在建高樁碼頭船撞事故補(bǔ)救方案及關(guān)鍵施工技術(shù)

◎ 齊鵬 李超貴 中交二航局第一工程有限公司

1.前言

長(zhǎng)江中游姚家港煤炭專用碼頭在施工期間，遭受外來(lái)船舶碰撞。該船舶尾部撞向在建碼頭，導(dǎo)致碼頭平臺(tái)25#、26#排架下橫梁及鋼管樁大幅度向岸側(cè)偏移，經(jīng)專家論證及檢測(cè)單位現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，碼頭平臺(tái)25#排架、26#排架樁基及上部結(jié)構(gòu)均報(bào)廢，需另行處理。

2.補(bǔ)救方案

2.1 原水工結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

碼頭為高樁梁板結(jié)構(gòu)，碼頭平臺(tái)長(zhǎng)265m，寬20m，共40榀排架，排架間距7m，每榀排架下設(shè)5根直樁，均采用φ1000×18mm鋼管樁。樁頂現(xiàn)澆下橫梁，安裝預(yù)制縱梁、軌道梁及前后邊梁。面板采用疊合板結(jié)構(gòu)，其中預(yù)制板厚250mm，現(xiàn)澆板厚250mm。排架前沿設(shè)φ800×16mm鋼靠船構(gòu)件。

2.2 補(bǔ)救方案

補(bǔ)救方案以盡可能少延誤工期為原則，首先從橫梁下1米處切割受損樁基，吊走已澆筑橫梁，然后在現(xiàn)有的24～27#排架的三個(gè)空擋中間補(bǔ)3排樁，每排樁包含5根φ1000×18mm的鋼管樁。前方2根鋼管樁長(zhǎng)40m，其余3根鋼管樁長(zhǎng)36m。

補(bǔ)救樁基上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆墩臺(tái)，墩臺(tái)前沿線及標(biāo)高與上下游平齊，墩臺(tái)尺寸為18.09×20×2.0m。為增大結(jié)構(gòu)段剛度，墩臺(tái)與27#排架上橫梁一起澆筑，使墩臺(tái)與27～30#排架形成整體。因補(bǔ)救段與原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)剛度有差異，原21、22#排架之間的結(jié)構(gòu)縫調(diào)整至24#排架與現(xiàn)澆墩臺(tái)之間，24#排架橫梁結(jié)構(gòu)類型同HL40。

碼頭面24～26#排架橫梁上方的工藝埋件（防風(fēng)、錨定、頂升）向下游平移3.5m至墩臺(tái)上，26～27#排架之間污水池向下游平移7m至27～28#排架之間。

靠船構(gòu)件、橡膠護(hù)舷、系船柱、鋼軌、排水溝等設(shè)施與原方案相同。

3.施工組織安排

3.1 施工總體思路

（1）在施工前，首先要將25#排架和26#排架進(jìn)行清理，計(jì)劃采用200t或以上級(jí)別起重船將排架整體吊離的方式進(jìn)行處理。

（2）由于船撞區(qū)域位于24#-27#排架間，兩側(cè)上部結(jié)構(gòu)均已施工，受空間限制，打樁船已無(wú)法進(jìn)入，故本工程采用液壓沖擊錘沉樁施工工藝，采用80t浮吊配合施工。

（3）樁基施工后，每根鋼管樁均進(jìn)行高應(yīng)變檢測(cè)，若檢測(cè)不合格，將在鋼管樁內(nèi)增加樁芯樁施工。

（4）鋼管樁施工結(jié)束后，報(bào)廢的鋼管采用兩次割除，第一次在水面以上1m范圍內(nèi)割除，并采用浮吊吊離，第二次采用潛水員下潛，貼泥面水下割除。

（5）墩臺(tái)采用鋼牛腿、I36鋼、I22鋼組合底模體系，為確保施工安全及質(zhì)量，墩臺(tái)采用分層澆筑方式。

3.2 總體施工流程見(jiàn)圖1。

4.關(guān)鍵施工技術(shù)

