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This paper introduces the construction technique of Caofeidian corridor of high pressure jet grouting pile foundation reinforcement, the construction technology, technical parameters and characteristics of high pressure jet grouting pile.
Keywords: high pressure jet grouting pile; construction technology; construction parameter
中途分类号:TU-02 文献标识码:A
一、工程概况
曹妃甸煤码头廊道底板下粉质粘土层范围采用高压旋喷桩复合处理地基,布置长度范围为翻车机房地下结构以东99.60m,布置宽度13.6m,旋喷桩直径φ1000mm,东西向桩间距为1800mm,南北向桩间距为2000mm,桩高程范围:顶标高(廊道主体碎石垫层底标高)-15.262m~-11.406m,底标高-25.0m,桩长13.594m~9.738m。旋喷加固桩体设计强度≥2MPa,旋喷桩数量为778根,置换率为22.6%。
(一)高压旋喷桩成桩主要跨越3个土层,粉细砂3标高范围-4.06m~-14.16m,粉质粘土1标高范围-14.16 m~-21.06m,粉质粘土3标高范围-21.06m~-26.06m。
旋喷桩与加固土层关系示意图见下图:
(二)主要工程量
二、总体施工情况概述
本工程于2006年12月19日正式开工,2007年4月4日全部施工完毕,历时107天。
高压旋喷桩施工与廊道地连墙施工相互干扰,不能同时进行施工。施工廊道地连墙的天津深基公司认为廊道地连墙要先施工完,然后再施工高压旋喷桩,旋喷桩与地连墙最小净距为700mm,距离太近,高压旋喷桩如先施工的话,会出现串孔现象,廊道地连墙就无法成槽,不同意先施工高压旋喷桩。
考虑到旋喷桩工期的影响,在廊道地连墙没有开始施工的东廊道要先施工完旋喷桩。项目部就现场的实际情况咨询了旋喷桩方面的专家查振衡教授,查教授结合了现场的土质情况及以往的施工经验,表示先进行旋喷桩施工不会影响廊道地连墙的施工。最后项目部同中交项目部及天津深基公司达成共识:天津深基公司先进行西廊道地连墙的施工,项目部先进行东廊道高压旋喷桩施工,在每个廊道提供出一定工作面后,再进行另一工程施工。后经过检验证明,先进行旋喷桩的施工对地连墙施工没有影响,项目部这一决策是旋喷桩能够正常完工的根本保证。
项目部先在东廊道地基加固区域投入1套设备,后期在西侧廊道提供工作面后,投入3套设备同时进行施工,为避开同翻车机房地连墙及灌注桩的施工干扰,待该区域地连墙、灌注桩施工完后,即安排进入该施工区域进行施工。
三、工程难点
(一)高压旋喷桩在粉质粘土层作为加固体并不多见,施工参数的确定是高压旋喷桩能否达到设计强度的重要因素。
(二)高压旋喷桩施工与廊道地连墙施工相干扰,制定合理的施工顺序是保证旋喷桩工期的主要因素。
(三)高压旋喷桩施工时间正值冬季,预防管路的防冻是能否进行正常施工的重要条件。
四、施工总平面布置
(一)施工条件
施工现场处于由吹填海底砂形成人工岛环境,四周临海,未有形成陆上通水、通电条件。
(二)施工场地整平
为了方便钻机和高喷台车的施工,首先用推土机将旋喷桩施工区域的场地进行整平、碾压,然后回填30cm厚山皮石进行整平、碾压,碾压后施工区域的标高同廊道地连墙导墙顶标高。
(三)施工机组布置
采用临时制浆站制备高喷灌浆的水泥浆。每个制浆站储备水泥量为200t,布置1台高压泥浆泵、1台水泥搅灌机 、1台低速搅拌机,1台发电机、1台空压机。制浆站位置距高喷台车不大于80m,水泥棚采用彩条布覆盖。水泥浆通过高压管送至高喷台车,进行高喷施工。
(四)施工用电
现场施工及照明用电均由柴油发电机供应。
(五)施工用水
利用现场的300米深井,以解决制备泥浆及水泥浆等施工用水。
(六)废浆池
利用施工区域东侧的吹填区做为高喷施工作业的废浆池。
五、施工工艺
(一)桩位布设
本工程高压旋喷桩加固范围为2个廊道基坑:每条廊道地基旋喷处理范围99.6m×13.6m,成桩桩径1000mm,按设计要求采用正方型布孔。为保证旋喷桩桩头的有效长度和强度,旋喷桩顶标高比设计高度高0.5m。具体详见旋喷桩桩位平面布置图(附图一)。
旋喷平面布孔示意图:
(二)施工参数
廊道基础高压旋喷桩的施工参数根据施工现场的土质条件,加固要求,结合中国水利学会地基与基础工程专业委员会委员、咨询专家查振衡教授介绍以往的施工经验,确定旋喷桩施工参数如下:
六、检测项目
(一)旋喷桩桩头开挖检验
在高压旋喷桩施工前,监理要求把施工的第1根桩做为试验桩,桩顶标高为地面标高下返50cm,在成桩14天后对桩头进行开挖检验,以此做为旋喷桩成桩质量的一项依据。
2007年1月3日同监理一起对试验桩进行开挖检验,从桩头的外观上看旋喷桩的成桩质量较好,成桩直径达到了设计要求。
(二)旋喷桩室内试验
1、设计要求
旋喷桩桩身强度:取水泥土配合比相同的室内加固土试块,在标准养护条件下28天龄期的立方体抗压强度平均值fcu=2MPa,以试验值为准。
2、试验过程
试验目的
按照设计要求,取现场实际地层的土体与施工用的P.O42.5R水泥和水按一定的比例做室内加固土试块,以此试块28天强度确定旋喷桩的桩身强度。
试验材料
a、水泥:唐山冀东水泥股份有限公司生产的盾石牌P.O42.5R水泥。
b、天然土样:施工区域所取土样,粉细砂3、粉质粘土1、粉质粘土3。
c、水:施工现场的深井水。
天然土取样方法
a、在廊道旋喷桩施工区域内,用钻机钻至需要深度,取出所需天然土样;
b、取出的土样,用塑料袋密封保存,以免水份散失。
c、取土样范围:粉细砂3标高范围-4.06m~-14.16m,粉质粘土1标高范围-14.16 m~-21.06m,粉质粘土3标高范围-21.06m~-26.06m。
试验参数
水泥浆的水灰比:1,水泥浆喷射流量: 70L/min,提升速度:10cm/min,
天然状态下粉质粘土1含水率:26.5%,密度:1.92t/m3,
天然状态下粉质粘土3含水率:31.9%,密度:1.85t/m3,
室内试验共做3组,要求每组试块在标准养护条件下分别做7天、14天、28天、60天、90天抗压强度试块。
以下3组为成桩1延米所用试验原材料的比例(所用土样为天然状态):
a、第1组:
粉质粘土1:P.O42.5R水泥:水=1.51t:0.522t:0.522t
b、第2组
粉质粘土3:P.O42.5R水泥:水=1.45 t:0.522t:0.522t
c、第3组
粉细砂3的含水率及天然重度设计地质资料中没有给出,试验单位根据所取土样计算出粉细砂3与P.O42.5R水泥及水的比例。
试验结果
室内试验结果统计表
结论
试验结果满足设计fcu﹥2MPa要求。
(三)旋喷桩钻孔取芯检测
根据监理要求,对旋喷桩试验桩D276进行钻孔取芯试验,来检验旋喷加固体的实际强度。于2007年1月24日进行了旋喷桩无侧限钻孔取芯检测。
结论:被检试块的无侧限抗压强度均大于2.0 MPa,满足设计要求。
(四)复合地基承载力试验和单桩承载力试验
1、设计要求
承载力检验采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验,载荷试验必须在桩身强度满足试验条件时进行,并宜在28天后进行,检验数量为桩总数的1%,且每个廊道不应少于3点。复合地基承载力标准值:160KN/m2,单桩竖向承载力特征值:518KN。
2、试验过程
检测数量
1)复合地基静载荷试验:东、西廊道各4块,总计8块,抽检率1%。
2)单桩静载荷试验:东、西廊道各4点,总计8点,抽检率1%。
执行规范
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)
《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002J220-2002)
仪器设备
本次检验所用的主要仪器设备:JCQ-503A静载荷试验仪,设备编号:060103。
试验结果
静载荷试验结果统计表
成果分析
由复合地基载荷试验成果,地基最大沉降量为6.58mm~10.25mm,廊道复合地基承载力特征值fak﹥160KN/m2,满足设计要求。
由单桩载荷试验成果,试验最大沉降量为8.97mm~19.71mm,单桩承载力满足使用要求。
结论
廊道单桩承载力特征值Ra﹥518KN,复合地基承载力特征值fak﹥160KN/m2,均满足设计要求。
Abstract: introduces ZhuHai, Guangdong LNG a dock project pier construction technology and technical measures, focusing on the template of the large volume pier construction program.Keywords: large volume pier; Anti-hanging system; side mold
中图分类号:TU7文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)
1 工程概况
广东珠海LNG一期工程码头工程共有3个大体积钢管桩支承墩台,4个靠船墩,8个系缆墩及4个钢栈桥支墩。墩台为现浇C40钢筋混凝土结构,钢管桩伸入墩台1倍钢管桩桩径,钢筋在钢管桩处断开与焊接在钢管桩上的钢套环焊接。墩台的尺寸及桩间距如表1所示。
表1 上部现浇墩台及横梁情况一览表
