高樁碼頭棧橋水轉陸施工工藝優化

李景波 中交一航局第三工程有限公司

1.工程概況

1.1 工程簡介

該工程建設規模為：3萬噸級泊位1個，泊位長度235m。水工結構分為碼頭平臺和棧橋兩個部分。棧橋總長度891.5m，寬度10.5m，分為淺水段、平坡段和深水段。

1.2 主要工序及工程量

該棧橋工程主要包括以下四道施工工序：

淺水段樁基施工→平坡段和深水段樁基施工→上部結構混凝土現澆施工→預制構件安裝施工。

主要施工工程量見表1。

2.棧橋水轉陸施工工藝說明

2.1 水轉陸施工工藝總體說明

該工程地處浙江杭州灣內，該海域淺海部位分潮與半日分潮HM4/HM2比值為0.06，大于0.05；主要淺海分潮振幅和為0.29，大于0.20。因此工程海域屬正規半日淺海潮港類型，日不等現象較為明顯，既有高潮不等，亦有低潮不等，而且平均落潮歷時長于漲潮歷時。

該地區波浪特征以風成浪為主，其主風向及主波向為E向和SE向。根據分析計算，可能最大流速的極值表層為1.60 m/s，0.6H層為1.41m/s，底層為1.05m/s，垂線平均為1.47m/s。屬風浪急促且不穩定型。

根據該地區提供的(1976～1997年)熱帶風暴和臺風統計資料：＞8級風共發生34 次，其中7～8月發生25次。極大風速為31.7m／s。根據統計資料顯示，該地區每年受臺風影響1～2次，偶爾會增加到3～4次。屬臺風多發區域。

平坡段和深水段預制PHC樁沉樁施工因施工條件限制只能進行海上沉樁施工，無法由水轉陸。為減少潮汐、海上風浪等因素對該工程的施工影響，該工程主要從棧橋施工中其他三道工序上進行工藝改進。

2.2 淺水段樁基施工

（1）傳統施工工藝：通過臨時灌注樁平臺進行灌注樁施工，并通過水上拌合船進行混凝土澆筑。上部現澆材料及構件運輸均通過臨時碼頭轉運海上進行運輸。

（2）優化后工藝：依托于灌注樁平臺搭設鋼棧橋，將水上澆筑轉變為陸上澆筑，同時可作為臨時出運碼頭進行灌注樁及上部結構現澆材料的運輸。

為滿足施工使用需求，鋼棧橋使用壁厚δ=8mm的φ529mm鋼管作為平臺基礎立管，上部平臺采用工字鋼及貝雷片結構，設計承載力可達550kN，可同時承受來自罐車和泵車荷載。

2.3 上部結構現澆施工

（1）傳統施工工藝：利用方駁吊機將鋼抱箍安裝完成后，鋪設底模，通過運輸船運輸材料并完成海上鋼筋綁扎及模板支立作業，利用海上拌合船進行混凝土澆筑。

（2）優化后工藝：利用方駁吊機將鋼抱箍安裝完成后，利用前一跨施工平臺，搭設簡易人行便橋，貫通整個棧橋施工面，將水上施工面轉變為陸上施工面。通過人行便橋，進行人員及輕便物資的運輸，并為地泵鋪管提供通道。

表1 棧橋主要分項工程量統計表

在陸上進行棧橋上部結構鋼筋骨架的綁扎，綁扎完成后通過方駁吊機利用專用吊架進行海上鋼筋整體吊裝，再進行模板支立，最后通過地泵進行混凝土澆筑。

①人行便橋的使用。人行便橋總長20m。采用I25a工字鋼作為底部兩根支撐主梁及中間橫撐，采用A25圓鋼在橫撐間對角焊接進行斜拉加固，鋼便橋端部兩根立柱采用高1.2m的Ⅰ25a工字鋼，橋面采用鋼板網片進行滿鋪，兩側安裝高1.2m架管作為安全護欄進行防護。各排架樁帽底模安裝完畢后，采用100t方駁吊機將人行鋼便橋安裝在底模支撐型鋼上，人行橋間通過鋼絲繩進行拉固連成整體。

