具有運輸PHC 樁要求的臨時碼頭施工要點

柳承輝，馮光華，李脈森

（1.中國路橋工程有限責任公司，北京 100011；2.中交四航局第一工程有限公司，廣東廣州 510310）

引言

臨時碼頭的作用往往是為了讓施工船舶臨時停靠、材料出運或者人員上下的，而一些項目的因使用時間較長，使用頻繁，使用荷載較大，需要特別設計。工程師同行業對臨時碼頭的設計和施工做出了大量的研究。陸陽等針對施工臨時碼頭區域地質條件差、工期緊、預算限制的問題，以馬來西亞檳城吹填STP2 項目為例，進行了不同結構形式臨時碼頭的分析和研究[1]；周偉等港珠澳大橋香港接線高架橋工程預制場臨時碼頭工程提梁門架的設計思路及特點。通過對不同結構形式進行比選,并充分利用現場已有材料，確定合理的門架結構形式[2]，該臨時碼頭是具有短期堆存及出運的使用功能；莊紀文等結合青島海灣大橋海上大型臨時碼頭的設計、施工、使用情況，闡述了如何進行全過程安全控制，通過合理的設計標準，選擇切合實際的設計參數，確定結構形式[3]；楊曉非[4]等以某沿海速建速拆式臨時碼頭為例，設計三種結構形式臨時碼頭，通過方案比選,確定雙體式鋼圓筒型臨時碼頭方案，并介紹了該碼頭的主要施工要點；周偉[5]等以福州白馬港某臨時碼頭工程為例，介紹了鋼和混凝土組合結構碼頭的型式、優點、主要施工工藝和施工注意事項等；莊紀文[6]等結合青島海灣大橋海上大型臨時碼頭的設計、施工、使用情況，闡述了如何進行全過程安全控制,通過合理的設計標準,選擇切合實際的設計參數,確定結構形式，施工和使用中加強監護和巡查維修，實施交通管制和預警，確保臨時碼頭的正常使用；羅大方[7]等通過工程實例，簡介如何規劃博賀新港區大型臨時碼頭，確保其既能滿足防波堤施工需要,又能為港區其他項目所用，降低整個港區的建設成本；王建平[8]等分析可分解式臨時碼頭的必要性，介紹一個可以靠泊車客渡和自航船的臨時浮碼頭的總體方案，并探討該類浮碼頭的主要技術特點。

1 工程概況

本工程為改擴建項目，采用PHC 樁作為樁基礎，共1 014 根，單根樁長度為36～42 m，帶鋼樁靴，樁靴長度為1.5～7.0 m 不等，是該國歷史上首次采用PHC 樁作為碼頭施工的樁基礎形式。基樁整樁從中國運輸至東非，再卸駁至臨時碼頭后方的堆場臨時儲存。該臨時堆場分為三個堆存區，最大同時堆存135 根PHC 樁，堆場上設有兩臺龍門吊。沉樁施工需要時，通過龍門吊將PHC 樁抬吊至駁船上，駁船停靠在臨時碼頭兩座鋼棧橋之間，再運輸至沉樁區域。

臨時碼頭結構型式為離岸式鋼結構高樁碼頭。鋼棧橋長度55.2 m，樁基擬采用Φ600 mx8 mm 鋼管樁，面板寬度為2.4 m，鋼管樁間距1.8 m，排距9 m，單幅14 根，共28 根，樁底標高-17 m。主梁采用雙拼45b 工字鋼焊接固定在開槽的管樁頂上，次梁采用321 貝雷片與主梁工字鋼固定，單幅4 排貝雷片，使用花窗固定形成整體，頂層分布梁采用I20a 工字鋼，碼頭平臺面板為5 mm 厚鋼板。碼頭平面尺寸為2.4 m×50 m。在單幅鋼管樁兩側設置防護樁，采用Φ600 mx8 mm 鋼管樁，單幅14 根，共28 根。臨時碼頭的施工剖面圖見圖1～圖2 所示。

圖1 臨時碼頭橫向剖面圖

圖2 臨時碼頭縱向剖面圖

臨時碼頭共有7 排鋼管樁，每排8 根，臨時碼頭左右各4 根，共計56 根。利用駁48 上150 t 履帶吊，從鄰近碼頭第一排開始，采用邊退邊打，從左往右的方式進行沉樁工作。鋼管樁尺寸的要點如下：