2 施工工艺
2.1墩台底模设计与安装
2.1.1底模设计
本工程墩台桩间距大, 墩台相对施工水位高差大,给施工带来极大难度, 因此考虑墩台分二层浇注, 第一层为80cm, 第二层为120cm。根据混凝土分层厚度, 进行受力计算选用底模系统所用材料, 底模系统计算主要包括以下两点:
①. 选定施工方案
采用反吊系统在钢管桩上搁置横担用拉杆反吊底模。
②. 受力计算
底模系统计算步骤:
混凝土浇筑分层验算主梁强度及刚度、稳定性计算(主梁上的主要荷载有:底模自重、钢筋重量、第一层混凝土重量、倾倒及振捣混凝土产生的垂直力、施工人员及施工机械荷载和侧模板重量)次梁计算扁担梁及吊杆受力计算
经过计算。反吊底模系统材料选用如下:
主梁:双拼Ι40a工字钢(两型钢之间的拼缝根据所选吊底螺栓的大小确定)。
次梁:Ι22a工字钢,间距40cm。
横担:双拼Ι30c工字钢。
2.1.2底模制作与安装
在桩顶挂吊篮作为操作平台,横担梁摆放到位后,用Φ16圆钢 “U”型卡卡住横担梁,并与桩内壁焊接固定,防止一侧主梁固定后横担梁倾斜。用Φ32mm精轧螺纹钢作为吊底螺栓。垫片采用200×200×18mmQ345钢板,每根吊筋两端锁精轧螺纹钢专用螺帽。吊底螺栓外套Φ100mmPVC管(一方面可以将螺栓周转使用,另一方面可以作为拆底预留孔)。
图1 底模反吊系统示意图
图2 桩顶横担梁加固图
主梁采用双拼Ι40a工字钢,缀板为240×120×10mm钢板,间距2m。主梁需要连接时同一根主梁连接处严禁在同一断面。主梁拼缝需坡口满焊,然后双面采用连接板焊接。
图3 主梁连接示意图
吊安主梁时,先将主梁首尾两端吊挂在扁担梁上,安装完两端吊底螺栓后拆除吊挂钢丝绳,测量配合,施工人员用手扳葫芦调整主梁,然后补齐中间吊底螺栓。由于桩基存在平面扭角,与主梁之间不可能紧贴,因此基桩与主梁之间用木楔子垫实。
次梁摆放时应避开主梁缀板,避免次梁高低不平。次梁的长度应根据主梁排架间的跨度选择,保证次梁端部均搁置在主梁上。次梁与主梁点焊连接,点焊时同一根次梁均点焊同一侧下边缘,以利于次梁拆除。
铺底楞为80×80mm方木格栅,用14#铅丝与次梁捆绑固定。上铺钉20mm厚竹胶板,作为底模。
底模与桩、竹胶板之间拼接应紧密,用三层板铺钉在缝隙处。底板四周沿模板边线钉三角木条,三角条下压海绵条止浆,侧面钉Φ25mm塑料软管止浆。
图4 底模四周止浆示意图
底模安装完成后进行标高复测, 对偏差超出允许范围进行调整, 并对底模系统进行检查, 确保底模安全可靠。
2.2侧模设计与安装
2.2.1侧模结构形式
侧模是保证混凝土外观质量的关键,既要满足强度、钢度和平整度,还应便于吊装、拼组重复使用,因此,侧模采用轻型钢模板。
根据墩台结构尺寸确定单片模板尺寸,面板采用5mm 冷轧板,[8@600mm 作为横向加劲肋,∠50×50×5@300mm 作为纵向加劲肋,外侧间距@1000mm 设纵向[8背带。
2.2.2侧模安装
墩台混凝土采用模板一次支立分层浇筑的工艺,根据分层的厚度在模板上焊接限高铁三角,侧模底口利用同一根底层钢筋两端各焊接螺栓对拉固定,且在钢管桩周围的对拉螺栓应与钢管桩焊接牢固,上口与就近钢桩对拉,模板边安装边对正找直,单片模板正位后,内侧用拉杆将模板竖背带与钢桩顶焊接牢固,防止浇筑过程中模板外倾。
图5 侧模板加固示意图
浇筑完第一层混凝土后,即拆除底模,侧模板靠与混凝土之间的磨擦力固定于墩台上,拆底模前必须将侧模底口螺栓重新拧紧。
2.3大墩台钢筋笼安装
墩台的钢筋布置由纵横向整体钢筋箍和侧壁水平箍组成。安装后形成底板双向筋、面层双向筋、侧壁竖向筋和侧壁水平筋。
墩台钢筋分两次绑扎,顺序如下:
底板下层钢筋和错开一定高度的侧壁钢筋底板上层钢筋和错开一定高度的侧壁钢筋桩顶加强筋按混凝土分层高度安装侧壁水平钢筋顶板下层钢筋和对接侧壁钢筋顶板上层钢筋和对接侧壁钢筋安装上部侧壁水平钢筋
2.4混凝土施工缝处理
分层混凝土顶面在混凝土初凝后,采用压力大于2.5mpa高压冲洗泵冲刷混凝土表面,冲开上部浮浆,以露出1/3碎石面为宜。下一次混凝土浇筑前均匀铺同强度水泥砂浆以加强新老混凝土的结合。
2.5墩台底模拆除
底层混凝土浇筑完毕,待强度达到设计强度100%时方可开始底模板拆除。
2.5.1 用钢丝绳一端套入主梁下横担Φ36圆钢(底模支立时钢丝绳一端套入横担圆钢后,将圆钢与主梁底部点焊,另一端通过Φ100mm预留孔外露在外),另一端通过手拉葫芦挂在墩台顶面预埋Φ25拉环上,随后手拉葫芦将钢主梁拉紧。同样方法将每组所有主梁均在基桩处用2个手拉葫芦拉紧。
图6 钢丝绳吊底处详图
预埋拉环随主梁布置,埋入方向与拉索方向基本一致。
2.5.2 专人统一指挥,多人同时缓慢松动手拉葫芦,让底模在重力作用下缓慢平稳下放,下放前在钢丝绳侧混凝土面上做好标尺,确保下放步调一致,当底模下降到距离墩台底1.5m时停止下放同时固定好手拉葫芦。底模下放过程中,下面严禁有任何作业人员或工作船通过。
图7 拆底示意图
2.5.3 工作人员进入下放的底模,底板打捆利用吊机从边缘起吊。用撬棍将次梁上的焊点松动,然后将次梁捆牢由吊机带劲顺底木模滑至墩台边缘,方驳吊机吊起放在运输方驳上。
2.5.4 施工人员将主梁一端连接吊具,由吊机带劲后,工作人员将自制自动脱钩一端与吊底钢丝绳相连,另一端通过钢丝绳与手拉葫芦相连,手拉葫芦挂在预埋拆底拉环上,待此手拉葫芦带劲后,松开原吊底手拉葫芦和钢丝绳。施工人员用小锤将自动脱钩打开,主梁即可落入水中。方驳吊机后移吊起放在运输方驳上。
图8自制自动脱钩图
图9 自动脱钩安装图
3 几点体会
3.1 侧模采用大片钢模板,钢度大,拼组方便,对保证混凝土外观质量起到了很好的作用,同时利用侧模与混凝土之间的摩擦力来支承侧模自重保证后续混凝土浇筑,取得了成功。在选择侧模底口螺栓时除了满足混凝土浇筑过程中侧压力的要求外还应该满足:N模板<αμnT
式中:N模板———单片模板自重;
α———安全系数;
μ———钢与混凝土之间的磨擦系数;
n———单片侧模板底口螺栓个数;
T———单个底口螺栓设计拉力。
3.2 吊底螺栓选用精轧螺纹钢较普通螺栓重量降低,方便安装。
3.3吊底螺栓外套ф100mm 塑料管,浇筑完第一层混凝土即拆除底模,吊底螺栓、吊架、底模均可重复使用,提高了施工材料的周转效率,降低了施工成本。
3.4用手拉葫芦下放底模的施工工艺,既降低了施工材料的损耗,又保证了拆底的安全。
3.5本工程墩台施工投入方驳吊机2艘,运输船2艘,模板配置时充分考虑各墩台的周转使用,减少模板修改量,墩台施工均如期完工。
通过对高桩码头墩台结构几个主要施工控制点的分析论证,并采取了相应的施工技术措施,为类似的工程施工提供参考借鉴。在广东珠海LNG码头墩台的实际施工中,达到了安全、经济、高效、适用的效果,取得了较好的经济效益。
在码头工程的施工建设中,沉箱重力式结构型式作为一种常见的码头施工结构型式,由于其在工程施工建设中结构的坚固与耐久性比较高,施工建设速度比较快,并且具有较好的抗冻性和抗冰效果,能够对于较大地面荷载和船舶荷载等荷载作用进行较大承受,在码头装卸应用中的荷载变化应对灵活性比较突出,进行结构维修的费用比较少等特点,在我国码头以及海港工程施工中比较常见。下文将以龙口港2×20000吨级多用途泊位工程施工为例,结构为沉箱重力式,结合其施工工序与主要环节,对其施工中的监控管理要点进行总结分析。
工程概况
龙口港2×20000吨级多用途泊位工程属于山东省重要海港工程项目之一,建设20000吨级多用途泊位2个,在进行码头主体的施工建设过程中,主要采用了沉箱重力式结构型式设计,因此是一个典型的沉箱重力式海港码头工程。根据该工程的施工设计情况可知,施工建设码头的全长达到410米,码头工程的顶面高度约为3.3米,外侧#14泊位长246米,前沿底高程-14.0米,内侧#15泊位长164米,前沿底高程-13.2米。
结合该码头工程的施工设计与现场具体环境情况,进行码头工程的施工建设时,首先需要对于码头工程施工现场的堡礁进行整平处理,以方便进行码头基槽的施工建设。值得注意的是,在进行码头工程施工现场堡礁整平施工中,需要将堡礁整平处理过程中产生的渣石进行平整清理;然后再进行沉箱重力式码头结构中需要的沉箱预制施工,并进行沉箱的拖运、安装,在沉箱内部进行石块填充;其次,在进行沉箱之间的倒虑井以及沉箱棱体、倒滤层的抛填施工,并进行沉箱重力式码头结构中的胸墙混凝土和轨道梁混凝土浇筑施工;最后进行沉箱重力式码头工程的附属设施安装施工等,以完成对于沉箱重力式码头的建设,保证本码头工程按期完工并投入使用,目前,该码头已经竣工验收并投入运行和使用。
如下图1所示,为沉箱重力式码头结构断面示意图。
沉箱重力式码头施工建设的工艺程序与监控要点分析
结合上述海港码头施工建设的具体情况,在进行沉箱重力式海港码头的施工建设中,除码头基槽施工外,其主要施工内容与环节还包括沉箱重力式码头中的沉箱预制施工以及沉箱出运、沉箱安装、沉箱填石、沉箱间倒虑井、沉箱后方棱体、沉箱倒滤层回填等施工,此外,还需要进行沉箱重力式码头结构以及附属设施的安装施工。下文将结合沉箱重力式码头的上述施工环节,对其施工监控要点进行分析论述。
1、沉箱重力式码头基槽施工及其监控要点分析