②鋼筋骨架的陸上綁扎及海上吊裝。棧橋單排架分為3個樁帽+1個帽梁和5個樁帽+1個帽梁兩種類型，因樁帽和帽梁相對尺寸相同，故陸上鋼筋綁扎定位架設計為5樁帽+1帽梁結構。

定位架底座和立桿上根據樁帽及帽梁配筋圖的鋼筋間距做好標記和定位構件焊接。鋼筋原材在預制場鋼筋加工區下料制作完成后倒運至綁扎現場，樁帽鋼筋骨架綁扎完畢后再進行上部帽梁鋼筋綁扎，由于樁帽鋼筋存在沿管樁外壁的貼合彎起鋼筋，為方便鋼筋骨架安裝和保護層調整，彎起鋼筋陸上暫不綁扎，待鋼筋骨架安裝完畢后在海上底模平臺上進行補綁。

鋼筋骨架陸上綁扎完畢后，通過100t方駁吊機進行吊運和安裝。起吊前將吊架上鋼絲繩掛至方駁吊機主鉤頭上，下鋼絲繩卡環連接至鋼筋骨架通長主筋節點處，準備就緒后將鋼筋骨架吊起運輸至排架處進行安裝，安裝時通過人工輔助進行保護層初步控制及粗定位安裝，安裝完畢后通過手拉葫蘆進行保護層二次調整及骨架正位調整。最后進行局部鋼筋補綁。

③上部結構混凝土的澆筑。通過人行便橋鋪設的地泵管，利用地泵進行上部結構混凝土澆筑施工。

2.4 梁板構件安裝施工

（1）傳統施工工藝：構件通過出運碼頭運輸至安裝位置后，通過200t起重船進行構件的安裝施工。

（2）優化后工藝：構件運輸至棧橋后方，利用120t架橋機進行棧橋構件的安裝施工。

3.水轉陸施工方案對比分析

本文主要從安全、進度、質量、成本四個方面就傳統施工工藝和優化后的工藝進行分析對比。

3.1 施工安全

由于該工程地處外海無掩護海域，施工全程受到海上風浪天氣情況影響，若采用傳統施工工藝進行施工，人員逃生通道不足，安全性較低；而優化后的工藝將海上施工作業面與陸地通過人行便橋聯通，構建穩定施工通道，提高施工安全性。將上部結構鋼筋由海上綁扎轉變為陸上綁扎后，減少了海上施工工作量，降低了安全事故發生的可能性。

3.2 工期進度

傳統施工工藝受海況影響較大，月可作業天數較少，施工效率較為低下；優化后的工藝受海況影響減小，月可作業天數增加，有效地提高了施工效率。根據該工程施工情況統計分析，該工程與原計劃相比，由7個月縮短至5個月。

3.3 整體質量

傳統施工工藝受海上作業條件限制，導致水上混凝土澆筑質量不高，起重船安裝構件精度低；優化后工藝通過陸上綁扎鋼筋骨架、海上吊裝的方式及地泵澆筑混凝土的作業方式，提高了上部結構整體施工質量。此外，利用架橋機安裝預制構件，安裝穩定性及精確性顯著提高。

3.4 經濟成本

傳統工藝海上大型施工船舶使用較多，船舶的調遣及租賃費用成本高。另一方面，因受施工效率影響，施工周期存在不確定性，加大了施工成本；優化后工藝海上大型施工船舶較少，降低了船機設備使用成本。而且由于施工效率的提高，在節省的工期同時也降低了人工使用成本。本項目與傳統工藝相比，節省成本約200萬元。

通過上述安全、進度、質量、成本四方面的對比分析可知，相較于傳統高樁碼頭施工工藝，優化后的工藝不管是在經濟效益層面還是在社會效益層面都有大幅度的提升，整體施工效果良好。

4.結束語

傳統高樁碼頭項目水上施工工藝已基本成熟，但從施工安全、進度、質量、成本四方面來考慮，仍有較大的改進空間。該高樁碼頭工程經現場實地考察，周邊船機設備市場分析后，對傳統水上施工工藝進行了優化，完成了棧橋結構水轉陸施工工藝的優化，縮短了整體工期，降低了施工成本，提高了施工質量，確保了施工的安全性，為后續同類型高樁碼頭施工提供依據。