高樁碼頭150t履帶吊構件安裝方案的可行性與經濟性分析

于渤 李寶闖

摘 要：在印尼維達貝碼頭有限公司5萬噸散貨船專用碼頭工程中，由于該工程受地域條件影響，設備資源匱乏，梁板等預制構件安裝采用了150t履帶吊安裝方案進行施工，通過嚴謹的受力分析及加強措施確保該方案的安全性，并結合現場實際情況，合理布置施工順序，解決了各工序之間的相互干擾等問題，在提高了施工效率的同時也降低了施工成本。

關鍵詞：150t履帶吊;預制構件安裝;受力計算;施工成本

中圖分類號：U692? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）03-0046-04

目前國內高樁碼頭梁板安裝施工常采用起重船安裝方案，但在海外工程中，時常遇到由于當地設備資源匱乏而導致租賃費用過高，或從國內調遣自有設備所發生的調遣費過高等成本問題。常規履帶吊安裝工藝存在施工效率低的問題，不適合工期壓力大的工程中使用。在印尼維達貝碼頭有限公司5萬噸散貨船專用碼頭工程中通過優化150t履帶吊安裝方案，解決了施工成本及效率問題。積累了此類施工經驗，可以為類似工程提供借鑒。下面結合該工程情況，對此工藝的可行性與經濟性進行分析。

1 工程背景

1.1工程概況

印尼維達貝碼頭有限公司5萬噸散貨船專用碼頭工程位于印度尼西亞北馬魯古省哈馬黑拉島中部地區，緯達貝工業園區（東經128度、赤道至北緯0.5度之間）內，距離印尼首都雅加達約2500km。該碼頭結構形式為高樁梁板式，碼頭尺寸為216m×28m，碼頭及引橋基礎全部為預制預應力管樁結構，樁徑為1.0m與1.2m兩種，主體結構包含29個排架，排架中心距為8m。東側與已建成的5萬噸泊位毗鄰，并設有1座引橋。碼頭平面圖及典型斷面圖如下所示：

本工程預制構件數量共475件。其中，預制軌道梁單件重最大37.9t，板單件重最大30.1t，預制靠件單件重24.85t。構件型號及其數量見表1所示。

1.2施工特點、難點

該項目施工所在地域無起重船，無法采用海上安裝方案。

預制構件均為非預應力構件，構件尺寸及重量較國內常規預應力構件相比較大，同時相對應的履帶吊設備需使用150t方可滿足施工，增加了施工難度。

項目工期緊，成本壓力大，實際從上部結構開始施工到主體完工僅用時3個月。

2 簡述施工方案

2.1施工方法

碼頭構件安裝采用XGC150型履帶吊上碼頭的方式進行施工，根據履帶吊行駛路線，安裝作業分為兩個流水作業面，由東向西推進。

2.1.1第一流水作業面——形成施工通道

以相鄰已建成的碼頭西側為起點，首先履帶吊駐位在老碼頭，對29排架～27排架內的GDL1（前排軌道梁）、LXL1（前排連系梁）、GDL2（后排軌道梁）、LXL2（后排連系梁）、HL1～HL3以及預制板B2～B3等預制構件進行安裝作業。履帶吊將沿著LXL1為中心線，以B2和B3板作為施工通道上碼頭開始作業，對27排架至26排架內的構件進行安裝，此時構件運輸車輛由東側駛入。第一流水作業時，重點針對橫縱梁及通道區域進行安裝，一是為后續現澆梁節點提供作業面，二是盡快形成施工通道，使運輸構件可以從西側進入，為后續現澆板縫提供作業空間。以此類推。具體行駛路線如圖3所示：

2.1.2第二流水作業面

在完成第一流水作業面后，履帶吊重新退回至碼頭東側，并以此為起點，對B1、B4、B5、B6、B7及靠船構件、預制管溝進行安裝，安裝后即可施工現澆接縫。至此，構件安裝工作全部完成。

2.2機械配置

2.2.1安裝設備的選擇

作為安裝設備的履帶吊型號選用XGC150型150t履帶吊，該型號履帶吊在跨距為16m時，吊重為41.4t，滿足使用要求。XGC150履帶吊整機質量（主吊鉤、全配重、基本吊臂）154t，主吊鉤質量2.175t，80t吊鉤質量1.945t，12m吊臂質量1.65t，考慮主機+全配重+基本臂+12m吊臂+80t吊鉤組合，施工時，整機質量為155.42t（含吊鉤）具體參數見圖5、圖6：

