裝配式馬墩支撐在高樁碼頭中預制靠船梁安裝時的運用

◎ 楊俊 徐佳凍 中交二航局第一工程有限公司

1.工程概況

1.1 工程概況

岳陽港某碼頭是一個件雜貨泊位結構型式為框架結構，工期一年。碼頭結構形式為框架結構，共45榀排架，4層走道平臺；其中單層平臺預制靠船梁43榀、單榀重量大約25噸。單層平臺走道梁43榀，靠船梁與走道梁在安裝完成后進行走道平臺混凝土澆筑。碼頭平臺水工結構形式如圖1所示。

1.2 工程難點

（1）每年2-6月份長江水位開始上漲，碼頭走道平臺施工時正值長江水位上漲期間，走道平臺是否能搶在汛期來臨之前完成，將直接影響到頂部碼頭平臺其他附屬設施的施工。否則整個施工只有等待下一個低水位，工期將往后滯后一年。

（2）碼頭在建設期間緊鄰已建好的碼頭，如果采用固定支架就地現澆方式，搭設的固定腳手架及模板因裝配及拆除時間周期長將受到長江水位淹沒、來往貨船、其它漂流物物體撞擊的威脅。

圖1 碼頭平臺水工結構斷面圖

（3）現澆法是在梁體處搭設滿堂支架，在滿堂支架上安裝走道平臺模板并澆筑梁體混凝土，混凝土達到強度后拆除模板、滿堂支架。施工周轉周期長，且施工質量不容易控制；靠江側滿堂支架及模板在安裝過程中安全風險較大，易發生落水現象；除此之外還會一定程度上增大混凝土梁由于混凝土的收縮、徐變引起的變形。

（4）在臨江條件下，由于潮濕原因施工中的支架模板損耗大，周轉頻率低，施工費用高，且人員落水風險較大。

2.靠船梁施工工藝選擇

圖2 裝配式馬墩支撐使用示意圖

圖3 裝配式馬墩支撐施工現場成品示例圖

鑒于以上工程難點，為節省工期靠船梁采用預制安裝方式，在岸上預制場通過平板車和80噸履帶吊轉運至工地材料臨時出運碼頭，再由50噸的自航式浮吊船將預制梁吊裝至浮吊甲板平臺上儲存。在兩排混凝土靠船立柱完成后，再進行裝配式馬墩支撐結構架設，最后完成后進行安裝預制靠船梁。

3.裝配式馬墩支撐介紹

3.1 使用背景介紹

裝配式馬墩支撐主要由Q235B 200＊300＊8mm、150＊200＊8mm兩種方管、HRB400Φ22螺紋鋼、螺栓加工而成。本產品在預制靠船梁安裝過程中是極為重要的荷載支撐輔助工具，產品加工制作方便，安裝及拆卸簡易，根據施工進度周轉速度統一交給專業廠家加工定制或者在現場由專業電焊工和鉚工加工，集中運輸至碼頭平臺后根據施工需要進行組裝調節。以卸荷砂箱為中介，通過調節卸荷砂箱的高度以此來適應預制梁體安裝所需的標高，然后將預制梁體擱置在馬墩支撐之上。馬墩支撐在預制梁體安裝過程起到了豎向支撐和水平擱置面的作用，解決了預制梁體安裝過程中沒有支撐擱置面的問題，待整個走道平臺混凝土強度達標后，通過卸荷砂箱卸載拆除整套支撐系統。工作示意如圖2

3.2 結構組成及使用說明

馬墩支撐結構由兩個方管支撐立柱、卸荷砂箱、固定支撐架、固定連接節點鋼板四部分組成。

（1）方管支撐立柱。豎向擺放于地面，2個支撐立柱并排緊靠在靠船立柱表面上，兩個支撐立柱外邊到外邊的距離小于靠船梁底部寬度。加工時上下兩端頭用鋼板封頭形成鋼板支座，提高穩定性。

