敞開式海域懸挑胸墻施工技術

廖金和 中交第三航務工程局有限公司廈門分公司

1.工程概況

阿爾及利亞Bethioua港礦業碼頭工程位于地中海南岸的阿爾澤海灣內，處敞開式海域。碼頭主體采用圓桶形沉箱結構，長度360m，設計靠泊能力15萬噸級，由54件圓桶形沉箱雙排布置形成。本工程碼頭胸墻的施工具有如下特點：

（1）處敞開式海域、施工海域潮差小。施工區域處敞開式海域，一年之中，冬、春季節為季風期，浪高常在1.0 m以上，最大浪高超過4.0m，平均每月浪高低于1.0m的天數不足10d；夏、秋季節海況稍好，但也常有大浪天氣發生。海平面常水位標高為+0.30m，胸墻底標高為+0.80m，胸墻底面與海平面平均距離僅為0.50m左右，且施工海域潮差小，多數情況下，高潮位與低潮位相差僅約0.30m左右，胸墻施工無法乘潮進行。

（2）相鄰兩沉箱間存在空腔.因沉箱為圓桶形結構，沉箱安裝完成后，相鄰兩沉箱間存在空腔，其上部胸墻結構存在大面積懸挑部分。

2.施工方案

2.1 方案介紹

基于本工程碼頭胸墻的結構特點及施工環境，碼頭胸墻施工方案應能良好的解決懸挑部分胸墻模板的固定安裝及模板抗浪能力等問題。而預制、安裝蓋板與現澆結合的施工工藝，良好的解決了上述問題。預制、安裝蓋板與現澆結合的施工工藝，是將碼頭胸墻在高度上，劃分為兩部分：底部一定高度范圍內，采用預制、安裝鋼筋混凝土蓋板的形式；蓋板以上部分采用現澆形式。此方案的主要優點為：

（1）預制混凝土蓋板安裝完成后，兩沉箱間空腔被封閉，蓋板自身即作為現澆部分胸墻的底模，因其自重較大，抗浪能力強，很好地解決了懸挑式胸墻模板安裝固定困難和抗浪能力等問題。

（2）蓋板安裝完成后，胸墻現澆部分起始標高提高，現澆施工作業面與海平面距離加大，胸墻施工作業對波浪適應性增強，在非惡劣天氣情況下，均可正常施工，胸墻施工可作業天數可大幅增加。

（3）碼頭最終線型可通過現澆段進行調整，蓋板安裝方案不會影響碼頭外觀質量。

2.2 方案設計

（1）蓋板尺寸設計。蓋板尺寸設計需綜合考慮結構安全、蓋板安裝、設備起重能力等因素。蓋板設計長、寬尺寸為15.90m、4.90m，較碼頭胸墻尺寸略小，利于蓋板安裝施工；蓋板設計厚度應在保證結構自身受力要求的前提下盡量減小，控制蓋板自重，以降低蓋板吊裝施工難度，本工程蓋板設計厚度為1.20m，自重約為190T。

（2）預留孔設計。本工程胸墻為懸挑結構，胸墻除靠自重穩定外，還需與沉箱外露鋼筋進行錨固，以抵抗波浪浮托力。且碼頭橡膠護舷的安裝位置也在蓋板的高度范圍內。因此，蓋板設計時需在合適位置預留槽口，以滿足蓋板與沉箱間錨固力需求，及橡膠護舷等碼頭設施的安裝需求。

為滿足胸墻錨固力及橡膠護舷安裝需求，在預制蓋板前端及兩側，預留3處槽口：前端槽口兼顧錨固槽口及橡膠護舷安裝槽口，在蓋板安裝完成后進行現澆施工，護舷安裝位置可在現澆施工時進行調整，可保證橡膠護舷的正確安裝；兩側預留槽口，在蓋板安裝完成后與胸墻后側現澆翼板形成3點式錨固，可滿足錨固力要求。蓋板底部與沉箱壁接觸位置設置梯形凹槽，起抗滑、鑲固作用，凹槽深度0.30m，底寬0.80m，較沉箱壁的寬度大0.30m，目的為使得蓋板安裝時可相對于沉箱壁進行移動，以調整蓋板前沿線位置。具體見圖1。

3.方案實施

3.1 蓋板預制

圖1 預制蓋板設計圖（mm）

蓋板使用起重船進行吊運、安裝，蓋板預制場及堆存場地，應直接設置于起重船作業半徑范圍內，使得模位置進行調整；碼頭面標高通過在模板支架平臺上，支墊厚薄不一的木板進行調整，最終達到設計要求的前沿線位置及標高。