2.2.2運輸車輛的選擇

項目部根據設計說明中的碼頭設計流動荷載為依據，選用2臺40t平板車作為構件運輸設備，以上述的各條施工通道作為構件運輸通道，將預制場內的構件直接運送至履帶吊作業區域。

3 方案可行性分析

3.1方案適用條件

（1）適用于無自有起重船設備地域內的施工項目，節省外租或調遣費用。

（2）適用于橫梁整體為預制安裝結構，在視為簡支梁的情況下受力滿足要求。

（3）適用于有可能形成施工通道的碼頭形式，如本工程中可以借助原碼頭與自身引橋形成通道，或碼頭自身兩端均有引橋的結構形式。

3.2技術保證措施

（1）通過履帶吊性能參數表，確定可安裝的范圍;同時盡量選用以縱梁為中心的行進路線，使兩跨橫梁同時受力，以此確定安裝行進路線。

（2）要合理分析各種工況，并對梁板構件進行受力驗收，結合本工程情況，采用midas civil建模進行計算，整理受力計算情況如表2所示：

（3）上述3、4工況下，預制板結構不滿足承載力需求，需要通過鋼平臺做為加強措施，代替預制板進行受力。鋼平臺共設3組，每組2個，跨度為8m，位于履帶下方，每個鋼平臺由8根350×175H型鋼組合焊接而成，兩端使用3cm厚鋼板進行墊高，墊高高度高于鋼梁的撓度變形，使其在橫向排架頂部形成簡支結構，支座凈距6.4m。形式如下圖所示。安裝過程中，履帶吊須在鋼平臺上行駛作業，并每次移動設備時，將最后一組鋼平臺自行吊至最前方，輪流交替前行。

（4）為保證施工效率，由于橫梁受力滿足要求，所以在安裝完成之后，直接安裝預制板并安放鋼平臺，履帶吊即可進入下一排架進行施工。需要注意的是為了防止梁體發生傾覆，在橫梁安裝后，利用安裝其他梁的時間，對橫梁外伸鋼筋進行有效焊接，并且行進路線上的梁節點，要在預制板下進行施工。

3.3工效分析

結合本工程實際數據分析，構件安裝開始施工日期為2020年2月28日，結束時間為2020年4月2日，共計34天，累計完成預制構件安裝481件，平均每日安裝構件數量為14.15件。得出結論如下：

經過優化后的150t履帶吊安裝方案在無特殊情況下每日施工效率可到20件預制構件。

碼頭前沿區域，受緊前工序影響較大，該區域的安裝效率較低。

過每個結構段伸縮縫時，需要調整鋼平臺樣式，更換尺寸滿足該位置排架間距的鋼平臺，且為確保履帶吊在同一水平面行使，需要在鋼平臺下支墊與預制板厚度相同的鋼支座，并與梁體外伸鋼筋做有效焊接加固措施。

延長日間作業時長，調整該工序作業人員上下班時間，避免夜間施工，確保在視線較好的條件下進行安裝作業，相關準備工作可在夜間進行，為第二天工作提供作業空間。

4 方案經濟性分析

結合現場實際情況，與傳統海上安裝施工方案進行對比，進而對該方案進行經濟性分析。

印尼維達貝碼頭有限公司5萬噸散貨船專用碼頭工程及印度尼西亞大部分地區，均無法找到滿足工程使用要求的起重船設備，如果計劃采用海上安裝，則需要借助打樁船。

（1）根據《沿海港口水工建筑工程定額》中可知，若采用起重船進行構件安裝，本工程中各預制構件按照構件重量分類所對應的安裝效率為：預制梁12.0件/艘班;預制板12.6件/艘班;管溝梁12.0件/艘班;靠件6件/艘班。考慮現場延長日間作業時間，起重船效率幾乎與本工程150t履帶吊施工實際效率相差無幾。然而用打樁船替代起重船后，由于船機工作原理不同，施工效率必定會降低。同時水上安裝施工方案施工效率也會受海況影響而存在不確定因素。

（2）結合印尼市場實際情況及本工程實際用工時間，兩種方案在考慮施工效率相同的情況，僅機械費用的計算結果如表3所示。

綜上分析，150t履帶吊安裝施工方案較水上安裝施工方案相比，存在較大的經濟上的優勢。

5 結語

在特殊的地域中（如印尼或其他東南亞等國），可采用大型起重設備陸上安裝的施工方案，不僅可以有效控制施工成本，同時也可以保證現場生產進度及施工質量。選用該方案時，要求技術人員前期做好可行性分析，通過嚴謹的受力計算及縝密的生產組織安排方能達到預期的效果。該方案在降低施工成本保證企業利益最大化的同時，也提高了經營市場的競爭力。

參考文獻：

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