碼頭升級(jí)改造技術(shù)分析
——天津港大港港區(qū)建材碼頭升級(jí)改造工程實(shí)踐

2021-06-01 08:44:04

工程技術(shù)研究 2021年8期

中交一航局第一工程有限公司，天津 300456

天津港大港港區(qū)建材碼頭升級(jí)改造工程位于天津南港工業(yè)區(qū)北部港區(qū)，項(xiàng)目要求將原建材碼頭（5#～6#泊位）改造為1個(gè)4萬t級(jí)通用泊位。該項(xiàng)目不改變建材碼頭前沿線的位置，主要建設(shè)內(nèi)容為更換SC1000H橡膠護(hù)舷39組和1000kN系船柱15個(gè)，碼頭前沿疏浚2.64萬m3及碼頭承臺(tái)下方削坡1.87萬m3。在碼頭后方堆場新增10kV變電站1座，并配置相應(yīng)配套設(shè)施，為碼頭前沿新增插座箱供電，以此滿足停靠船舶的用電需求。

該項(xiàng)目開工時(shí)間為2020年3月13日，交工時(shí)間為2020年5月29日，總計(jì)77d。合同金額為1297.699萬元。

1 施工工藝及實(shí)際效果

1.1 港池挖泥及岸坡削坡工藝選擇

因?yàn)榇a頭改造需要靠泊更大的船舶，同時(shí)周邊2個(gè)泊位也在營業(yè)中，所以港池內(nèi)挖泥采用較小型機(jī)動(dòng)的船舶進(jìn)行作業(yè)。港池挖泥采用8m3全回轉(zhuǎn)式抓斗船進(jìn)行碼頭前沿基槽的開挖，根據(jù)拋泥區(qū)距離計(jì)算，配置2艘1600m3開底駁作為淤泥的轉(zhuǎn)運(yùn)船舶；基槽開挖采用分段分層、梅花布設(shè)的開挖形式進(jìn)行，設(shè)計(jì)浚深為-13.5m。

岸坡開挖采用專用的削坡器，削坡器前端配置鉸刀頭及高壓水槍，鉸刀通過鉸刀臂與卷揚(yáng)的協(xié)同作業(yè)放置于岸坡位置，刀頭前端自帶測深探頭，削坡器利用卷揚(yáng)及臺(tái)車控制平面位置及高程。削坡器作業(yè)時(shí)鉸刀臂靠在樁間進(jìn)行削切，淤泥通過吸泥管排至抓斗船作業(yè)區(qū)域，由抓斗船挖出倒運(yùn)自航駁轉(zhuǎn)運(yùn)外排。

施工效果：施工水域?qū)儆谟醒谧o(hù)的作業(yè)區(qū)域，但是南港工業(yè)區(qū)的氣象條件在3—5月并不理想，削坡器從3月8日開始進(jìn)場，截至5月10日完成作業(yè)，受5級(jí)以上大風(fēng)天氣影響，并未施工18d，風(fēng)力對削坡器影響較大。經(jīng)過測深及計(jì)算后，實(shí)際工效為600～700m3/d。

削坡器無制動(dòng)裝置，需要配置起錨艇，協(xié)作單位為江蘇建航單位工程有限公司。實(shí)際削坡效果在軌道梁方向近岸側(cè)差距不大，但是碼頭岸線方向離岸側(cè)差距較大（離碼頭前沿越遠(yuǎn)效果越差）。碼頭前沿16m以下削坡效果較好，作業(yè)范圍最多可達(dá)20m。削坡厚度在2m以下為宜，一次性削坡厚度可達(dá)1m以上。設(shè)備自帶測深探頭，經(jīng)過水坨及測深儀的復(fù)核，誤差可為30～50mm。削坡器可削切硬質(zhì)黏土，對部分硬質(zhì)土塊效果較好。

1.2 系船柱及護(hù)舷更換

施工需要將原靠船設(shè)施拆除后，采用化學(xué)植筋的方式按照圖紙位置進(jìn)行埋設(shè)后安裝。拆除原靠船設(shè)施后，復(fù)核系船柱及護(hù)舷的高程和平面位置，新埋螺栓位置采用水鉆淘孔。因護(hù)舷更換作業(yè)位置受水位波動(dòng)影響較大，故采用房建常用的高處作業(yè)平臺(tái)進(jìn)行施工作業(yè)。