4.1 25#、26#排架處理施工技術(shù)

（1）施工思路：被撞下橫梁?jiǎn)闻偶苤?16t，錨固樁頭重10.2t。為節(jié)約工期并減少水上施工風(fēng)險(xiǎn)，采用200t或以上級(jí)別起重船將排架整體吊離的方式進(jìn)行處理。在下橫梁底部1.2m位置（樁頭錨固為1m），對(duì)鋼管樁進(jìn)行切割，起重船將下橫梁整體吊起，超過(guò)碼頭平臺(tái)頂標(biāo)高后，通過(guò)導(dǎo)向繩將下橫梁調(diào)整至上下游方向，起重船將橫梁放置在岸側(cè)擱置平臺(tái)上，后期通過(guò)機(jī)械進(jìn)行鑿除清理。

圖1 總體施工工藝流程圖

表1 HHK-12A型液壓沖擊錘性能參數(shù)表

（2）具體方法：具體設(shè)備投入包括：800t起重船1艘，25t起重船2艘，輔助船1艘，50t汽車吊1臺(tái)。選用800t起重船主要是從費(fèi)用及安全性考慮，本工程橫梁吊離工期僅為1天，考慮到設(shè)備調(diào)遣，采用就近租賃原則，位于項(xiàng)目上游約2公里剛好有一艘800t起重船停駐在附近，起吊物總重量約126.2t，故選用800t起重船滿足要求。

800t起重船起重吊鉤設(shè)置四根80mm的鋼絲繩。吊點(diǎn)選擇在下橫梁B樁、D樁外側(cè)，經(jīng)分析，吊點(diǎn)設(shè)置在此處不僅起吊效果最佳，還有效防止鋼絲繩滑動(dòng)。使用岸上50噸吊車、水上25t起重船將80mm鋼絲繩將鋼絲繩從下橫梁底部穿引，與吊鉤上另外兩根吊繩對(duì)應(yīng)，并使用U型卡環(huán)連接。為減小鋼絲繩與下橫梁邊角的摩擦損傷，使用60mm鋼管切割1m長(zhǎng)，縱向切割半個(gè)弧形，擱置在鋼絲繩與混凝土邊角位置。使用乙炔將錨固部分樁頭切割，即從下橫梁以下約1.2m處切割，800t起重船將下橫梁以及附帶的樁頭錨固段整體起吊，超過(guò)碼頭平臺(tái)頂標(biāo)高后，通過(guò)導(dǎo)向繩將下橫梁調(diào)整至上下游方向，起重船將橫梁放置在岸側(cè)擱置平臺(tái)上，后期通過(guò)機(jī)械進(jìn)行鑿除。

開(kāi)始起吊前，排架兩側(cè)輔助船只與人員全部撤離。

4.2 液壓沖擊錘沉樁施工技術(shù)

（1）施工工藝的確定及設(shè)備選型：由于船撞區(qū)域位于24#-27#排架間，兩側(cè)上部結(jié)構(gòu)均已施工，受空間限制，打樁船已無(wú)法進(jìn)入，故本工程采用液壓沖擊錘沉樁施工工藝，采用80t浮吊配合施工。

在施工前，對(duì)水下地形進(jìn)行重新探摸，并對(duì)比前期24#-27#排架樁基沉樁情況，該區(qū)域沉樁入土深度最深達(dá)到了18m，主要入土土層為砂卵石層，其特性為：雜色，中密-密實(shí)狀為主，飽和，礫石成份以砂巖、灰?guī)r、石英的塊石為主，磨圓度較好，卵石粒徑的變化較大，一般多在3cm～5cm之間，隨深度的增加，卵石粒徑變大，巖芯可見(jiàn)8cm～10cm的短柱狀塊石，其它部分為灰褐色中砂，角礫充填，場(chǎng)區(qū)普遍存在，層頂標(biāo)高：20.70～28.70m,平均25.42m。由于砂卵石層較厚不宜采用振動(dòng)錘，故選用液壓沖擊錘施工。本工程選用HHK-12A型液壓沖擊錘，具體性能參數(shù)如表1所示。