在沉箱重力式结构码头的施工建设中,基槽施工是整个码头工程的基础施工环节,对于码头工程的施工质量有着直接的作用和影响,尤其是对于码头工程结构的安全性、稳定性与耐久性作用影响更为明显。通常情况下,在沉箱重力式码头的施工建设中,基槽施工主要包括基槽炸礁、清碴以及基床抛石、夯实、平整施工等。首先,在进行沉箱重力式码头的基槽炸礁以及清碴施工中,根据上述工程的施工设计,要求沉箱重力式码头基础底高为14.5米左右。在进行该工程基槽炸礁与清碴施工前,通过地质勘查与勘测发现该施工工程的地质岩层主要为辉绿岩,因此为了达到工程设计中的基础底标高标准,需要以炸礁方式进行码头基槽的施工建设。通常情况下,在码头基槽炸礁施工中,对于炸礁施工的宽度应控制在1米以内,炸礁深度通常为0.4米,此外,在上述沉箱重力式码头施工中,由于该码头工程和码头运行中船舶的停泊位置相临近,同时与海港养殖区域的最近距离约为1200多米,因此,为了保证码头基槽炸礁施工的安全性,减少对于临近工程的影响,还需要结合区域需求对于炸礁爆破的时间以及爆破安全距离等进行多方进一步精确确认,以避免对于周围生命以及财产安全等造成影响。而对于基槽炸礁产生的碴子进行清理施工过程中,上述工程主要调用抓斗船进行碴石的清理施工,施工过程中采用GPS系统对于清碴船只进行作业定位控制,这样一来在很大程度上提高了码头基槽清碴的施工进度,减少了基槽炸礁的施工量,对于基槽炸礁施工质量也有很大的保障,有利于减少工程施工的成本费用。此外,在上述码头基槽炸礁以及清碴施工环节,还应注意结合码头基槽平面位置与深度、宽度等情况,对于基槽炸礁与清碴施工质量进行过程控制与管理。
其次,沉箱重力式码头基础施工中,基床抛石施工主要是在基槽施工完成后,结合基槽水深测量情况进行基槽开挖施工断面结构的绘制,以根据码头基槽施工断面结构情况,进行基床抛石施工实施。需要注意的是,进行码头基床抛石施工前应先对于水下回淤情况进行潜水探摸或扫测检查,同时做好抛石质量的饱和浸水抗压强度实验,以保证基坑抛石的质量。再次,在基床夯实施工环节,上述工程主要采用重锤夯实方式进行基床夯实施工,结合工程情况,保证基床夯实施工的时间持续在20到30小时之间,以对于基床夯实施工质量进行保障。最后,在基床平整施工中,主要是进行基床平整度的控制,多采用二片石作为整平石料进行基床整平实施。在进行基床施工验收中注意采用相应规格的方格网以加密形式进行测量验收,保证基床施工质量。
2、沉箱重力式码头的沉箱施工与监控要点分析
沉箱重力式码头的沉箱施工主要包括沉箱预制以及安装、填石等施工内容和环节。其中,在进行沉箱预制施工中,上述工程主要采用在沉箱预制场进行预制施工方式,通过专门的监理人员从沉箱预制原材料以及预制工序等方面,对于沉箱预制施工质量进行全过程监控管理。其次,在进行沉箱安装施工中,主要结合施工设计要求,按照沉箱安装设计顺序进行安装施工,保证两个沉箱之间的安装高差严格控制在2厘米范围内,沉箱安装的接缝宽度在3到9厘米范围内,沉箱安装的临水面错牙在5厘米范围内,并且尽量一次安装成功,以保证沉箱安装的质量。最后,在进行沉箱填石以及沉箱间倒虑井、后方棱体、倒滤层的回填施工中,需要在沉箱安装施工结束并经过两个潮水观测之后再进行。其中,在沉箱填石环节,需要按照施工设计的相关要求对于沉箱填石的硬度以及密度、耐久性等进行控制,同时注意沉箱填石材料中含泥量的控制,填石过程中尽量采用自卸车进行填石施工,同时注意控制填石压力对于沉箱隔墙的破坏作用。
3、沉箱重力式码头上部结构施工与监控要点分析
在沉箱重力式码头工程中,上部结构施工主要包括沉箱重力式码头的胸墙以及沉箱盖板、后轨道梁等结构部分的混凝土浇筑施工。其中胸墙是沉箱重力式码头墙身预制构件的连接结构,一般在沉箱填石施工结束后进行该部分的施工建设,包括钢筋搭连接与模板铺设、混凝土浇筑施工等,需要按照相关施工要求对于施工过程以及材料质量进行严格控制。
此外,沉箱重力式码头施工中,还包括码头附属设施的安装施工,在这一施工环节中主要对于附属设施安装施工质量进行控制,以避免对于码头外观质量产生不利影响。
结束语
沉箱重力式码头作为常见结构型式的码头工程,其施工建设虽然比较简单,但是对于工程质量的控制与保障相对困难,因此做好沉箱重力式码头施工建设要点的控制管理,以保证码头工程施工建设质量,具有突出的现实作用和价值意义。进行沉箱重力式码头的施工管理与控制中,注意通过对于施工管理组织的完善以及做好施工组织与设计方案审查、保证施工材料合格等方面,做好码头工程施工建设的质量和进度控制,促进海港码头建设的健康发展。
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关键词:
码头疏浚;施工要点;质量控制
码头业务工作中,疏浚工程占有很大的比重,主要是水上作业,配置工程中所需要的设备,采用配套的设备,如:绞吸船、耙吸船等,根据码头疏浚工作的具体需求,分配好各项工艺的应用。码头疏浚工程施工过程中,要汇总好工程中的要点,落实好质量控制的方法,确保码头疏浚工程的顺利进行。
1工程分析
码头疏浚工程,有利于提高港口航运业务的水平,改善航行的条件,进而提高航运的经济效益。我国码头疏浚施工工程,是一项主要的技术项目,用于维护港口码头的航运业务。码头疏浚工作施工,集中体现在定位、抓泥、装泥、运泥、抛泥等方面。码头疏浚工程起到重要的作用,要根据码头的实际情况,分配好疏浚工程,满足港口业务的需求。码头疏浚工程中,还要注意水温、机械、气象等知识的结合,不能增加码头疏浚的施工压力。
2施工要点
2.1基槽挖泥
码头疏浚工程施工要点中,基槽挖泥是首要的施工内容。基槽挖泥施工时,需严格控制好基槽的实际宽度、深度,使用绞吸船,每次都要挖出整个船体大小的基槽,挖泥施工的现场,按照实际的水位情况,将基槽开挖的实际情况,反馈到绞吸船的工作中心,结合实际基槽调整铰刀挖泥时的高度,进而合理的控制好基槽挖泥的深度、宽度,避免影响基槽挖泥的效果[1]。基槽挖泥期间,施工人员监测好绞吸船的应用,以免增加挖泥的压力。
2.2基床抛石
码头疏浚工程中,基床抛石施工的工期,相对比较短,如果单纯使用民用船只,很容易增加基床抛石的施工压力,无法满足工程目标的基本需求,所以要在基床抛石方面,重点考虑基床断面、装石量两大因素,以此来规范水下基床的抛石过程[2]。基床抛石作业中,需要确定抛石断面位置处,所需的抛石斗数,每次完成抛石后,都要安排技术测量人员,对码头疏浚工程的水位,实行精确的测量,以此为基础,调整基床抛石的斗数,根据实际情况,调整好断面抛石数量,以免影响到基床抛石的施工效果。
2.3整平夯实
基床的整平、夯实,均属于码头疏浚工程中的机械化操作范围,一般情况下,工程中采用65t履带吊机、6.35t夯锤,考虑到码头疏浚区域的限制性,施工现场不能设置夯实采用的标牌,如里程标牌、方向标牌等,要根据夯实作业的船只,确定出整平与夯实中的定位点,夯实期间,严格控制夯锤的操作,重点控制好夯锤的下落距离,把控好横向、纵向上的距离,保证基床平均夯沉量的稳定性。
2.4方块与卸荷板制作
码头疏浚工程施工中,要提前制作好方块和卸荷板,不仅因为此类材料的体积较大,还有方块、卸荷板对钢筋混凝土标号要求高,一旦出现问题,就会引起裂缝、变形等问题,所以在制作方块和卸荷板时,要控制好以下几点内容,如:(1)把控材料中的粗骨料,如石粉,石粉要配合钢筋混凝土的含量,考虑到材料制作的成本,应该采用循环水,对碎石实行清理,高温环境中,还需采取防晒措施,避免骨料在码头疏浚工程中,出现温度过高的问题;(2)方块和卸荷板,制作时,要满足规范性与设计标准,在试拌阶段,选择科学的钢筋混凝土配合比,不能影响到方块、卸荷板的质量和性能;(3)钢筋混凝土的搅拌时间,关系到方块、卸荷板的质量,根据时间控制好坍落度;(4)码头疏浚施工时,根据季节时间,选择恰当的水泥材料;(5)把控钢筋混凝土的振捣周期,同时还要控制好振捣间隔;(6)将方块和卸荷板浸泡到淡水中,每隔3小时,更换一次淡水,辅助降低方块与卸荷板的温度。
2.5胸墙设计
胸墙设计,要在潮水环境中,设计时,注重施工质量的保证,施工人员总结以往胸墙设计的经验,调整好胸墙设计的工艺,严格控制好胸墙施工的过程[3]。设计中,比较重要的点是实时检测与测量,及时发现每项设计项目中的问题,在此基础上,调整好施工的进度,保障胸墙的可靠性。
2.6方块与卸荷板安装
方块与卸荷板的安装,属于码头疏浚施工中比较重要的内容。安装期间,要合理的控制工程成本,做到同期进行。码头疏浚工作中,经常会改变安装的工艺顺序,以此来提高安装的成功几率,所以施工人员要全面掌握水下方块的状态,实时统计方块在水下的数据,记录好数据后,利用水上吊重球,将方块安装的实际里程,引导在水面上,还要经过全站仪的定位测距,检测方块与卸荷板的安装质量,规避潜在的施工风险。
3质量控制
首先是码头疏浚工程施工中,科学的控制施工质量,采用质量控制制度的方法,按照工程的进度,测量水深,进而发挥质量控制制度的科学性。例如:质量控制制度中,要按照挖泥船的实际指示,落实好挖泥的过程,利用水尺检查零点,根据零点调整好挖泥的下斗深度,保障挖泥船的准确性。质量控制制度,对码头疏浚施工有很大的限制作用,能够检查出施工中的违规操作,禁止发生不符合质量制度要求的行为,避免出现施工纠纷。然后是码头疏浚质量控制中的安全施工,施工期间,码头要保持清洁,维护施工的安全性[4]。码头疏浚施工,临近海域,船舶数量很多,容易遇到台风,必须加强安全管理,由此才能提高疏浚施工的安全水平。针对安全质量控制,提出几点措施,如:
(1)参与疏浚施工的水上人员,统一穿戴救生衣,施工时间内,船舶要悬挂好施工的旗帜,提供指示;
(2)疏浚作业的机械设备,定期实行检修和保养,航行方面,做好了望的工作,避免干扰船舶航行;
(3)配置交通警戒,辅助提升码头疏浚施工的安全性。最后是质量控制中的保护方案,在码头疏浚施工质量控制中,对可能发生的安全风险,提出保护措施,各项机械操作,要在规定的区域内实行,定期检测疏浚施工引起的主移,保障码头主体的稳定性和安全性。保护方案中,全面落实信息的沟通,按照观测的数据,调整工程的作业强度,不能对码头主体的安全造成影响,还要控制好码头疏浚的施工进度,规避潜在的风险,完善码头疏浚的施工环境。
4结束语
我国港口业务的发展,增加了码头的基础设施,在码头疏浚业务上,比较注重施工要点及质量的控制,目的是提高疏浚工程的基础性,延长疏浚工程的使用寿命。码头疏浚工程施工的过程中,严格把控好施工的质量,更重要的是落实质量控制的方法,保障码头疏浚业务的高效性,体现码头疏浚施工的发展水平。
参考文献:
[1]张闯.码头疏浚工程施工要点及质量控制措施探究[J].江西建材,2016,09:93-94.
