外海無掩護深水孤立墩碼頭施工關鍵技術

崔海濤　張科升　韓斌武

摘要：本文結合大連液化天然氣項目碼頭工程，對外海無掩護深水孤立墩式碼頭施工中的基礎挖泥、渣礁、拋石、整平以及上部結構施工的關鍵技術進行總結和闡述，以期對類似工程項目的設計和施工提供借鑒和幫助。

關鍵詞：外海無掩護；孤立墩；碼頭；施工

中圖分類號：U655.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-7973（2016）03-0068-02

1工程概況

本工程主要包括液化天然氣專用泊位一個，引橋一座，火炬棧橋一座及海水排出管。其中碼頭泊位包括3大區，分別是系纜墩、靠船墩、工作平臺。

2施工關鍵技術

2.1基礎挖泥、炸礁

首先利用抓斗式挖泥船將各墩基礎頂層覆蓋淤泥清除，然后根據設計對基槽的具體要求，按照規范規定的方式，確定炸礁參數和成孔深度、孔距及單位耗藥量。由于水深和水流均較大，普通鉆爆船套管無法準確定位，因此施工時對炸礁船進行了改造。炸礁完成后采用挖泥船進行清碴至設計標高。

2.2基床拋石

施工中作業船舶均采用GPS全球定位系統根據已建立的相對坐標控制系統進行測量定位，采用方駁加挖掘機進行基床拋石，施工區域水流為東西流，漲潮西流，退潮東流，定位位置根據水流流向和流速確定，拋石方駁順流駐位。在拋石完畢后，采用GPS定位，測量水砣進行拋石驗收，并采用SDH-13D型水深測深儀進行檢查驗收，主要是檢查有無高點。

2.3基床整平

整平總體分為3個階段，第一階段進行基床整體檢查，查看有無高點，并對順道與基床間空隙進行填充，第二階段進行粗平，采用方駁裝15cm左右的地瓜石，利用反鏟挖掘機根據潛水員水下指令進行供料，粗平后復測順道，第三階段為細平，石料采用6-9cm二片石。

2.4沉箱拖運安裝

（1）定位方駁駐位：因本工程施工水域水流速度較大，沉箱安裝時，需定位方駁輔助定位，定位方駁駐位于上流，與水流方向垂直，根據水流阻力計算，按本區域最大流速考慮0.85m/s，此時水流阻力為9t左右，定位方駁錨機拖帶力必須在10t以上；帶在定位方駁與沉箱間纜繩選用φ80聚丙綸（破斷力為51.7t）。根據對流速資料的分析，沉箱安裝工作選擇在最低潮或漲潮時，水位在+2m～+3m之間進行，此時，流速小于0.5m/s。

（2）沉箱拖靠定位方駁：沉箱利用兩艘拖輪浮拖至安裝現場，幫靠至定位方駁上，采用兩條φ80聚丙綸纜繩與方駁交叉連接。

（3）200t起重船駐位：沉箱與定位方駁間連接完畢后，200t起重船駐位于水流下流，前纜帶于安裝好的沉箱上或下錨，后纜下錨，并帶兩口纜于沉箱上。安裝時調節方向，吊船在沉箱安裝過程中應保持50t左右吊力，測量利用GPS及全站儀控制沉箱安裝軸線及中心線。待沉箱落于基床后，停止壓水，如果安裝位置不滿足規范要求，通知200t起重船起鉤至100t，通過沉箱偏移規律，通過200t起重船變幅或移位調整沉箱位置。待沉箱位置滿足要求后，200t起重船緩慢落鉤，沉箱落穩后再次進行位置測量，符合要求后進行箱內壓水，不符合要求，再次起鉤安裝。

2.5塊體預制

本工程上部設計塊體217塊，其中根據重量需要700t起重船安裝的103塊，需要200t起重船安裝的114塊，但考慮到一個安裝批次中既有需要700t安裝塊體又有200t吊船安裝塊體，如果同時調遣兩組船到現場或全部用700t吊船安裝，會有較大的成本浪費，因此在塊體預制前，根據每個墩塊體的重量及起重船情況進行優化，將小塊合并為大塊，或將重量超出起重船起重能力的塊體，預留標高或坑槽，以減少重量，引橋上面板則大板分成小板，控制塊體重量在25t左右，采用50t汽車吊進行陸上安裝。

2.6預制塊體安裝

塊體安裝前，利用水準儀精確測量沉箱外隔墻頂標高，根據測量數據確定沉箱頂墊層標高，并在沉箱內外隔墻及倉格上施放標高控制點，以保證墊層的平整度，并根據塊體安裝位置，在塊體一側預埋擋塊，為安裝時提供方便。