（2）卸荷砂箱。用鋼板及方管加工而成的箱體，分為砂箱體和壓箱體，固定在支撐立柱的頂面上。砂箱體為上端面敞口的殼體狀，且其內設置有砂石，側壁的底部設置有可開合的泄砂孔。壓箱體為方體狀且其恰好可上下活動的套設于砂箱體內，壓箱體支撐在砂箱體內的砂石上，可以調節砂層高度升降支撐面高度。

砂箱體的底板向兩側延伸形成一對相對的翼板，壓箱體的頂板向兩側延伸形成一對相對的翼板。兩個箱體的翼板一一上下對應，二者之間設置一個套管插銷，砂箱體因為位于下方，故設置的套管上端不能超過箱體高度，避免靠船梁安裝時高度不能調節到位。

（3）固定支撐架。由四根鋼筋及4塊小鋼板組成，固定兩個支撐立柱的作用。鋼筋分為兩種方向的鋼筋：第一種為上下橫向固定鋼筋，其水平設置且其兩端分別固定在兩個支撐柱上。第二種為交叉斜向固定鋼筋，其一端固定在一邊立柱上方的橫向鋼筋上，另一端固定在另一邊立柱下方的橫向鋼筋上；四根鋼筋端頭通過4塊小鋼板焊接成為一個整體，并在4塊小鋼板上開螺栓孔，類似于貝雷片支撐架，拆卸安裝很方便。

（4）固定連接節點鋼板。將普通鋼板下料后，焊接在方管立柱側壁上，并開螺栓孔，與固定支撐架用螺栓緊固，從而將一側的兩個支撐立柱連接成一個整體。

3.3 支撐系統結構驗算

為了提高使用安全性，必要時可以用SAP2000等軟件進行支撐系統結構專業驗算，單榀靠船梁最大重250KN，安裝時共設置4個支撐立柱。考慮在恒載、活載的受力作用下，對整個系統進行（1）內力分析、（2）鋼結構強度及穩定計算、（3）抗風荷載傾覆計算。

（1）內力分析。按最不利計算，單個支撐立柱的恒載軸力標準值為1/4×250KN=62.5KN，單個立柱活荷載軸力標準值為5.6×0.7×3=11.76KN，立柱軸力設計值為1.35×62.5+1.4×11.76=100.84KN，立柱軸力標準值為62.5+11.76=74.26KN，最大彎矩設計值0.125×100.84=12.6KN.m，最大剪力100.84KN。

（2）立桿強度及穩定計算。

強度驗算：σ=12600000/65847=191.35MPa<205MPa，τ=100.84/77.44=1.3MPa<125MPa，

穩定性驗算：l0=1.2×2.1=2.52，λ=2520/11.29=223.2，查表得穩定系數ψ=0.164，

①無風時立柱的穩定計算：N/ψA=100.84×1000/（0.164×77.44×100）=79.4MPa＜205MPa

②風荷載標準以立柱體積系數計算，0.11kn/m2，立柱由風荷載產生的彎矩值；0.125×0.11×2.12=0.06KN.m，有風時立柱穩定性：100.84×1000/（0.164×77.44×100）+0.06×1000000/7744=87.14MPa＜205MPa

強度及穩定性滿足要求

（3）抗風荷載傾覆計算。

以單柱承受整屏風荷載計算，兩立柱中心間距為0.9m，矩形管截面積77.44cm2，抗拉強度205mpa，

立柱可承受的最大拉力Fmax=20.5×77.44=1587.52KN，風最大傾覆力矩M=Wk×H×Af=1.16×1000c×（2.1/2）×2.1×0.3=767.34KN.m，立柱所承受的最大拉力F=767.34/0.9=852.6KN＜1587.52KN，

