莆田港東吳港區羅嶼作業區9號和10號泊位防風網工程施工工藝及設計優化

楊金 福建省羅嶼港口開發有限公司

1.工程概況

莆田港東吳港區羅嶼作業區9號和10號泊位工程位于湄洲灣北岸東埔鎮羅嶼島,其中，9號泊位建設一個30萬噸級鐵礦石接卸泊位（水工結構按靠泊40萬噸船舶設計）；10號泊位建設一個10萬噸級散貨泊位。設計年通過能力1600萬噸。為了降低碼頭和堆場的粉塵污染排放量，保證港區及周邊空氣環境質量，需在堆場周邊建設防風網以降低堆場內風速，消減作業現場及港區周邊區域的粉塵擴散量。

羅嶼作業區9號和10號泊位防風網沿堆場四周布置,全長3850m，高17m。基礎類型為條形基礎，混凝土澆筑量31322m3。結構類型為鋼排架,其中上部鋼結構H型鋼1512.85t，熱軋無縫鋼管1219.924t。防風網片采用1.2mm冷軋板，沖孔成型后熱鍍鋅，板型為蝶形板，標準板寬0.6m，安裝面積約59000m2。

該防風網工程為碼頭后期實施項目具有交叉作業多，地下管網復雜，施工空間受限，跨路跨障礙物多等難點。同時該工程地位于臺風多發區且受東北季風影響，鋼結構吊裝作業安全質量管控難度大。

圖1 基礎結構斷面圖

2.主要施工工藝

本防風網工程主要施工項目有基礎工程、鋼結構加工及制作、鋼結構及防風網網片安裝。

2.1 基礎工程施工

防風網工程的基礎結構形式為條形基礎，寬度為6.5m，按設計要求分段施工，標準分段基礎長38.75m，分段基礎沉降縫采用浸瀝青板填充。通過預埋地腳螺栓使防風網鋼結構與基礎有效錨固連接。本基礎結構斷面圖見圖1。其主要工藝流程如下：定位放線→基槽開挖平整→基礎墊層澆筑→基礎鋼筋綁扎→基礎模板安裝→基礎混凝土分層澆筑→預埋地腳螺栓→柱子模板安裝→柱子混凝土澆筑→基礎防腐→坎墻砌筑→基礎回填。

條形基礎混凝土澆筑，以基礎伸縮縫位置為一個單位（標準段38.75m），每單位混凝土澆筑量大，為保證混凝土澆筑質量及混凝土抹面工序順利銜接，分三層澆筑基礎混凝土。首先澆筑第一層330mm，再澆筑第二層至660mm，最后澆筑第三層至1000mm。基礎混凝土澆筑完成達到強度后，再澆筑長短柱。

受混凝土澆筑震動，和基礎內鋼筋交叉的影響，難以固定安裝地腳螺栓。其安裝固定精度及質量決定后續調整工作量及鋼結構與基礎連接的可靠性，是基礎工程質量控制最需要著重關注的。為保證安裝精度，地腳螺栓采用模板固定支架法進行固定。其施工方法如下：

（1）固定支架制作：預先采用槽鋼制作地腳螺栓固定支架，固定支架的寬度與基礎短柱的寬度一致，固定支架不與基礎模版體系聯系，固定支架的高度高出基礎面250mm。

（2）預埋地腳螺栓：在預制的定位法蘭盤上固定地腳螺栓，將法蘭盤、固定支架的中心軸線調整至與基礎中心軸線一致。地腳螺栓的位置、標高測定后，將定位法蘭盤與固定支架電焊固定（如圖2所示）。將黃油抹在地腳螺栓螺紋處，并裹上塑料膜，扎上細鐵絲。

（3）澆筑混凝土（如圖3所示）：澆筑時防止振動棒與螺栓碰撞并隨時觀察和測量模板、支架固定、螺栓的位置情況，一旦發生位移、變形，必須馬上停止澆筑并進行調整、復位。

2.2 鋼結構加工及制作

鋼結構包含H型鋼立柱、無縫鋼管立柱、腹管、撐管、系桿、剪刀撐，材質為Q235B鋼。其標準段鋼結構如圖4：標準段A軸采用（ZG-1）H型鋼直立柱，B軸采用（ZG-2）和（ZG-3）無縫鋼管焊接斜立柱。B軸鋼立柱在A軸鋼立柱頂上方往下1米處銜接，A-B軸之間的連接采用腹管（FG-1～3）焊接；非支撐處、非變形縫處A軸（B軸）兩個立柱間采用（CG-1）撐管螺栓連接；支撐處A軸（B軸）兩個立柱間除了安裝撐管外，立柱間另加裝剪刀撐（ZC）；變形縫處A軸（B軸）兩個立柱間采用系桿（XG）螺栓連接。非標準段鋼結構（如跨道路、跨廊道、跨電力線路等），其跨越桁架與立柱之間采用螺栓連接，桁架的長度和高度取決于各跨越段情況而定。