[2]唐东伟.码头与港池疏浚工程施工要点及质量控制[J].中国科技信息,2011,13:52+55.
码头业务工作中,疏浚工程占有很大的比重,主要是水上作业,配置工程中所需要的设备,采用配套的设备,如:绞吸船、耙吸船等,根据码头疏浚工作的具体需求,分配好各项工艺的应用。码头疏浚工程施工过程中,要汇总好工程中的要点,落实好质量控制的方法,确保码头疏浚工程的顺利进行。
1 工程分析
码头疏浚工程,有利于提高港口航运业务的水平,改善航行的条件,进而提高航运的经济效益。我国码头疏浚施工工程,是一项主要的技术项目,用于维护港口码头的航运业务。码头疏浚工作施工,集中体现在定位、抓泥、装泥、运泥、抛泥等方面。码头疏浚工程起到重要的作用,要根据码头的实际情况,分配好疏浚工程,满足港口业务的需求。码头疏浚工程中,还要注意水温、机械、气象等知识的结合,不能增加码头疏浚的施工压力。
2 施工要点
2.1 基槽挖泥
码头疏浚工程施工要点中,基槽挖泥是首要的施工内容。基槽挖泥施工时,需严格控制好基槽的实际宽度、深度,使用绞吸船,每次都要挖出整个船体大小的基槽,挖泥施工的现场,按照实际的水位情况,将基槽开挖的实际情况,反馈到绞吸船的工作中心,结合实际基槽调整铰刀挖泥时的高度,进而合理的控制好基槽挖泥的深度、宽度,避免影响基槽挖泥的效果[1]。基槽挖泥期间,施工人员监测好绞吸船的应用,以免增加挖泥的压力。
2.2 基床抛石
码头疏浚工程中,基床抛石施工的工期,相对比较短,如果单纯使用民用船只,很容易增加基床抛石的施工压力,无法满足工程目标的基本需求,所以要在基床抛石方面,重点考虑基床断面、装石量两大因素,以此来规范水下基床的抛石过程[2]。基床抛石作业中,需要确定抛石断面位置处,所需的抛石斗数,每次完成抛石后,都要安排技术测量人员,对码头疏浚工程的水位,实行精确的测量,以此为基础,调整基床抛石的斗数,根据实际情况,调整好断面抛石数量,以免影响到基床抛石的施工效果。
2.3 整平夯实
基床的整平、夯,均属于码头疏浚工程中的机械化操作范围,一般情况下,工程中采用65t履带吊机、6.35t夯锤,考虑到码头疏浚区域的限制性,施工现场不能设置夯实采用的标牌,如里程标牌、方向标牌等,要根据夯实作业的船只,确定出整平与夯实中的定位点,夯实期间,严格控制夯锤的操作,重点控制好夯锤的下落距离,把控好横向、纵向上的距离,保证基床平均夯沉量的稳定性。
2.4 方块与卸荷板制作
码头疏浚工程施工中,要提前制作好方块和卸荷板,不仅因为此类材料的体积较大,还有方块、卸荷板对钢筋混凝土标号要求高,一旦出现问题,就会引起裂缝、变形等问题,所以在制作方块和卸荷板时,要控制好以下几点内容,如:(1)把控材料中的粗骨料,如石粉,石粉要配合钢筋混凝土的含量,考虑到材料制作的成本,应该采用循环水,对碎石实行清理,高温环境中,还需采取防晒措施,避免骨料在码头疏浚工程中,出现温度过高的问题;(2)方块和卸荷板,制作时,要满足规范性与设计标准,在试拌阶段,选择科学的钢筋混凝土配合比,不能影响到方块、卸荷板的质量和性能;(3)钢筋混凝土的搅拌时间,关系到方块、卸荷板的质量,根据时间控制好坍落度;(4)码头疏浚施工时,根据季节时间,选择恰当的水泥材料;(5)把控钢筋混凝土的振捣周期,同时还要控制好振捣间隔;(6)将方块和卸荷板浸泡到淡水中,每隔3小时,更换一次淡水,辅助降低方块与卸荷板的温度。
2.5 胸墙设计
胸墙设计,要在潮水环境中,设计时,注重施工质量的保证,施工人员总结以往胸墙设计的经验,调整好胸墙设计的工艺,严格控制好胸墙施工的过程[3]。设计中,比较重要的点是实时检测与测量,及时发现每项设计项目中的问题,在此基础上,调整好施工的进度,保障胸墙的可靠性。
2.6 方块与卸荷板安装
方块与卸荷板的安装,属于码头疏浚施工中比较重要的内容。安装期间,要合理的控制工程成本,做到同期进行。码头疏浚工作中,经常会改变安装的工艺顺序,以此来提高安装的成功几率,所以施工人员要全面掌握水下方块的状态,实时统计方块在水下的数据,记录好数据后,利用水上吊重球,将方块安装的实际里程,引导在水面上,还要经过全站仪的定位测距,检测方块与卸荷板的安装质量,规避潜在的施工风险。
3 质量控制
首先是码头疏浚工程施工中,科学的控制施工质量,采用质量控制制度的方法,按照工程的进度,测量水深,进而发挥质量控制制度的科学性。例如:质量控制制度中,要按照挖泥船的实际指示,落实好挖泥的过程,利用水尺检查零点,根据零点调整好挖泥的下斗深度,保障挖泥船的准确性。质量控制制度,对码头疏浚施工有很大的限制作用,能够检查出施工中的违规操作,禁止发生不符合质量制度要求的行为,避免出现施工纠纷。
然后是码头疏浚质量控制中的安全施工,施工期间,码头要保持清洁,维护施工的安全性[4]。码头疏浚施工,临近海域,船舶数量很多,容易遇到台风,必须加强安全管理,由此才能提高疏浚施工的安全水平。针对安全质量控制,提出几点措施,如:(1)参与疏浚施工的水上人员,统一穿戴救生衣,施工时间内,船舶要悬挂好施工的旗帜,提供指示;(2)疏浚作业的机械设备,定期实行检修和保养,航行方面,做好了望的工作,避免干扰船舶航行;(3)配置交通警戒,辅助提升码头疏浚施工的安全性。
最后是质量控制中的保护方案,在码头疏浚施工质量控制中,对可能发生的安全风险,提出保护措施,各项机械操作,要在规定的区域内实行,定期检测疏浚施工引起的主移,保障码头主体的稳定性和安全性。保护方案中,全面落实信息的沟通,按照观测的数据,调整工程的作业强度,不能对码头主体的安全造成影响,还要控制好码头疏浚的施工进度,规避潜在的风险,完善码头疏浚的施工环境。
4 结束语
我国港口业务的发展,增加了码头的基础设施,在码头疏浚业务上,比较注重施工要点及质量的控制,目的是提高疏浚工程的基础性,延长疏浚工程的使用寿命。码头疏浚工程施工的过程中,严格把控好施工的质量,更重要的是落实质量控制的方法,保障码头疏浚业务的高效性,体现码头疏浚施工的发展水平。
参考文献
[1]张闯.码头疏浚工程施工要点及质量控制措施探究[J].江西建材,2016,09:93-94.
Abstract: This paper put out the research summary and recommendations for the deep water terminal development needs of the arch piers on the basis of full understanding of the wharf structure at home and abroad.Key words: deep; large-scale; high-pile pier; arch
中图分类号:U65文献标识码: A 文章编号:
1、研究的背景及意义
1.1 港口发展趋势
海运在我国的对外贸易中占有很重要的位置。我国拥有1.8万公里的海岸线,承担了近10%的国内货物运输和85%以上的外贸货物运输任务。港口作为海运体系的枢纽,对社会经济的发展起到了举足轻重的作用。
尽管我国港口建设已经取得这样的成绩,但是港口吞吐能力仍然满足不了货运量增长的需要。2001年我国沿海港口的吞吐能力为11.6亿吨,但实际承担的吞吐量却达到13.8亿吨;集装箱码头吞吐能力约为1500万TEU,而实际承担的量高达2200万TEU;大型原油接卸码头以及矿石码头的吞吐能力同样亦小于实际承担的吞吐量。我国港口吞吐能力与需求之比达1:1.2,与国际上1:0.7相去颇远。
为了更好地解决这种矛盾,船舶向大型化发展的趋势日益明显。为适应大型船舶的靠泊,码头的建设也提出了更高的要求,码头建设日益向着深水化、大型化方向发展。深水码头的设计、施工等已成为港口工程界重要的研究课题。
收稿日期: 修回日期:
作者简介:廉芳芳(1983-),女,天津市人,助理工程师,从事港口规划和土地岸线管理工作。
Biography: LIAN Fang-fang (1983-), female, assistant engineer.