支撐立柱能滿足要求。

4.靠船梁安裝

4.1 梁體轉運

（1）靠船梁運輸、安裝前，應對預制靠船梁進行齡期、外觀質量、尺寸等質量檢查驗收，驗收合格后，方可進行出運、安裝。

（2）梁體在浮吊船甲板堆放不允許疊層堆放，梁與梁之間和梁的底部采用木方支墊。安裝時砼強度必須達到100%。

4.2 浮吊船定位

起重船靠近江側向外拋出兩口成“八”字形的的錨纜，靠近岸側，將纜繩栓掛在上游一期碼頭系船柱上和下游岸上的地錨上。安裝前碼頭前沿靠船立柱上必須安裝橡膠護舷，預防浮吊船船在吊裝過程中碰撞碼頭結構，產生結構損傷。

4.3 梁體安裝

（1）準備工作。①測量人員對碼頭預制靠船梁的梁體安裝位置進行標高測量并進行位置放樣。

②對安裝部位的標高進行調整，通過調整馬墩支撐結構的卸荷砂箱以此消除安裝梁體時的標高誤差，保證安裝質量。

（2）安裝工藝。①安裝前，測量員復測兩排靠船立柱的端邊線、側邊線；根據復測結果安裝馬墩支撐結構。②浮吊船根據安裝位置自行拋錨定位，拋錨時要考慮在吊裝作業時留有一定的操作空間和范圍。③專業起重指揮起重船移船和吊鉤的起降，梁體就位后鋼筋工調整外露鋼筋，使梁體安裝在正確位置，安裝就位經檢查符合設計要求和規范，并經現場監理、質檢員、技術員檢查驗收合格后，方可解除吊索具。④預制梁體吊運時保證各預留吊點均勻受力，防止梁體產生扭曲和傾斜，為保證預制梁體吊環處混凝土不受破壞，吊繩與梁板水平面所成夾角不應小于60°。⑤梁體放置時需緩慢下放，梁體底面距離馬墩支撐擱置面5cm時，由測量員或技術員檢查梁體兩端的擱置面是否對齊，滿足要求后向現場起重工示意，起重工下達落鉤指令，完成梁體安裝。梁體安置后及時進行鋼筋焊接固定，以免傾倒或墜落。待靠船梁和靠船立柱連接處混凝土澆筑強度達標后，方可拆除馬墩支撐。

5.結語

（1）本工程將靠船梁施工工藝從現澆優化為預制安裝，利用馬墩支撐循環利用，形成流水作業。在長江汛期水位上漲來臨前完成全部4層平臺預制靠船梁安裝施工，證明施工工藝及組織的合理性。

（2）通過在每個靠船立柱旁設置至少一套馬墩支撐，并通過靠船立柱輔助，支撐預制梁體的兩端，有效解決了預制梁體在安裝過程中與現澆立柱相交部位沒有有效擱置面的支撐問題。進而，提高了碼頭平臺梁體施工的速度，減少了構件因混凝土收縮、徐變引起的變形，確保了預制構件的質量和尺寸精度；同時也減少了臨邊臨水高空作業的安全風險，保證了現場施工人員的安全作業。

（3）馬墩支撐也可在預制梁體安裝過程中確保上下部結構可以平行流水作業，縮短現場工期；且預制梁體施工安裝速度較快，可在與長江水位賽跑的施工工程中推廣應用。

（4）預制梁體由于是在制梁場事前制備好，再運往現場安裝，減少了現場施工勞動力和勞動作業強度，能有效的利用勞動力，并由此而降低工程造價；并在一定程度上避免了現場粉塵、泥漿、燈光、噪音等污染，確保現場文明施工。

（5）裝配式馬墩支撐裝置加工制作方便，結構簡單、安裝簡易，可廣泛應用于支撐結構技術領域，具有很高的推廣價值。對于熟悉碼頭施工的工程技術人員來說，可以結合項目自身特點，很容易的對馬墩支撐進行結構細部改進，能更好的推動項目施工速度。