（1）護(hù)舷及系船柱拆除。經(jīng)過碼頭承載力和碼頭混凝土強(qiáng)度核查，采用氣焊切割、風(fēng)鎬鑿毛、25t汽車吊調(diào)運(yùn)形式進(jìn)行拆除，主要質(zhì)量控制要點(diǎn)為標(biāo)高和平面位置的控制。在系船柱拆除過程中發(fā)現(xiàn)之前碼頭的預(yù)埋管路與新安裝的系船柱有沖突，鑒于水工碼頭經(jīng)驗(yàn)，建議設(shè)計(jì)平移一個(gè)水平筋的間距，申請?jiān)O(shè)計(jì)變更并經(jīng)由設(shè)計(jì)驗(yàn)算，系船柱整體向海側(cè)平移20cm。

（2）化學(xué)植筋鉆孔。系船柱螺桿采用M56，Q235a全牙螺桿，因規(guī)范要求拓孔孔徑≤1.2d（d為直徑），故洗孔使用外徑62mm的水鉆進(jìn)行，根據(jù)規(guī)范要求洗孔深度≥672mm（12d）即可。鉆孔效率上，單臺(tái)鉆機(jī)約6～8孔/臺(tái)班，約12～16孔左右更換一次鉆頭。護(hù)舷螺桿采用M39，2cr13全牙不銹鋼螺桿，采用46mm鉆頭，鉆孔深度≥468mm。單臺(tái)鉆機(jī)約8～12孔/臺(tái)班，約30～40孔左右更換一次鉆頭。護(hù)舷鉆孔作業(yè)施工受水位影響較大，根據(jù)水位及碼頭高程核算，468個(gè)孔中有164個(gè)需要趕潮作業(yè)，垂直作業(yè)高差達(dá)到2m。同時(shí)為平衡進(jìn)度要求和成本，項(xiàng)目采用3500元/臺(tái)的高處作業(yè)平臺(tái)進(jìn)行施工，4臺(tái)設(shè)備同時(shí)作業(yè)，減少吊車的使用。

（3）植筋。植筋膠采用德國喜利得品牌產(chǎn)品，該工程設(shè)計(jì)要求A類植筋膠。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》（JGJ 145—2013）規(guī)定，確定合理的植筋參數(shù)以及孔深、孔徑、拉拔試驗(yàn)的具體要求等。植筋膠使用前必須經(jīng)過混凝土黏結(jié)性試驗(yàn)檢測，送檢天津市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站第24站；鋼筋（螺桿）必須經(jīng)過試驗(yàn)合格，主要檢測項(xiàng)目為使用鋼材的屈服強(qiáng)度；清孔，要做到三吹兩刷，清刷完畢后必須使鉆孔洞內(nèi)清潔干燥，水位變動(dòng)區(qū)使用熱噴槍速干；插入鋼筋時(shí)要邊旋轉(zhuǎn)邊插入，且要注意向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，以使膠體與鋼筋充分黏結(jié)。關(guān)于植筋膠的使用，廠家有詳盡的使用說明書，涉及具體清孔、環(huán)境、溫度要求等內(nèi)容，不在此贅述。

（4）系船柱及護(hù)舷安裝。系船柱及護(hù)舷安裝過程中均需要放置定位板，要制作兩種定位板，鉆孔使用比鉆頭直徑大2～3mm，植筋直徑比螺桿直徑大2～3mm，要保證植筋的相對位置和垂直度，使其順利安裝。系船柱及護(hù)舷安裝精度要求分別如表1、表2所示。安裝前準(zhǔn)備好委托加工的系船柱及護(hù)舷進(jìn)場報(bào)檢，系船柱廠家為塘沽金瑞通有限公司，護(hù)舷廠家為煙臺(tái)泰鴻橡膠有限公司，兩家公司均具備深化圖紙和現(xiàn)場服務(wù)能力。系船柱按定位盤位置調(diào)整標(biāo)高，測量復(fù)核后進(jìn)行吊裝作業(yè)，螺栓采用富鋅環(huán)氧底漆涂抹后填充冷補(bǔ)瀝青砂。冷補(bǔ)瀝青砂不用現(xiàn)場加熱，特別適合修復(fù)性工作。碼頭面層設(shè)計(jì)要求使用環(huán)氧樹脂砂漿，后變更為CGM300高強(qiáng)無收縮灌漿料，主要涉及抗凍性及強(qiáng)度，使用時(shí)采用小型拌和機(jī)加水拌制即可使用，自流平后需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