（2）起重船拋錨定位：起重船到達(dá)施工區(qū)域后，根據(jù)沉樁范圍和運(yùn)樁船停靠位置，布置一對(duì)八字錨，錨位范圍內(nèi)可以兼顧吊樁和沉樁。

（3）吊樁、定位：運(yùn)輸船運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后與起重船并排停放，以利吊裝施工。鋼管樁頂部設(shè)置兩個(gè)吊耳用于鋼管樁起吊。利用周邊已有的鋼管樁（24排架和27排架及報(bào)廢的鋼管樁）作為支撐，采用型鋼焊接拼裝限位架，限位架為兩層，總高度不小于4米，由于樁基直徑為1米，限位架每個(gè)內(nèi)口尺寸為1.05m×1.05m。鋼管樁吊出運(yùn)輸船后移至限位架內(nèi)，利用鋼管的自重，使樁尖插入覆蓋層中一定深度，確保穩(wěn)樁安全，鋼管樁立樁穩(wěn)定后，起重船小勾將吊籃吊至樁頂，工人將鋼絲繩卡環(huán)取下，后起重船再將沖擊錘吊至鋼管樁上，鋼管樁套入沖擊錘內(nèi)2米。

（4）沖擊沉樁：沖擊錘套在鋼管樁上后，起重船適當(dāng)下放吊鉤，使沖擊錘處于非受力狀態(tài)，啟動(dòng)樁錘液壓控制系統(tǒng)，沉樁。在沉樁過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)貫入度情況控制撞擊體（錘芯）下錘高度，開(kāi)始時(shí)錘降高度宜控制在40cm，隨之鋼管樁的下沉，起重船及時(shí)下放沖擊錘，當(dāng)貫入度小于10mm時(shí)，適當(dāng)提高錘降高度。如出現(xiàn)貫入度異常、樁身突然下降、過(guò)大傾斜、移位等現(xiàn)象，應(yīng)立即停止沉樁，及時(shí)查明原因，采取有效措施。

（5）沉樁控制標(biāo)準(zhǔn)：沉樁控制標(biāo)準(zhǔn)以鋼管樁樁尖達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高為主，貫入度為輔，控制貫入度為最后10擊平均貫入度在5mm/擊。當(dāng)沉樁貫入度已達(dá)到控制貫入度，而樁端未達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)繼續(xù)錘擊貫入100mm或30-50擊。其平均貫入度不應(yīng)大于控制貫入度，且樁端距設(shè)計(jì)標(biāo)高不宜超過(guò)1m-3m，超過(guò)上述規(guī)定應(yīng)會(huì)同設(shè)計(jì)單位研究解決。

（6）樁基檢測(cè)：樁基施工后，每根鋼管樁均進(jìn)行高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)，若檢測(cè)不合格，將在鋼管樁內(nèi)增加樁芯樁施工。

其他如鋼靠船構(gòu)件和鋼聯(lián)撐、墩臺(tái)等施工均為水工常規(guī)施工，在此不再?gòu)?fù)述。

5.結(jié)束語(yǔ)

目前，整個(gè)碼頭主體施工已結(jié)束，被撞段也已順利完成。

隨著長(zhǎng)江通航船舶不斷增多，沿線在建工程安全風(fēng)險(xiǎn)與日俱增。本次事故就是一個(gè)鮮明案例，被撞碼頭在施工期間，為確保通航安全，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置了施工專用浮標(biāo)，并專門配備了一艘航道維護(hù)船，用于提醒過(guò)往船舶，并起到水上施工警戒作用。但不可預(yù)估的事常有發(fā)生，本文結(jié)合真實(shí)的事故案例，對(duì)于該類事件的處理及相關(guān)施工進(jìn)行總結(jié)，對(duì)未來(lái)相似案例提供借鑒。