本工程的鋼結構材質為Q235B。鋼結構材料進場前需檢驗合格并組織專人驗收。驗收合格后，將材料按品類、規格堆放整齊并做好標志。

圖2 地腳預埋螺栓固定

圖3 基礎柱子現場澆注

圖4 標準段鋼結構立面圖

鋼結構制作工藝采用單榀平臺上組裝法。具體制作加工流程如下：放樣下料→切割矯正→組裝焊接→酸洗鍍鋅→出場運輸→拼裝熱噴鋅。

（1）放樣下料和切割矯正。鋼構件加工前，按設計施工圖標注的尺寸，在樣臺上以1：1比例放出實樣。放好的實樣經施工技術、質檢人員嚴格檢查驗收合格后，方可開始樣板及樣桿的制作。樣板和樣桿是下料、彎制、制孔等加工的依據。樣板上必須清晰地標注好圖號、零件號，到工程結束為止，放樣的鋼尺一經檢驗不得更換。放樣下料必須根據工藝要求預留制作和安裝時的切割、焊接、刨邊等加工余量。

切割構件時，要檢查氣源火焰是否正常。切割完成后，將構件表面的飛濺物殘渣清楚干凈同時打磨光滑。檢查切割完成的構件，使用冷矯正和冷彎曲的加工工藝針對尺寸和形狀與樣板不符的構件進行再加工。加工修正后鋼材表面不能存在明顯的凹面損傷。加工矯正成型的構件按照編碼規整碼放。

（2）組裝焊接。部件在經過拼裝、焊接、矯正工作后開始構件的組合拼裝。根據結構形式、焊接方法與焊接順序等因素計劃好組合拼裝的順序。組合拼裝構件連接處的表面和焊縫每邊50mm范圍內的毛刺、鐵銹等都必須清潔干凈。同時為了降低變形的可能，先小件拼接組焊、矯正，再開始大件的組合安裝工作。結構組裝采用鐵楔夾具將兩個零件定位夾緊焊接。

（3）酸洗鍍鋅。組裝成型的鋼構件進行鍍鋅處理時需酸洗處理以去處表面油污和銹漬。構件現場拼接處應涂刷瀝青漆，以便現場除漆焊接。酸洗處理后的構件進入鍍鋅廠鍍鋅。受鍍鋅廠鍍槽長度限制，鋼構需分節鍍鋅。鍍鋅后的構件表面應連續平整光滑且不得存在漏鍍或者露鐵等缺陷。鍍件的鋅層應該和基本金屬結合牢固保持有效的附著強度，在進行錘擊測試之后不發生脫落或凸起等情況。

（4）出場運輸和拼裝熱噴鋅。鍍鋅鋼構件冷卻后出廠，在運輸過程中應對鍍鋅件進行成品保護防止運輸過程造成磨損。鋼構件運輸至現場按要求堆放后,對分節鋼構件拼接焊口區進行除漆并拼裝焊接。鋼構件焊接完成后抽樣開展焊縫無損探傷檢測，并進行熱噴鍍封閉防腐處理。拼裝熱噴后鋼構件經監理單位驗收合格后可進入下一道安裝工序。

2.3 鋼結構及防風網片安裝

防風網鋼結構按工序要求先后開展鋼構件立柱、系桿、剪刀撐及防風網片安裝。其主要施工工藝流程如下：基礎軸線標高復測→吊機就位→立柱初吊安裝→立柱調整定位→立柱柱腳焊接固定→地腳螺栓均勻擰緊→底板空隙二次灌漿→系桿及剪刀撐安裝→防風網片安裝→驗收。

圖5 鋼構立柱現場安裝圖

圖6 鋼構立柱定位調整圖

（1）鋼構件立柱安裝。本工程標準段鋼構件立柱長17m，單榀重2t，特殊段鋼構件立柱長17m，單榀重量9.7t。根據起重計算分析，標準段的立柱采用25t的汽車起重機進行吊裝，特殊段的立柱采用50t的汽車起重機進行吊裝，吊裝用具選用極限工作荷載為20t的合成纖維吊裝帶。根據鋼構件立柱的立柱尺寸、立柱形狀、同時考慮吊機的起重性能，將吊點設置在直立柱與斜立柱連接處，柱身較垂直且容易校正對線。

