某码头泊位建设工程施工技术探讨

　　摘要:对某码头泊位建设工程施工中采取的综合技术措施和新工艺进行系统的介绍.这些工艺和综合技术措施在码头泊位建设工程施工中取得了良好的效果。
　　关键词:码头泊位；工程建设；施工工艺
　　
　　1工程概况
　　该码头建设工程共有2个泊位,总长度为537.2m。码头前沿设计水深为－15.8m（港区高程，下同），码头面标高＋3.75,港池宽度80m,为沉箱重力式结构,共由52个标准沉箱和3个异型沉箱组成,标准沉箱尺寸为10.2m×14.375m×17.9m。
　　码头基床形式为暗基床,沉箱内回填基砂和二片石,沉箱间结合腔在－2.6m高程以下填粒径大于80mm的碎石,在－2.6m～＋2.1高程之间浇注C25水下混凝土。沉箱顶部面板间浇注接缝混凝土,面板上为20cm厚素混凝土面层。集装箱桥吊前轨设在沉箱面板及接缝混凝土上,后轨道梁基础为直径1200mm的灌注桩,桩长40.6m,前后轨间距30m。锚碇、防风拉索等预埋件布置在结合腔处。沉箱临水面设有双鼓单板橡胶护舷,接缝临水面有D形橡胶护舷。码头标准断面如图1所示。
　　
　　图1码头断面示意
　　2主要施工工艺和方法
　　2.1施工总体安排
　　总体施工顺序为:根据现场实际情况,为了尽快实现陆域通道,形成流水施工,采取了由北向南顺序进行施工。因最北端的异型沉箱基床最高,所以先安装邻近的标准沉箱。待与异型沉箱邻近的标准沉箱回填完成后,再抓紧抛石、夯实、整平、安装异型沉箱,随着异型沉箱舱格回填和面板的安装施工,就形成了陆上通道。这样可以从陆上进行结合腔回填碎石、浇注水下混凝土、接缝混凝土和面板混凝土等工序的施工,既加快了进度,又节省了费用。水上抛石形成背后棱体,倒滤层抛理、土工布铺设等施工由北向南逐步推进。
　　2.2主要工序施工工艺和施工方法
　　2.2.1炸岩
　　港池水下炸礁区域海底高程为－13.2～－16.1m。在爆破施工区内,距新浇混凝土最近距离约300m；距西防波堤最近距离约130m。
　　为保证防波堤的安全,距离防波堤80m范围内采用日本进口抓泥船(16m3抓斗)分层抓岩。
　　根据爆破地震波对岸边建筑物和海面船舶的影响,综合确定每次齐发和总药量的大小。在保证炸礁质量的前提下,尽量减小爆破振动,线装药量控制在3kg/m左右,单孔装药量根据钻孔深度而定。
　　1)爆破参数设计
　　炮孔直径D=90mm；药包直径d=70mm；孔距2m；排距2m；超深H0=1.5m,超宽B0=2m。
　　炸礁区为花岗岩侵入体,岩体完整性良好,呈强、中风化状态。上部标贯击数为30～50击。由规范查表得出风化岩水下炮孔爆破单位耗药量q值为1.53kg/m3。然后用胶质炸药换算系数0.8,计算得出单位耗药量为q=1.2kg/m3。
　　根据安全起爆药量,采用单孔或几个孔分组单独连接网络起爆,从而减小起爆振动。采用梅花形布孔方式,排间微差起爆,网络连接示意如图2:
　　
　　图2爆破网络示意
　　2)爆破地震波对建筑物的影响
　　起爆安全距离通过下式计算:
　　R=(K/V)1/α•Qm
　　式中:R为爆破地震波安全距离(m)；Q为药量(kg)；V为地震安全速度V=2cm/s；m为药量指数取1/3；K为与爆破点地形、地质条件有关的系数；a为衰减系数。K取200,α取1.5。
　　根据上式及给定的相关系数,通过计算得出安全起爆距离与药量关系如表1。
　　表1安全起爆距离与药量关系

　　根据装药量多少分别加工主(起爆)、副药包,主药包放置毫秒差同段塑料导爆管雷管2个,每个起爆雷管各属于独立起爆系统,以确保药包的准确性。将条形主、副药包连接起来,连接时主药包距孔底应为药包总长度的1/3。
　　3)爆破施工中存在问题及解决办法
　　爆破施工中对已有建筑物如东侧码头、防波堤有不利影响；对新安装沉箱、新浇注混凝土以及对新开挖基槽边坡等均有不利影响。
　　解决办法是:
　　①加大安全系数。根据规范规定,重力式码头安全振动速度应为5～8cm/s,本次施工为了最大的安全保证,选择V=2cm/s进行药量计算；
　　②严格控制一次齐发总药量；
　　③在危险区域分层爆破；
　　④加强监控,特别是对防波堤新开挖出的边坡,由于地层组成为砂,为防止产生滑塌或地震液化,在防波堤上设立了4个观测点,每天观测一次位移和沉降情况。还在防波堤上设立了9个观测断面,每周观测一次泥面和边坡的变化情况。
　　2.2.2基床抛石、夯实
　　基床抛石采用方驳定位,小型自航铁驳运料、方驳上反铲卸船、民船抛填补齐相结合的施工方法。根据基床厚度和地质情况来确定预留夯沉量。一般预留分层抛石厚度的10%～20%。采用400t方驳配备30t履带吊,吊挂夯砣进行基床夯实施工,夯锤的夯实冲击能124kJ/m2,夯实遍数为2遍8夯次。