同时随着港口数量的增多,有着优质地质、水深、气象等自然条件的岸线资源已经大多被开发。新建码头一般建设在自然条件相对复杂的区域,为了克服这些不利因素,新建码头一般选择建造在离岸较远的深水区中。深水化和大型化已经成为高桩码头未来发展的主要趋势,但同时也对码头桩基础的承载力提出了更高的要求。
1.2 高桩码头发展趋势
高桩码头的发展趋势可归纳为以下几个个方面:
(1)减小构件自重,节约材料。如:在码头中采用拱形结构。例如拱形梁和双曲板等。
(2)提高桩基承载力,减少桩基数量。如:采用大直径管桩,通过增大桩尖底面积和桩侧表面积来增大桩尖承载力和桩侧摩阻力。以此达到提高桩基承载力,减少桩基数量,节约成本的目的。
(3)简化桩基。如:减少桩的种类、简化布置。
(4)简化上部结构,加快施工速度。如:通过加大构件尺寸,统一构件规格来减少构件数量。目前国内每跨码头的预制构件数量已经从23件减少到10件作用,大大地缩短了工期。
(5)码头排架之间跨度增大。如:随着船舶向大型化发展的趋势日益明显,为适应大型船舶的靠泊,码头建设日益向着深水化、大跨度方向发展;随着排架间距的加大,所需桩基的数量降低,从而大幅降低码头造价。
近年大直径混凝土管桩和大直径钢管桩在工程中的推广应用和施工技术的成熟,确保了高桩码头深水化和大型化的可行性。大直径混凝土管桩和大直径钢管桩的承载力比一般的桩都有很大的提升,从而在确保码头深水化和大型化的基础上,还使得用加大码头排架间距来减少码头成本的办法变成可能。加大码头排架间距可以大幅减少桩基数量,并以此节省码头建设经费。但这同时也带来码头上部结构跨度变大,上部结构内力急剧增大,普通梁板式结构无法承受的问题。
为了解决以上问题,有关学者借鉴桥梁工程中的拱桥提出了拱形圬工纵梁、拱形桁架纵梁等结构。但对码头结构中拱形纵梁的研究才刚刚起步,还没有一个统一的规范和通用的设计方法。本文在充分了解国内外码头结构形式的基础上,对可适用于深水大码头发展需求的大跨度拱形纵梁码头的研究现状进行了总结,并提出建议。
2、拱形结构在码头上应用的研究现状
2.1 拱形结构的特点
拱结构与梁结构的区别,不仅在于外形不同,更重要的是两者受力性能有着本质的区别。梁式结构在竖向荷载作用下,支承处仅产生竖向支承反力,梁体主要承受弯矩和剪力;而拱式结构在竖向荷载作用下,两端支承除了有竖向反力外,还将产生水平推力。正是这个水平推力,使拱体的弯矩大大减小,拱截面主要承受轴向压力,主拱圈以受压为主,使之成为以受压为主的压弯构件。由此使之成为大跨度结构的优选型式。
拱形的主要优点是:(1)跨越能力大;(2)抗风稳定性强,结构整体性好;(3)能就地取材,造价较低;(4)耐久性能好,维修、养护费用低;(5)建筑艺术造型简介优美。
拱形结构用于高桩码头的主要缺点是:自重较大,自重和受力会对桩基产生较大水平推力。
2.2 拱形结构在码头中应用的研究现状
拱形结构在码头上的应用主要借鉴于桥梁工程上的拱桥。拱形结构因其良好的抗压能力,被运用在码头结构中可增加码头的承载力,减少构件数,达到节省码头成本的效果。
华东水利学院水港系双曲拱码头研究小组于1978年提出了有双曲拱板的高桩码头的设计构想,具体设计如图1所示。本码头面板采用双曲拱板,其结构借鉴于桥梁工程中常见的双曲拱桥。双曲拱形较之一般拱形可以更加均匀的传递压力给桩基,有更 等地得到小规模推广,但因为施工麻烦,设计理论也不够成熟,未在全国范围内得到大规模推广。
图1高桩双曲面板码头典型断面图
浙江省交通局于1978年在浙江省6905码头工程中,使用了设置拉杆的拱形横梁结构。具体设计如图2所示。拱形结构可以将上部荷载更好的传递给桩基,同时减小横梁上的弯矩,更好地发挥混凝土的抗压性能。相对普通的梁板式码头,采用本结构可以节省混凝土和钢材20%以上。但是这种结构因为施工较一般梁板式码头复杂,未能得到大规模推广。
图2高桩拱形横梁码头典型断面图
2007年曹源在传统的高桩梁板式码头结构中,应用拱式纵梁代替传统的简支纵梁,提出了大跨度悬链线拱式纵梁码头的新型结构型式(如图3所示)。但是由于该结构将拱脚固结在桩台上,所以桩基础要承受很大的水平承载力。为了提供足够大的水平承载力,桩基础被设计成由多根直桩和叉桩组成的桩台。这种设计加大了施工难度,并且较大地提高了施工成本,并不能很好地达到减少码头造价的目的。
图3悬链线拱式纵梁码头正面图
2007年于忠伟在普通梁板式高桩码头结构型式的基础上,借鉴桥梁工程中的拱梁,在高桩码头结构中,应用拱式纵梁代替传统的简支纵梁,提出了由拱梁、拉杆、吊杆、立柱组成的新型结构型式(如图4所示)。本结构在拱梁之间设置了一个拉杆,虽然可以部分的平衡两拱脚对桩基础的水平荷载,但剩余的水平荷载依然需要通过多根桩组成的桩台来抵消。这样就提高了施工成本,并且拉杆和吊杆的设置加大了施工难度。拉杆在极端环境下的破坏也会给整个码头结构带来安全上的隐患。
图4桁架式拱形纵梁码头断面图
2009年翟秋针对码头结构的特殊性,借鉴拱桥结构,提出了适用于外海深水条件的拱式纵梁新型码头结构型式,并进行了结构整体布置,从材料特性、截面类型、构件尺寸范围等方面阐述了主要构件的设计要求,具体结构如图5所示。并首次将拓扑优化的概念及方法引入码头结构的优化中,基于拓扑优化方法对拱圈梁的合理拱轴线进行研究。但本结构和图4中的结构存在着同样的问题。
图5桁架式拱形纵梁码头断面图
3 总结及建议
虽然拱形结构有跨越能力大、耐久性能好、构造简单等优点,但运用在码头结构上时,依然存在以下问题:(1)设计理论不够成熟。(2)施工较一般梁板式码头复杂。(3)对桩基础的水平承载力要求较高,难以很好地达到减少码头造价的目的。所以建议:1、采用有限元软件:对拱形纵梁内力进行计算。包括拱形纵梁在不同约束下的最大承载力、挠度变化、内力分布、最大应力位置等。并以此为依据对拱形梁进行结构优化,在承载力达到实际工程需求的基础上解决拱脚对桩基础的水平推力过高的问题;2、参照实际工程中的桩基布置,设计出适合拱形纵梁结构的桩基构造,并从工程造价的角度将本方案与原设计方案进行比较分析。
参考文献
[1] 王文磊.中国港口现状[J].世界海运,2010.4.
[2] 麦远俭.关于我国港口建设中长期发展的思考[J].港口工程分会技术交流论文集,2005:3-7.
[3] 陈万佳.港口水工建筑物[M].北京:人民交通出版社,1997:189-195.
[4] 翟秋.新型拱式纵梁码头结构型式及计算方法研究[D].河海大学博士学位论文,2009.3.
[5] 黄蕙.钢筋混凝土微折板结构性能的研究[D].河海大学硕士学位论文,1990:1-9.
[6] 华东水利学院水港系双曲拱码头研究小组.高桩双曲拱码头结构几个主要问题的探索[6].水运工程,1978(11):12-22.