1）用卷尺對鋼管樁任一位置測得實際周長與理論周長之比不能超過±1 %；

2）管端平面傾斜要求小于0.5 %樁身外徑，且不大于4 mm；

3）鋼管平直度：縱軸線的彎曲矢高不大于樁長的0.1 %；

4）最大外徑不應大于理論外徑1 %，最小外徑不應小于理論外徑1 %；

5）鋼帶的對頭焊縫與樁頂端距離大于100 mm。

2 所需機械設備和材料

臨時碼頭的鋼管樁沉樁施工采用振動錘，其參數見表1 所示。沉樁順序是從陸側往海側施工，由于項目的整個施工周期約為5 年，因此在鋼管樁的側部設置了陽極塊，能大為提高鋼管樁的耐久性，滿足在施工周期內鋼管樁的承載力需求。

表1 DZJ-90 振動錘參數表

臨時碼頭所需機械設備見表2 所示，需要的2只運輸方駁駁船分別為3000 t 和1000 t，均為鄰國的項目調配過來，方駁均為無動力船舶，需要拖輪拖帶至樁區，每次沉樁作業前，用打樁船從拖輪上將PHC 樁吊起，拖至樁位上。

表2 主要機械設備配置表

臨時碼頭施工所用材料見表3 所示，主要采用貝雷架的形式，上設2 條鋼軌道，鋼軌道下方設置混凝土梁，采用鋼墊夾將鋼軌道和混凝土梁扣緊，并且在施工周期范圍內進行定期檢查，防止夾片松脫，影響吊樁安全。

表3 臨時碼頭所需材料表

3 受力計算

對裝卸駁臨時出運碼頭主要構件進行驗算，臨時碼頭主要包括出運棧橋、彈性基礎梁和防護樁。出運棧橋中心距與龍門吊礎距一致，為27 m，單側出運棧橋寬度為2.4 m，樁基間距為9 m。出運棧橋采用600 mm 鋼管樁，其壁厚為8 mm。鋼管樁定橫梁采用雙拼I45b，主梁采用“321”貝雷片（3×1.5 m），棧橋橫向布置4 組貝雷片。橋面橫梁采用I20a 工字鋼，中心間距為300 mm，彈性基礎梁坐落在方塊碼頭上，基床系數暫取50 000 kN/m3，防護樁僅承受擠靠力，不考慮系纜力及撞擊力。

3.1 出運棧橋

出運棧橋一段坐落在方塊碼頭上，本次計算未考慮方塊碼頭的沉降對出運棧橋的影響及碼頭的穩定性驗算，其計算模型見圖3 所示，計算采用有限元軟件ANSYS 進行。

圖3 出運棧橋的受力模型

3.2 出運棧橋的計算結果

出運棧橋的主要構件復核成果見表4～ 5 所示。由表可知，出運棧橋的主要構件的剪應力值和彎矩值都滿足要求。

表4 出運棧橋主要構件剪應力復核成果表

表5 出運棧橋主要構件正應力復核成果表

3.3 彈性基礎梁復核

方塊上方的軌道梁采用彈性地基梁結構，軌道梁為矩形，高度為700 mm，寬度為500 mm，基床系數取為50 000 kN/m3。彈性地基梁內力計算見表6 所示。

表6 彈性地基梁內力計算表

由圖4～5 可知，承載能力極限狀態時，基礎梁的彎矩和剪力值均滿足設計要求。

圖4 承載能力極限狀態時彈性基礎梁彎矩圖

圖5 承載能力極限狀態時彈性基礎梁剪力圖

3.4 防護樁計算

防護樁的計算模型見圖6 所示，內力計算結果見表7 所示，防護樁滿足船舶擠靠力使用要求。

表7 承載能力極限狀態時防護樁復核成果表

圖6 防護樁計算模型

圖7 承載能力極限狀態時防護樁彎矩圖（kN.m）

4 結語

對東非某項目的具有堆存和出運管樁功能的臨時碼頭的兩座鋼棧橋的設計和施工要點進行了分析，對施工需要的機械設備、材料進行了統計，并且對出運棧橋、彈性基礎梁和防護樁進行了受力驗算，對具有樁基出運需求的水工項目臨時碼頭施工提供參考。