　　为了抢进度将反铲移到整平方驳上,以替代人工用手推车下料的老方法,方驳采取纵向驻位,根据水深和潮流方向确定每次移船距离。整平方驳采用自航自卸铁驳补料,大大提高了劳动效率。设计的倒坡值为0.3%,整平断面的最大差值只有4.2cm,施工中加强倒坡的控制,下了三排道轨,虽然增加了整平时间,却有效地保证了整平质量。
　　2.2.3沉箱接高
　　受滑道水深影响,码头工程沉箱只能在沉箱预制平台上预制，9.7m高,分3层预制,高度分别为2.5m、3.6m、3.6m。经海上拖运至南侧码头接高场地进行现场水上接高。沉箱接高顶高程为＋2.0m,受到潮水及波浪的影响,施工效率低,施工周期长。根据浮游稳定性计算,在－7.7m接高台座上接高1段,2.7m高；在－10.4m接高台座上接高2段,2.7m、2.8m高,沉箱接高完成后总高为17.9m,从第二个台座上出运需200t起重船吊浮配合吊力170t。
　　冬期施工,现场无建筑物遮挡,给现场混凝土浇筑、浇注成型后覆盖保温养护带来很大困难。综合考虑自然气温条件、结构类型、工期限制、能源情况和经济指标等因素,采用综合蓄热法养护施工。
　　沉箱外模板外挂30mm厚木板1层,木板外侧为1层土工布、1层塑料布,通过50mm×50mm木方形成整体。混凝土浇注大盘底面用10#铅丝绑扎2层土工布夹2层岩棉毡进行保温。外桁架与外模之间及舱格底盘上安设2kW的电暖气。
　　混凝土浇注完成后,在混凝土表面覆盖1层塑料布,然后在接茬甩筋上覆盖2层土工布。在内模底盘上安装电暖气,靠辐射热直接对内模板进行加热。舱内养护温度控制不低于10℃。
　　采用抗冻早强外加剂,养护温度为10℃时,2d时间混凝土强度即可达到10MPa以上。拆模后混凝土表面采用专门保温架保温,保温架由10号工字钢形成框架,30mm厚木板做面板,面板内侧包塑料布1层、岩棉毡1层、阻燃土工布1层、电热毯1层、阻燃土工布1层、塑料布1层,内侧塑料布紧贴混凝土表面。舱格顶面覆盖专门的保温罩,保温罩中间挂吊篮,安装电暖气。继续进行保温加热,直到混凝土强度达到设计强度50%或10MPa以上,方可拆除保温罩,钢筋继续维护。
　　在此次冬期工程施工中,我们采取的施工工艺和保温措施是切实可行的,混凝土质量始终处于受控状态,没有出现混凝土通病,保证了工程质量。
　　2.2.4沉箱安装
　　沉箱起浮采用980HP拖轮拖带潜水方驳,安装沉箱盖板,并留出浮式泵入仓孔。因受沉箱接高台座数量、工期等因素的影响,接高过程中沉箱采用了压水载的方法保持稳定,而沉箱出运也由起重船吊浮送到存放场,所以相对顺利。
　　沉箱安装完成后稳定1d,经复核无误后进行回填。沉箱内填料采用自航铁驳配反铲运抛,每个沉箱抛填量1366m3。
　　2.2.5安装沉箱盖板及现浇盖板
　　盖板安装用200t起重船配600t方驳进行施工。为保证预埋件精度,带有系船柱、门机车挡、电缆井的沉箱盖板进行现场浇注。模板采用吊模形式。
　　2.2.6回填基砂振冲
　　本工程振冲处理为不加填料振冲加密,处理深度为15.0m,处理后的地基标准贯入试验锤击数大于15击。该场地15.0m深度范围内为人工填海中粗砂层,含少量卵石,松散。采用起重能力为20t履带吊车,选用功率为75kW振冲器,1台振冲器每小时振冲3根桩,每天振冲70根左右。
　　通过码头背后回填砂振冲密实处理施工,对不加填料振冲加密的砂土地基,施工中应注意以下几个问题:
　　1)实际加密时间不足的问题:加密时间的长短是桩体密实程度的主要因素。但在实际施工中发现,振冲器未达到加密段顶头时就达到加密电流,加密时间不足,导致桩体密实度达不到设计要求。因此,发现振冲器在明显下降开始达到加密电流时,不能以自动装置来控制时间,应由人工控制时间,使实际加密时间达到设计要求的30s。
　　2)振冲器工作电压不足问题:振冲器用电是由高压电线经变压器再输经监控台,然后通过电缆输入到振冲器中的。根据本工程实际场地配电箱位置,过长的电缆电损耗,使振冲器功率达不到额定值,影响加密效果,甚至会出现造孔“闷机”。为解决这一问题,根据计算及施工经验,监控台引出电缆长度最大不得超过100m。
　　3)振冲器造孔电流过大:根据振冲区域地质条件分析,振冲器下沉速度有时太快,孔壁基砂石容易坍塌。造成振冲器在造孔过程中电流过大,但按规范要求不能超过空振电流的2倍。
　　3结语
　　1)严格控制一次爆破最大药量,合理连接爆破网络,能够保证结构物的安全；
　　2)在冬期施工中,采取的施工工艺和保温措施是切实可行的,混凝土质量始终处于受控状态；
　　3)根据本工程施工经验,回填基砂石振冲完成后,间距6m的桩可同时施打,间距小于6m的桩应进行跳打。