中图分类号:TU75 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)20-0165-01
随着我国港口建设的要求提高,施工技术和水平也再不断的提高,高桩码头工程的实体质量、外观等达到了较高的水平。对于高桩码头的墩台施工,需要对施工技术、施工方法的的有效控制,以确保施工的安全、稳定。现浇技术是墩台施工的一个常用技术,对于加强墩台的质量、安全具有重要的作用。提升现浇墩台的施工质量是对高桩码头质量、安全的保障。
1、 高桩码头现浇墩台施工简介
高桩码头的墩台施工大致包括模板工程、钢筋工程、混凝土工程。其中模板工程包括底模工艺、侧模工艺、拆模。混凝土工程主要是对现浇的施工。在高桩码头现浇墩台的施工中,对于墩台的现浇一般采用分两步现浇的方案。第一步混凝土的浇筑需赶潮水作业,一般混凝土的量要大,在短时间内完成对墩台的浇筑。在第一步的施工顺利、确保质量的完成后,可进行第二步的现浇。在现浇的过程中,混凝土的浇筑必须连续进行。
高桩码头现浇墩台的施工,由于墩台混凝土多为大体积的混凝土,在施工中容易出现混凝出裂缝的现象。裂缝的出现还因施工技术的不当、气候、材料等原因,这对墩台的质量有着直接的影响,从而影响高桩码头的承载力。
2、 高桩码头墩台的施工技术
2.1、底模工程
对于高桩码头墩台的地表高度进行准确的确定,由于墩台的吊底施工难度大,在施工时应严格控制。可采用方驳吊车对吊安钢梁进行水上吊安。在施工时,应提前对标高的位置做标记,同时用双兜攀双螺母对主梁进行固定。对于一些斜桩,由于不适合主梁的直接吊安,可将双拼工字钢吊为扁担梁,再对位置进行调整,然后再在扁担梁上设置主梁,以此使主梁的安放位置准确。在安放完主梁后,然后间隔的在主梁上设置次梁,同时要在次梁上绑扎木方,再将木板钉在其上,要求木板间要保持严密的缝隙,尽量将较薄的三合板钉在木板顶面,以确保底模的严密。
对于侧模,施工人员对侧模的边线进行测量,支立侧模,对于侧模的支立,也可采用方驳吊车组进行水上模板调运,拼装应严格按照边线进行。在拆模时,为了解决底模拆除困难的问题,可多备几套设备在墩台的底模处,以此保证工程进度。如果水位过高,拆底应采用人员施工的方式。
2.2、混凝土的施工
对于高桩码头的现浇墩台施工,如果施工地的潮水水位较高,墩台的第一步混凝土的浇筑应在潮水作业之前,混凝土的浇筑可用泵车运送混凝土,以确保大体积混泥土浇筑在短时间内完成,浇筑可按从中间向两边逐渐浇筑的方式。当第一步的浇筑强度达到要求时,方可进行第二部的浇筑工作。同时,在混凝土的浇筑前,应在墩台内部进行塑料管的预埋,在拆底后,可在防止钢筋封堵浇筑混凝土,这样可潮水作业起到卸浪的作用。此外,现浇墩台所涉及的钢筋绑扎工作,应按照设计要求对其间距、尺度进行严格控制。对于钢筋保护层的厚度,应根据要求准确制作合适尺寸的混凝土垫垫块。
2.3、施工的辅助工作
施工的辅助工作包括钢筋制备、混凝土养护。钢筋制备要按照高桩码头墩台的钢筋指标进行,钢筋使用使要确保无局部弯折、表面洁净,钢筋的接头要按规定的标准绑扎或焊接。在钢筋的安装时,绑扎不能超过模板的高度,钢筋竖向不应过长,要使桩顶锚固筋与高桩码头的墩台基础锚固筋紧密连接,形成一个牢固的整体。对于混凝土的养护,在用混凝土浇筑初凝后,对其及时的洒水或用蒸汽养护,以避免因混凝土干燥收缩、硬化而出现裂缝。在洒水时,可用塑料薄膜或是麻袋对墩顶覆盖。在养护时,不可使混凝土承受强度达到规定标准的外荷载,在拆模时,表面与环境、表面与芯部之间的温差应小于20摄氏度。
3、 控制高桩码头现浇墩台施工质量的策略
3.1、结构设计的合理性
对高桩码头现浇墩台施工质量的控制,从结构设计的过程就应开始对现浇墩台施工可能会出现裂缝的问题进行考虑,在设计中把因素考虑进去,这样在具体施工中就可尽量将问题避免。对于施工场地的环境也应全面了解,把环境因素考虑到,在高桩码头结构设计时,对材料的配置、混凝土的配比等制定合理方案,确保在是施工时现浇的顺利、高质量进行。
3.2、避免混凝土出现冷缝
根据环境的温度、水泥的类型,对混凝土浇筑的分层厚度、浇筑顺序、方向进行计算,严格按照精确的计算、标准施工,混凝土的分层间歇时间也要按照规范要求进行。此外,按照标准设计、确定混凝土的配合比例,根据环境、气候、温度,可以在配合时适当的掺加缓凝剂。高桩码头现浇墩台的施工,浇筑必须连续进行。为确保浇筑的连续性,在施工场地应适当的准备一些应急措施以防止设备故障等而出现浇筑的中断,例如,可在施工场地准备发电设备、振捣设备、混凝土拌和设备等。
3.3、对混凝土的抗裂能力的提升
对于混凝土抗裂能力的提升可才混凝土中掺加一些适合的掺合料,例如膨胀剂,这样可使混凝土在早期出现微膨胀,在后期因温度收缩时,就会产生补偿中和的作用,使混凝土的抗裂能力得到提升。此外,在混凝土现浇时,膨胀剂还可替代一部分的水泥,达到降低混凝土因水化热产生的温升。对于膨胀剂,可用明矾石、UEA,其中以UEA为最佳,UEA膨胀剂在使用10左右后还有第二次微胀,这样使抗裂的效果更好。
提高混凝土的抗裂能力,还需对混凝土加强养护,以增强混凝土的抗拉度,防止混凝土的早期干缩。高桩墩台现浇后,立即用塑料薄膜进行覆盖,以防止其硬化、收缩裂缝。在硬化后,可对其墩台进行洒水养护,墩台的潮湿养护时间至少要达到15天,这样使混凝土的性能稳定,墩台表面平滑,内部结实。在现浇的施工中,要对混凝土的质量、配合比进行严格控制,对混凝土实施二次振捣等,确保混凝土密实、均匀,浇灌使倾落的均匀,紧密,使墩台结实,安全。
3.4、选择合适的施工外部环境
气候、温度对于高桩码头现浇墩台的施工影响较大,应该避开在高温、雨天、大风、低温天气施工。例如,在夏天,晚上是浇筑的最佳时间,在低温、大风的天气,应采用防护措施。在高温天气施工时,应避开中午的高温阶段,尽量在早上或晚上施工,以减少温度对于混凝土稳定性、浇筑过程的影响。高温天气,会加快混凝土的收缩,增加墩台表面的裂缝,降低墩台的安全系数。同时,对于水泥等原材料的购买,应避免在阴雨天进行购买,因为阴雨天会使水泥受潮硬化,影响施工的进行。
4、 总结
高桩码头现浇墩台施工质量关系墩台的承载力,码头的稳定性、使用期限、安全性等,因此,对现浇的施工质量要求较高,把关严格。在现浇墩台施工中,应严格按照规范实施操作,对混凝土易出现冷缝的问题采用有效的措施,从原材料加工、外部施工环境的选择、浇筑的过程等方面控制,使墩台的质量加强,实现墩台的高质量、高承载、长寿命,确保码头的稳定、安全。
参考文献
中图分类号:C35文献标识码: A
前言
目前重力式码头升级中最主要问题出现在重力式基床不能满足靠船要求,本文通过实际施工过程中对重力式基床加固进行总结,为以后相关工程提供经验。
1工程概述
本工程高压注浆部位为在码头前趾处明基床设计范围内,采用高压灌浆进行加固处理,加固顶宽度为8.5m,底宽度约8.5m,加固深度至-13.45至-20.45m标高,详见图4.2.1。
图1基床加固断面示意图
2施工目的
本施工方案的主要目的如下:
(1)验证浆液的配合比及其性能指标是否满足要求:扩散半径、流动性、凝固时间等;
(2)验证施工工艺的有效性:布孔间距及钻孔工艺是否合理、施工设备是否满足工艺要求、施工工艺流程是否合理、施工方法是否有效等;
(3)掌握灌浆的结束标准:灌浆压力、流量、平均灌浆量、灌浆率等参数。
(4)对重力码头基床进行加固,已满足码头升级要求。设计中将原5万吨级码头升级为7吨级码头。
3施工准备
本工程施工用水用原码头供水,供水随施工就近的原则,在施工部位最近的出水口安装水表及供水管路,然后接送至制浆站及其它用水点,供水管采用2.5的钢管(内径67mm)管道,每隔10米加设2~3个三通方便施工用水。
3.1制浆站布置
30m试验段我部采用人工制浆,在试验区域码头形成(40m×10m)的围蔽区域,采用彩钢瓦隔离,搅浆设备及原料安置于围蔽区域内,减少大面积扬尘污染。
图2.制浆站布置示意图
3.2施工平台
拟采用是长18m左右的驳船施工平台,具体施工方案如下:
施工平台的布置采用驳船载重(118t)船舱内回填砂石料用以配重,用以增加船的稳定性,驳船采用4锚定位,靠近码头一侧用绳索系在栓船柱上,另一侧抛远锚,用4锚拉紧绳索,进一步增加船在海面上的稳定性,船舱表面铺设钢板,钢板与船焊接好,钢板伸出船沿1.5m,作为人员施工面,在钢板伸出1.5m部分,每隔2米切割一个直径25cm的圆孔,作为后续钻孔灌浆施工的预留孔具体布置见图3。
图3 施工平台布置示意图
在灌浆试验施工之前,需要委托第三方的专业潜水员对水下块石基床进行摄像探摸,如检查淤泥情况、泥面标高、是否有其它异物等。水下探摸结束之后,需组织业主、设计、监理及施工单位共同分析水下探摸的情况。、
4施工流程
6施工方案
6.1块石基床陆上模型灌浆试验
浆液扩散半径是个重要参数,它对灌浆工程量及灌浆质量有重要影响,如果选用不当,将降低灌浆效果甚至导致灌浆失败,为确定灌浆率、灌浆量和灌浆压力等参数,保证水下灌浆的顺利进行。
陆上灌浆试验过程中需要收集的数据:灌浆开始与结束时间、灌浆量、灌浆压力、观测孔浆液液面高度等,用表格记录。
灌浆完成7天后,在加固范围内选择2个点做钻孔取芯用于查看灌浆饱满度及结合体的强度是否满足要求。
图4 灌浆孔及观测孔布置图
6.2水上灌浆试验
由设计提供的控制点引至施工现场并在现场设立临时控制点,试验段及孔位均以坐标点为依据。
布孔方案
图5 孔(两排孔)布置示意图
图6孔(三排孔)布置示意图
采用分排分序加密的方式进行,设置三排孔的先进行第一排孔(远离码头的一排孔)的施工,然后施工第二排(靠近码头侧的一排孔),最后施工中间排孔。设置两排孔的先施工第一排孔,然后施工第二排孔。
6.3施工工艺
钻孔施工
方案1:采用XY-2型地质回转钻机钻进,开孔前下设钻具,跟管钻进,用钻具(防止抛石面上淤泥)开孔钻进至抛石面孔1.5m深度后灌浆待凝,使上部灌浆部位块石层成一整体作为盖重,换岩心钻头钻进至设计孔深,自下而上分段卡塞进行灌浆。
