統一，也可采用氣囊出運方式，其原理就是把氣囊放在需要移動的變型沉箱底板下面，氣囊充氣后將復合結構頂升，利用牽引機拉動復合結構，使氣囊滾動，從而實現復合結構水平移動的目的。復合結構運輸的作業條件，一般在小于6級風，波高小于1 m的情況下進行。且在運輸前用小艇試水，較淺出應做好相應標記，吊運過程中應注意壁面刮擦破壞鋼管柱體的表明防腐涂層。

(6)復合結構安放

復合結構到場后，半潛駁壓水下潛，復合結構起浮，配合船吊進行起吊安裝。安裝前，必須進行基床檢查，確定基床無異物，完好無損后，方可進行安裝工作。安裝時，不宜選擇風浪較大的天氣，定位必須精確。安裝采用方駁定位，出駁前需保證變形沉箱穩定，并確認是否達到計算吃水線，保證復合結構基本水平，靠住定位方駁，等待安裝。

(7)鋼管柱內樁芯混凝土澆筑

待復合結構和沉箱施工完成后，便可搭建施工作業平臺，放鋼筋籠。

(8)上部承臺施工

與傳統高樁承臺式結構碼頭的施工一致。部分鋼筋采用陸上加工，完成后運輸至指定區域，利用吊機轉運至施工平臺上，現場人工進行綁扎。混凝土的供應使用攪拌船進行泵送澆筑。預制部分的鋼筋混凝土，待預制完成后，且達到設計要求后，在具備安裝條件后，由運輸船運至施工位置，通過起重船進行安裝。

[1] 中華人民共和國交通運輸部.港口與航道水文規范.(JTS 145-2015)[S].北京:人民交通出版社，2015.

[2] 中華人民共和國交通運輸部.港口工程荷載規范(JTS 144-1-2010)[S].北京:人民交通出版社，2010.

[3] 王翔，孫克俐，王東凱，等.開敞式碼頭船舶系纜力數值分析[J].港工技術,2012，(8):25-27.