采用全站儀利用塊體安裝坐標布設安裝基線，起重人員根據基線吊安相應的塊體，塊體安裝完成后，底腳根據測量基線檢查，頂口利用全站儀校核檢查。

二層塊體安裝前一層塊體頂面必須進行找平處理，保證塊體間接觸緊密，并預留擋塊，安裝方法相同。

2.7上部現澆砼

砼澆筑前對模板、支架、鋼筋和預埋件位置進行檢查驗收，驗收合格后，利用水上砼拌和船或地泵進行澆筑；澆筑時，注意分層、均勻下灰、連續澆筑，由于受澆注設備限制，砼坍落度較大，施TA砼頂面，必須將表面浮漿刮掉，進行二次振搗二次抹面，并根據情況適當均勻撒一些碎石，減少頂面松頂及裂紋。對于永久暴露在外的砼表面采取拉毛處理，對于澆注完成后覆蓋的砼表面，采取木抹搓平處理。

對于一次性澆注砼方量較大的結構，如平臺墩現澆砼設計一層砼方量570m3，綜合考慮拌合船及地泵的施工能力，采取分段施工措施，保證一次砼澆注量不超過300m³。

2.8碼頭鋼棧橋倒運安裝

利用千斤頂將鋼橋頂起，然后利用叉車將平移車放入梁底，千斤頂卸勁鋼橋落在平移車上，通過牽引車將鋼橋拖至碼頭前沿200t起重船吊距范圍內，200t起重船起吊裝駁，方駁采用1500t方駁，有效使用面積為55×11m，每駁裝2榀運至現場。

現場鋼橋安裝采用700t吊船起吊安裝，安裝前測量人員測量兩個支座的實際位置情況，施工員根據實際位置情況指揮起重工采用不同厚度木楔進行做縫，施工準備就緒，起重工指揮起重船緩慢靠近安裝位置，待鉤頭位于安裝軸線正上方后落鉤，距離支座30cm時停止落鉤，精確調整鋼橋位置然后通知吊船迅速落鉤進入支座槽內，然后緩緩落在鋼橋橡膠盆式支座上。

3施工經驗與教訓

（1）深水開敞重力墩式碼頭引入地泵、塔吊及施工便橋技術，減少水上方駁支拆模板、拌合船澆注砼，變水上施工為陸上施工是非常必要的。

（2）上部結構施工中必須針對圖紙、現場實際及現有船機配置，優化設計，將小塊合并成大塊，水上現澆改為陸上預制，以及在不影響結構安全的情況下改變塊體或現澆砼的形狀，方便施工。

（3）三維建模有助于技術人員進行模板設計、計算該結構的質量特征等，值得推廣，在模板設計和改制過程中，應盡量多地考慮模板的周轉通用問題，優先設計組合片式鋼模板，以減少模板用鋼量。

（4）在模板設計時要充分考慮外伸鋼筋或預埋件與模板肋帶間的沖突問題，并將模板支立加固方案確定后再進行模板設計制作，盡量避免現場開孔、修改模板或調整外伸筋。

（5）海上拌合船澆注的大塌落度鋼筋砼面層施工工藝仍需要提高，雖然面層表面進行了割縫處理，但在系靠纜墩面層表面仍出現了不規則的裂紋，影響觀感質量。

（6）施工時必須通盤考慮各施工工藝，不能頭痛醫頭腳痛醫腳，上道工序必須考慮下道工序如何施工，下層施工必須考慮上層怎么施工，這樣才能保證在施工時在施工時預埋螺栓等預埋件以保證下道施工方便。如一層塊體安裝前，利用水準儀精確測量沉箱外隔墻頂標高，根據測量數據確定沉箱頂墊層標高，并在沉箱內外隔墻及倉格上施放標高控制點，以保證墊層的平整度，并根據塊體安裝位置，在塊體一側預埋擋塊，為安裝時提供方便。二層塊體安裝前一層塊體頂面進行找平處理，保證塊體間接觸緊密，并預留擋塊，為二層塊體安裝提供方便。

（7）施工中引進新材料、新設備的力度還不是很大，如鑿毛工作量較大，且預制塊體外伸鋼筋較多，全部采用人工電鎬鑿毛，并將鋼筋鑿出調直，費工費時，再有類似工程應引進收口網免拆模板，在滿布插筋的位置用作模板，有很大的使用優勢。

（8）預制塊體較多，吊裝應首先考慮采用倒丁字吊桿（俗稱馬腿）的方法或其他免吊環的吊裝方法，以減少吊環、吊耳的用鋼量。