方案2:钻孔采用全液压潜孔钻机跟管钻进法钻孔施工。开孔钻进至抛石面孔1.5m深度后灌浆待凝,使上部灌浆部位块石层成一整体作为盖重,继续钻进至设计孔深,自下而上分段卡塞进行灌浆。
开孔前使用全站仪精确施工孔位,用红色油漆在码头胸墙前趾上一排孔全部做出相应的坐标位置,实际使用工程中用2部塔尺或带刻度的竹竿以相邻的2个点位作为基准点引用平行线的原理根据设计图纸计算出实际的孔位距离胸墙的距离确定孔位,然后钻机就位,测量进行复测,钻杆下设时,以钻杆为孔位点再进行一次复测,结果无误后可开始钻孔施工。
钻孔深度控制原则:1、以设计蓝图为基础;2、若现场与设计蓝图不相符时,通知监理,现场进行孔深确定,确定最终终孔深度,保证孔深满足设计要求。
潮汐应对措施
根据水文地质资料显示施工码头海区年平均波高(H1/10)为1.12m,冬季的平均波高最大,平均为1.33 m。钻机在施工过程中水位最大高差1.33m,我部驳船正常载重时船沿(施工面)距海水面高2m,施工工艺是钻孔跟管(套管)下设,涨潮落潮只是对驳船造成上下起伏,只是增加或减少我部套管在海水中的距离,现场技术人员随时观测水位,了解海水深度变化,确保孔底标高达到设计要求。(以码头面为基准标高,在临海侧码头胸墙上每20m设置一水位线,每小时做一次水位记录,时刻通知造孔施工机组对终孔孔深作出调整。
钻孔结束,应会同监理人进行检查验收,检查合格,并经监理人签认后,方可进行下一步操作。
灌浆方法
图7 灌浆示意图
(1)钻机带套管钻入抛石体1.5m后,提起钻具至孔口0.5m,在钻具上卡塞,缓慢提升钻杆灌注(砂)浆并待凝6h,使浆液达到初凝状态。
(2)抛石体顶部形成1.5m厚盖板后,继续跟管钻进至终孔。
(3)起钻杆,套管起拔至距孔底1.5m处,洗孔后下设灌浆管,水压塞卡在套管底部0.5~1.0m处,灌注水泥混合浆液。如此段灌浆结束则进行下一工序,如无法结束标准,则待凝2小时后,重新灌浆直至此段灌浆结束。
(4)最后一段浆液灌注的时,套管起拔至抛石层顶0.5m处,水压塞直接卡在顶层1.5m处,进行灌浆,如此段灌浆结束则进行下一步施工,如无法结束,则待凝2h后,重新灌浆直至此段灌浆结束。
(5)整孔灌浆结束后,取出水压塞用灌浆管注入0.5:1的纯水泥浆进行封孔,缓慢提起灌浆管直至孔口,起拔灌浆管及套管,整孔灌浆结束。
灌浆控制
采用潜孔钻机跟管钻进或采用地质钻机回转钻进,(跟管钻进因为有套管作为保护和定位作向导可以很好的防止因为海浪的作用而导致孔位的移动)钻孔直径φ110mm,钻进至抛石基床面下1.5m后,开始灌浆,灌注第一段后待凝,此段亦作为灌浆上部的盖重,待凝后继续钻进至设计孔深,待监理验收合格后,下设灌浆管、水压赛直接卡赛在最后一节套管上,自下而上分段灌浆。
(1)灌浆施工的控制
灌浆孔的施工应按灌浆程序,分序分段进行。进行钻孔作业时,所有钻孔应统一编号,并注明各孔的施工次序。我部拟定在码头最外侧排灌注砂浆,形成一道帷幕,砂浆配合比为水:水泥:细砂:絮凝剂(UWB-Ⅱ)=1:2:1.3:0.06,设计终凝时间为8.6小时,此终凝时间基本上能够满足施工需要。
(2)灌浆自动记录仪
本工程实验的灌浆自动记录仪选用GMS1-4型(压力、注入率)灌浆自动记录仪拥有国家专利,记录仪操作人员经过专门的培训取得培训合格证方可上岗。
钻孔冲洗
冲洗压力:冲洗水压采用80%的灌浆压力,压力超过1MPa,则采用1MPa;冲洗风压采用50%的灌浆压力,压力超过0.5MPa,则采用0.5MPa 。
灌浆压力的控制
(1)在灌浆孔口处安装压力表和压力传感器,记录仪记录压力摆动的平均值,压力波动范围不大于灌浆压力的20%。为稳定灌浆压力,灌浆泵一律配备稳压装置。
(2)在注入量不大时灌浆压力应尽快达到设计压力。
灌浆结束标准和封孔方法
(1)在规定的压力下。当注入率不大于0.4L/min 时,继续灌注30min 灌浆可以结束。
(2)固结灌浆孔封孔应采用“机械压浆封孔法”或“压力灌浆封孔法”。封孔材料选用水灰比为0.5:1的水泥浆。
灌浆简易管路示意图
特殊情况的处理
(1)灌浆过程中因故造成长时间灌浆中断的,中断后立刻用清水冲洗灌浆孔段,正常后扫孔重新复灌。
(2)灌浆过程中,如发生抬动,可采取降压、限流处理,处理无效,改用浓浆灌注后,待凝并扫孔复灌。
(3)大耗浆孔段处理:如灌浆段遇见大量吸浆且难以结束时,首先采取低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等措施;必要时浆液中掺加适量速凝剂;待凝或在浆液中掺加掺和料,如细砂等。
(4)在不吃浆孔位、孔段处理:如灌浆段或灌浆孔不吃浆,首先采取增加压力的措施来处理,必要情况下可适当的在该孔部位进行加密。
7质量检测
(1)灌浆质量检查以取芯为主;
(2)灌浆检查孔应在下述部位布置:
a、由业主或监理指定的位置,距最外排孔2.65m处(非砂浆孔),布置检查孔。
b、在码头前趾第1排灌浆孔中心线上2个孔位中间的位置进行取芯;
c、中心线上或大孔隙等地质条件复杂的部位注入量大的孔段附近;
d、钻孔偏斜过大,灌浆情况不正常部位。
8结束语
重力式基床加固,为重力式码头提升靠船能力奠定基础。本文通过实际施工现场经验总结,为重力式基床加固提供必要经验总结。
参考文献:
中图分类号: [S773.8]文献标识码:A
引言
近年来,随着我国对外贸易的迅速发展,港口码头的重要性越来越凸显。港口码头作为水陆运输之间相互交换的平台,对于我国经济发展的具有十分重要的作用。而重力式码头作为港口码头的形式之一,以其抗冻、强耐久性等优点而得到广泛应用。但是,随着重力式码头朝着深水化、大型化方向发展,又对重力式码头建设提出了更高的要求。本人结合多年工作和理论经验,下面主要就重力式码头设计与施工等方面浅谈几点看法,仅供相关从业人员参考研究。
1 重力式码头简介
目前,在我国的码头结构中,主要有三种形式即板桩码头、高桩码头和重力式码头。其中,重力式码头的应用较为广泛。所谓重力式码头,就是靠自身的结构和填料等的重力来维持稳定的码头,其根据使用要求的不同,从平面布置上又划分为重力式岸壁码头和重力墩式码头。
1.1重力式码头的优缺特点。重力式码头主要包括:基础、墙身、胸墙、棱体、倒滤层、回填料、面层、码头设施等。其主要有以下优缺点。优点:(1)由混凝土筑成的岸壁耐久性较高、坚固牢靠,一般不需要维修;(2)重力式码头由于主要靠其本身的重力来维持码头的稳定,因而多适用于岩石、坚硬粘土以及砂质等地基类型;(3)在容易获得砂石料的地方,重力式码头的造价相对便宜。缺点:砂石用量较大;墙前波浪反射大。
1.2重力式码头的设计条件。重力式码头宜建在较好的地基上,如岩基、砂土、密实的粘土。其设计条件主要考虑四个方面:(1)自然条件。包括水文(潮位、波浪、风、冰等)、地质(地形、地质、地震等)(2)使用要求。包括泊位吨级、船舶尺度、装卸工艺、作业要求、水电供应、环保消防等。(3)材料来源。包括块石、回填料、材料单价等。(4)施工条件。包括预制场、船机、作业天、工期等。
1.3重力式码头结构形式。按墙身结构来划分,可以将重力式码头分为:方块式、沉箱式、扶壁式、圆筒式四种。(1)方块码头。结构坚固耐久、除卸荷板外基本不用钢材、施工简单,维修量小;水下安装工作量大、整体性差、砂石料用量大。(2)沉箱码头。整体性好,水上安装工作量小,施工速度快,箱内填砂石等,节省费用;耐久性不如方块码头,用钢量大,需要预制场及大型设备。(3)扶壁码头。较沉箱节省混凝土和钢材,不需要专门预制场和下水设施;较方块安装量小,施工速度快;施工期抗浪性差,整体性差。(4)圆筒码头。结构简单,受力条件好,混凝土和钢材用量少;耐久性不如方块,需要大型船机设备。
2 重力式码头设计标准
2.1国家规范。1、《重力式码头设计与施工规范》(JTJ290-98);2、《港口工程荷载规范》(JTJ215-98);3、《海港水文规范》(JTJ213-98);4、《港口工程地基规范》(JTJ250-98);5、《港口工程混凝土结构设计规范》(JTJ267-98)
2.2基本参数。1、设计潮位。设计高水位、设计低水位、极端高水位、极端低水位。2、设计波浪。①重现期50年,施工期考虑5~10年。②波高累积频率,结构稳定及强度:H1%;基床护肩、护底块石稳定验算:H5%。3、设计离泊风速。一般情况,港内取V=22m/s(九级风)。4、紧急离泊波高。根据码头、船舶、拖轮等综合确定。一般情况取:H=1.5~2.0m。5、船舶的法向靠岸速度。根据船舶的满载排水量、泊位的掩护情况,按照《港口工程荷载规范》选取。6、地震设计烈度。采用《中国地震烈度区划图(1990)》确定的基本烈度作为设计烈度。需要采用高于或低于基本烈度作为设计烈度时,应经批准。7、地基土物理力学指标。8、建筑材料、回填材料的物理力学指标宜试验确定,无实测资料,按规范选取。9、码头水深、顶面高程等总体布置参数。10、码头工艺布置尺度及荷载。
3 重力式码头的结构建设
重力式码头的结构建设主要包括以下几个步骤:
3.1泵站的建设、围堰填筑以及钢板桩的打设。在基槽开挖之前,需要做好以上的工作。首先,在基槽开挖处的边缘进行泵站的建设,其主要目的就是保证基槽内的水位低于基槽开挖的底面。泵站设立好以后,需要在港口的轮渡上以及检修的码头进行围堰填筑以及钢板桩的打设,此外,还需要做出一个施工通道,以便于基槽开挖。
3.2基槽开挖。利用石渣以及其他材料在基槽内铺设通道进行施工,并利用挖掘机进行土方挖掘,定期对于基槽的标高和位置进行测量,发现问题及时处理。
3.3基床抛石处理。利用挖掘机和运送石料的卡车配合进行石头的抛填,并需要保证在抛填的过程中基床的平整。
3.4基床夯实处理。根据相关的设计规范,确定好基床的长宽比之后对于基床做夯实处理,夯实完成后,进行平整和砼垫工程的施工。
4 重力式码头施工简介