表1 系船柱安裝精度要求

表2 護(hù)舷安裝精度要求

2 施工期間作業(yè)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

（1）水上水下作業(yè)許可。在船舶進(jìn)入現(xiàn)場前，需要按照2019年更新的水上水下作業(yè)許可證程序辦理許可證，通航安全保障方案需要業(yè)主組織專家論證，材料準(zhǔn)備周期約為14d。

（2）作業(yè)前復(fù)測水深。在業(yè)主交樁校核后，應(yīng)組織水深測量，并根據(jù)測深結(jié)果核對圖紙，測深時(shí)應(yīng)采用測深儀對比水坨進(jìn)行校核，避免儀器與潮位對測量結(jié)果產(chǎn)生干擾。工前測量一定要精細(xì)，測量的數(shù)據(jù)不僅是對工程量的復(fù)核與質(zhì)量控制的參照，而且可以作為第三方最終檢測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確時(shí)的依據(jù)。

（3）削坡器作業(yè)。沉降位移觀測點(diǎn)標(biāo)志埋設(shè)在碼頭面層，使用長度為20cm、直徑為12mm的螺紋鋼。埋設(shè)時(shí)選擇在碼頭結(jié)構(gòu)結(jié)合部位，觀測點(diǎn)設(shè)置兩排，每排不少于5個(gè)，第一排距離碼頭前沿45m，第二排距離碼頭前沿70m。位移觀測采用邊角坐標(biāo)法，觀測的平差計(jì)算利用簡易平差法進(jìn)行，觀測邊坡采取矩形法施工。施工開始前觀測初始狀態(tài)2d，施工期間每天觀測1次，施工結(jié)束后觀測5d。觀測過程中如果發(fā)現(xiàn)觀測曲線變陡、變形速率加快等異常現(xiàn)象，應(yīng)增加每天觀測次數(shù)，且局部加密觀測點(diǎn)，并應(yīng)立即停止施工，研究工程措施。線性控制量為沉降≤10mm/d，位移≤+4mm/d，總位移＜+30mm。

（4）系船柱鉆孔。鉆孔時(shí)水平筋并不影響施工效率和垂直度，但是立筋影響鉆孔時(shí)的效率及垂直度控制；需要提前制作定位盤，定位盤半徑比水鉆尺寸大1個(gè)立筋的尺寸，便于調(diào)整位置。作業(yè)時(shí)定位盤靠膨脹螺絲固定，避免偏位。系船柱安裝對精度要求較高，如果鉆孔相對位置誤差超過5mm，就需要二次拓孔，因此一定要保證鉆孔的相對位置。

（5）植筋膠檢測。植筋膠入場后需要進(jìn)行混凝土黏結(jié)性檢測，按照《混凝土結(jié)構(gòu)工程用錨固膠》（JG/T 340—2011）執(zhí)行，該項(xiàng)內(nèi)容往往容易被忽視。

（6）拉拔試驗(yàn)。拉拔試驗(yàn)要在試驗(yàn)前對試驗(yàn)儀器的量程進(jìn)行校核，該工程忽視了這點(diǎn)，首次做的試驗(yàn)螺桿預(yù)留長度只有20cm，由于長度不夠又重新做了一次試驗(yàn)。其余的按照非破壞性試驗(yàn)的具體要求執(zhí)行，如檢測數(shù)量、分級(jí)加載等要求，具體可查閱《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》（JGJ 145—2013）中第9章“錨固施工與驗(yàn)收”。

3 結(jié)束語