鋼構件立柱安裝前，需對基礎的平面位置、標高、軸線、間距等進行復核測量。復核測量合格后，將縱橫十字線標注刻畫在基礎表面上。基礎標高的調整數值根據立柱的實際長度和柱底的平整度確定。為便于立柱安裝調整，需預先在柱底板下的地腳螺栓上安裝調整螺母，將調整螺母上表面的標高調整至柱底板標高齊平。立柱安裝前，在立柱柱身的四個面標出中心線。安裝立柱時，起重機緩慢下落立柱，利用固定在立柱兩側的斜掛纜風繩輔助調整,確保立柱面的中心線與基礎上劃出的縱橫十字線能夠對準重合，對準重合后將柱腳和柱底板焊接臨時固定。通過架設在立柱的縱橫十字線的延長線上的全站儀開始對垂直度的測量，再通過調整立柱底板上下的螺母調整校正立柱的垂直度和標高。調整校正完成后，焊接柱腳加勁板。然后松開纜風繩再一次進行復校調整，復校調整后將螺母均勻擰緊，立柱安成。相鄰兩根立柱校正安裝完成后，通過安裝連接系桿來提升相鄰立柱整體連接的剛性，防止風力作用變形。立柱安裝完成后，柱子底板下面的空隙用高強無收縮砂漿二次灌漿密實。具體立柱安裝及定位調整如圖5和圖6所示。

（2）系桿、剪刀撐安裝。鋼構立柱安裝完畢后，進行跨間的系桿及剪刀撐安裝。系桿為螺栓連接，剪刀撐為焊接，均采用爬梯進行安裝作業。安裝作業從下往上，施工人員站在提前架設好的爬梯上展開作業，進行作業時必須佩戴安全帶同時掛好防墜器來確保施工作業安全。

（3）防風網片安裝。系桿、剪刀撐安裝完成后，進行防風網片的安裝，防風網片單片寬600mm，長2940mm，厚1.3mm，單片防風網片重29kg。防風網片進場時，需對網片外觀、規格尺寸抽樣檢查并同時委托第三方檢測單位對防風網板的鍍鋅層厚度進行抽樣檢測。經驗收合格開展安裝作業。防風網片從下往上逐跨進行安裝，地面上設1個配合人員負責對吊裝的網片進行綁扎，鋼構架上安裝兩側各安排1個高空作業人員，當吊車將網板起吊至將要安裝的位置，高空作業人員將該片網板安放至安裝槽內并上緊網板與鋼柱間的螺栓。網片之間采用連接片連接鎖緊。

3.設計優化

3.1 防風網片加工工藝設計優化

本工程防風網片原設計為鍍鋁鋅板開孔后，表面采用靜電粉末噴塑，其網片材質及加工工藝與本工程周邊的湄洲灣東吳作業區東1#泊位工程及湄洲灣國投配煤基地工程的一致。上述兩個項目受海邊環境影響，空氣中氯離子含量較高，其防風網工程建成投產使用1-2年后，防風網網片腐蝕較為嚴重，對防風網使用造成較大影響。目前上述兩項目均已開展更換網片作業，后期使用維護成本較高。結合海邊環境及各類防腐工藝，本工程防風網網片由原設計鍍鋁鋅板開孔后進行靜電粉末噴塑的加工工藝優化變更為冷軋鋼板開孔后進行熱浸鋅（鋅層厚度為不小于90μm）的加工工藝，變更工藝后的防風網網片經試驗檢測，鋅層厚度及附著力均能滿足規范要求，具有較好防腐能力。優化變更工藝增加工程費用約76萬元。目前該防風網已投入使用2年多，使用良好未出現腐蝕現象。該設計變更雖然增加前期建設投入費用，但是確保了工程的質量以及使用耐久性并且極大地降低了后期維護的成本。

3.2 立柱與基礎交接區設計優化

本項工程立柱底板與基礎之間縫隙原設計采用細石混凝土進行二次澆注,因縫隙空間狹小不能采用振搗棒進行密實,無法保證抗剪鍵周圍及底板下部位置混凝土密實，容易出現澆筑不到位、空鼓現象。將原設計細石混凝土二次澆注優化變更為高強無收縮灌漿料二次灌漿可有效解決上述質量問題。高強無收縮灌漿料加水攪拌后，利用其良好的自流性，自流密實基礎縫隙，無需振搗。同時其具有微膨脹補償功能，即使長期使用也不會出現收縮，保證了立柱與基礎可以緊密接觸。另立柱柱腳加勁板焊接部位原設計未有防腐措施且無法安裝防風網片。為保證立柱耐久使用及柱腳整體美觀，該焊接部位采用采用400mm厚的水泥砂漿進行包封。設計優化變更后，不但解決了柱腳防腐問題、柱腳整體美觀問題，還解決該區域無法安裝防風網片問題，同時減少了防風網網片工程量。

4.結語

莆田港東吳港區羅嶼作業區9號和10號泊位防風網工程施工工藝的主要重點和難點主要是基礎預埋螺栓固定以及防風網立柱精確定位安裝。利用模板固定支架法有效的解決基礎預埋螺栓固定及定位安裝精度。利用雙螺母調節法配合纜風繩精確定位安裝防風網立柱。同時該工程設計變更優化保證了工程質量、使用耐久性并減少了后期維護成本。本工程施工工藝及設計變更優化可為類似工程施工提供借鑒。