（2）混凝土澆筑。因蓋板安裝在沉箱上時，兩側處于懸挑狀態，混凝土澆筑過程為使得蓋板處于均衡受力狀態，宜依照如下順序進行：澆筑施工由蓋板中部開始，而后依次由中央向兩側對稱進行澆筑，使蓋板上部混凝土在澆筑過程中，對蓋板的壓載均衡進行。蓋板預制完成后，可直接進行吊運、安裝；蓋板在專用臺座上進行預制，蓋板底部凹槽通過在臺座底板上設置凸臺形成，凸臺兩側裹附泡沫板或其他柔性材料，目的為減小蓋板起吊時與底板的附著力，利于蓋板起吊，同時也可防止臺座破壞；蓋板預制時，提前預埋上部現澆部分施工所需使用到的預埋件、預留孔等。

3.2 蓋板起吊、寄存、安裝

3.2.1 吊點布置

蓋板吊環采用φ35m m圓鋼制作，圓鋼材質采用SJR 275型鋼材（抗拉強度430MPa～580MPa），單根吊環圓鋼可承受拉應力最小值為413.5kN。蓋板自重約1900kN，取2.5倍安全系數驗算，即吊環數量=（1900×2.5）/413.5=11.49，取整為12個。因此，布置4處吊點，每處吊點由3根φ35mm圓鋼并排拼接，可滿足蓋板吊裝受力需求。

因蓋板形狀不規則，吊點布置時，首先需確定蓋板重心線位置。蓋板重心線需先求出蓋板質心，通過蓋板質心，且平行于蓋板縱、橫向軸線的，即為蓋板的重心線。吊點沿蓋板重心線兩側對稱布置。

3.2.2 蓋板吊運

蓋板吊運及安裝使用500 T 級“三航起11”固定拔桿式起重船。蓋板理論重量約為190T，因蓋板混凝土與預制臺座存在粘附力，蓋板離開臺座時的實際起重吊力將超過190T。蓋板起吊應遵循如下操作方法：（1）起吊鋼絲繩達到受力狀態后，觀察4處吊點是否同時受力，未同時受力時，及時進行調整；（2）起吊應緩慢進行，當起重船吊力接近或達到190T時，停鉤，觀察蓋板狀態；（3）若蓋板未脫離臺座底板，繼續緩慢起鉤，按每增加5T吊力，停鉤1min的操作方法，直至蓋板成功脫離臺座底板。

3.2.3 蓋板安裝

蓋板安裝采用500T級起重船，GPS（RTK）定位；考慮到蓋板的安裝精度難以滿足碼頭前沿線的線型要求，安裝時，蓋板前沿線可較碼頭設計前沿線后移5cm～10cm，碼頭前沿線型通過現澆段進行調整，以保證碼頭前沿線平順、美觀。

3.3 胸墻現澆部分施工

（1）模板安裝。蓋板安裝完成后，兩沉箱間空腔封閉，胸墻現澆施工起始標高由+0.80m提高至+2.00m，施工作業面與常水位距離由0.50m增加至1.70m，非惡劣天氣條件下，模板的安裝工作均可正常進行。蓋板自身即作為現澆部分胸墻的底模，胸墻前后模、側模，利用蓋板預制時已設置的預留孔、預埋件進行安裝固定。碼頭前沿線通過胸墻前

4.建議及改進

預制蓋板在正常工況條件下，可視為簡支梁結構，其頂部不會承受過大拉應力。但蓋板在如：脫離臺座瞬間；安裝時隨起重船上下起伏；安裝完成后，未錨固前受大浪沖擊等工況條件下，因重力加速度或震動等原因，會使蓋板跨中頂部承受的拉應力增大。而蓋板跨中因預留護舷安裝槽口原因，截面積變小，為結構最薄弱點。在本工程的施工過程，曾因為上述一種或多種因素疊加，造成少數蓋板頂部產生裂縫。

因此，蓋板模型內力計算時，應充分考慮蓋板在施工期全過程可能出現的各類工況條件，蓋板頂部跨中薄弱位置的配筋應適當加強，并增加彎起鋼筋的配置，以增強結構薄弱位置的抗拉及抗剪切破壞能力，防止裂縫等情況發生。

5.結束語

阿爾及利亞Bethioua港礦業碼頭胸墻的施工，通過預制、安裝蓋板與現澆相結合的施工工藝，良好的解決了敞開式海域、大風浪施工環境下，懸挑式胸墻施工的難題。同時也提高了碼頭胸墻的施工質量及施工進度，獲得了良好的社會和經濟效益，對類似工程的施工具有一定的借鑒意義。