4.1基槽回淤的控制措施。基槽回淤引起的问题表现在以下几个方面:首先,基槽开挖完成时,回淤速度加快造成沉积物超过相关标准,引起一定的沉积;其次,基床夯实和抛石完成后,上层的沉积物过重不利于潜水员的正常作业和基床平整工作;最后,基床底部出现的落淤降低基床与墙体的摩擦系数,危害到重力码头的施工作业。为此,需要在基槽挖泥等方面加强质量控制。首先,选择好基槽挖泥所需的施工船型,并根据码头设计的要求开挖一定的深度和宽度。作为码头的基础,基槽质量的优劣直接关系的码头的稳定性和持久性,因此,有必要确定合理的开挖深度并选择合适的船型,以保证基槽的施工质量。其次,对于基槽开挖的工序定期验收,保证基槽的平面位置正确、合理。对于基槽施工中的回淤问题,则需要安排疏浚施工,不断清除淤泥,保证施工的进行。在基槽开挖完成后进行抛石平整的过程中,需要对于回淤沉积物及时清理,保证基槽内含水率小于150%且厚度大于0.3米的沉积物都被清理干净。
4.2轨道位移和沉降质量控制。通常,在重力式码头投入使用之后,会发送码头装卸设备的轨道位移和码头沉降等情况,而且,这种轨道位移和沉降的速度与码头施工的速度在一定程度上呈正相关关系,即前期施工速度越快,后期使用中发生轨道位移和沉降的速度越快。虽然在使用的过程中难免会发送轨道位移和码头沉降等状况,但是如果这种位移和沉降过大,就会影响到机械设备的运转,对于码头的工作顺利进行带来诸多隐患,因此,需要在施工过程中对于如何尽量减少在未来码头投入使用的过程中的轨道位移和沉降进行仔细的分析,做出详细而周密的考虑,提高码头的坚固性和耐久性。首先,在具体施工前以及施工过程中,施工人员需要对于轨道可能发生的位移和沉降进行趋势分析,并给码头预留出合理的沉降和位移量。其次,了解基槽内的沉积物的厚度和含水量以及基床的施工厚度和夯实厚度,并在施工中加以注意,可以有效防止轨道位移和沉降的发生。另外,还可以通过在施工过程中先铺砌面层,在稳定码头主体和填铸材料的沉降和位移之后,再以混凝土大板换上铺砌面层,也可以防止轨道的位移和沉降。事实上,轨道位移和沉降在码头的投入使用过程中不可避免的会发生,所以对于工作人员来说最好的选择还是在施工的时候利用容易调整的轨道,用调整轨道的方式来避免发生沉降和位移等状况。
中图分类号:O213.1 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
随着经济的全球化的发展,在一定程度上促进了我国经济的突飞猛进,特别是海洋运输业得到了前所未有的发展,由于海洋业的发展速度不断增快,对其水陆联接的枢纽一港口码头也提出了更高的要求,港口码头做为海洋业的装卸平台,在海洋业运输中有着不可替代的作用。由于码头的特殊功能,所以对其在施工建设过程中也不同于普通建设工程,有着其特殊的质量要求和技术工艺的标准,在港口码头的施工中,由于其施工的环境特殊,所以对施工的工期要求相当严格。
码头施工项目的主要特点及结构组成
1、主要特点
码头施工项目因其独特的施工地理位置,所以决定了施工中的大部分项目要在水下进行,特别是港口码头的水下基础部分施工,这部分施工是码头工程中最难的一部分,也是最重要的一部分,普通的工程施工都难免留下质量隐患,作为码头的水下部分的施工因受其影响的因素众多,质量更是难以控制,水下作业施工是建筑工程是技术含量最高的难点部位,特别是在海上,又要受海洋的风浪、水流及多方面的因素影响,施工时的质量更是难以控制,同时作为海上施工不同于陆地工程,对其施工设备的需求相对要多些,特别是施工中需要大量的船舶。在如此艰苦的环境下施工,更加严格来控制施工的质量及安全。
2、结构组成
不论什么类型的码头,都包括主体结构部分和附属设备部分两部分,码头主体结构通常分为上部结构和下部结构两部分,比如重力式码头的胸墙、高桩码头的梁板、板桩码头的帽梁以及码头靠船构件等,都属于码头上部结构,上部结构除了承受码头上部负荷外,还安装有相应的附属设备。下部结构则包括如重力式码头的墙身和基础、高桩码头的桩基、板桩码头的板桩等,其作用主要是为了挡土和将上部结构的负荷传递到地面。
二、码头施工是一项复杂的技术、经济活动,具有协作性高、受外界干扰及自然因素影响大等特点。以下根据多年的施工管理经验,对施工单位在码头建设工程施工现场管理中应注意的问题进行总结。
施工准备
施工现场管理贯穿于工程施工的全过程,充分的施工准备是管理好施工现场的基础。施工单位只有通过充分的施工准备,才能保障施工过程的连续、协调、均衡和经济。在进行施工准备工作中应注意以下问题:
建立健全严谨、规范的内部约束、考核、激励机制,用制度管人,用规章管理工程。调查工程施工范围内影响施工的因素,标注出平面位置图;研究施工图纸,吃透设计意图,澄清图纸中的问题,准确布置施工平面和高程控制网以及施工放样;根据施工合同相关条款和现场调研认真编制施工控制预算,作为控制支出、进行成本预测分析、经济核算以及统计工程进度的依据;进行业务、技术培训和技术、安全交底;建立工地试验室,并申请临时资质;绘制关键工序施工工艺流程图和试验操作规程、质量检查评定、计量支付、设计变更、事故处理等操作管理框图,并使图表上墙;根据工期要求、技术标准、机械设备能力、材料供应、自然条件等进行综合分析,选择最佳施工方案,完善施工组织设计。
三、施工质量管理
施工质量是施工管理的根本目标,但码头施工由于施工环境恶劣、条件艰苦,同时受众多因素的影响,要保证施工质量远比普通工程更为困难。因此,在施工前一定要建立详细的施工方案,包括技术方案、经济方案、组织结构方案等,在建立施工方案时,要综合考虑如何提高施工质量、缩短施工工期、降低施工成本、提高项目效益等问题。施工方案的内容包括资源的配置,如施工人员的配置、施工机械的配置、施工材料的配置等,资源的配置应当根据施工工序、施工地点、施工流程进行仔细分析,最终选择最佳配置方法,充分安排好人力、物力和财力,充分组织好施工工艺、施工流程的技术交底。在施工过程中,应当根据施工方案各分项工程进行详细检查,保括开工前的检查和各工序的交接检查,其中最容易忽略的是隐藏工程的检查,更应当特别注意,一定要做好相应的验收签证手续。
四、施工进度控制
不同于普通工程项目,码头施工项目受大量外界环境条件、人为条件以及现场因素的限制,因此实际施工中会出现很多与施工进度计划不符的情况,必须对原有计划进行调整、修改,并采用积极有效的技术措旅保证每一工序的顺利进行。要保证施工进度,要减少各种不良因素对工程进度的影响,在施工过程中必须时刻把握工程实施施工进度的情况,对于与施工计划中进度计划不相符的地方,要迅速分析出现进度偏差的原因,并积极采取相应措麓进行补救,包括修改原有藏工计划、重新进行资源配置等,这~工作要一直持续到工程竣工交付使用为止。实际施工中,可以采用分解较长工期为较短工期目标的方法,对分解后的短工目标内的影响因素进行控制,保证短工期目标的实现,从而为长工期目标的实现提供有效的保证。这些影响因素如技术因素、材料因素、设备因素、人员因素、环境因素、气候因素等,都需要全面关注。为了消除这些因素对工期的影响,必须采取相应的措施,同时还必须注意避免对施工质量和施工成本产生影响。比如为了赶工期增加夜班次数和旅工人数,自然会增加夜班旌工费用、管理费用,同时还有可能降低质量标准。此外,部分施工项目由于成本且标确定过低,经常出现聘请技术低、素质低的工人进行施工的现象,这种情况不仅难以保证施工质量,还极有可能反而增加施工成本,甚至给工期造成影响。
五、施工成本控制
码头施工工序复杂、环境多变,其成本控制难度较高,成本失控成为码头施工最常见的问题之一。要有效的控制码头施工成本,就必须以工程质量和工程进度为根本,对整个项目施工过程中所有发生的费用进行有效的、协调、控制,以降低成本为目标对费用进行科学的管理,整个过程从项目签约开始一直到竣工验收为止,都应该融入成本控制管理于其中。在码头施工过程中,进行成本控制最有效的是建立派工单和领料单制度,通过派工单可以有效的反应出各分项工程、工序的内容、数量、工作时间、机械台班消耗等,而领料单制度则可以清晰的反应各分项工程、工序所使用材料的名称、规格、数量,以及各材料所使用的地点和部位,能为分项工程的成本核算提供有效的依据,减少施工过程中材料浪费现象。部分施工项目在成本控制时,由于过于追求低成本而忽视了工程质量,这种情况应当加强注意,工程质量是施工项目的根本,如果工程质量出现问题,造成不合格返工现象,将会造成大量浪费,造成更大的成本消耗,因此对于工程施工过程中容易产生质量问题的关键工序、项目、施工工艺应当特别注意,采取有效措施提高施工质量,而不是降低施工质量提高降低成本。
六、合同管理
合同管理是码头施工中极易忽略的问题,但合同管理却是码头施工项目中的一个核心问题之一,应当贯穿于整个施工项目全过程中。通过建立相应的合同保证体系,使旌工项目各个环节都能在合同事件的控制之中,都能基于实现合同目标而执行,一旦在施工过程中出现了同合同偏离的地方,应当立即进行纠正或者通过变更谈判进行调整。此外,对于造成工期影响的一些不可抗力因素,如停水停电等,都应当建立相应的索赔与反索赔机制。
结论
码头施工的现场是一项复杂的系统工程,不同的工程项目,所采取的管理措施应有所不同,作为施工单位的现场管理者要与时俱进,大胆探索新的管理思路,通过加强施工的现场管理,全面实现工程目标。
【参考文献】
中图分类号: TV139.2+34 文献标识码: A 文章编号:
引言
近年来,随着我国经济的迅猛发展,水运基础建设项目日益增加,水下礁石爆破工程施工需求量也不断增大。与陆上爆破相比较,水下爆破在水文、气象、环境、地质等施工条件方面有着很大的差异,水下钻孔爆破施工的作业环境变得更加复杂和困难。本文以广西钦州港鹰岭作业区为例,对水下炸礁爆破施工工艺进行探讨。
1.工程概述
本工程为中国石油广西石化公司1000万吨/年炼油工程的专用配套码头工程,位于广西钦州港鹰岭作业区东南端的天昌油码头与钦州电厂煤码头之间。经地质钻探及开挖情况,在所建泊位的港池内有部分区域地层为岩石地层,须进行爆破才能开挖至设计标高。根据现场勘察及工程的施工技术要求结合我司施工机械技术参数,编制本水下炸礁施工组织设计。
2.工程施工特点
2.1本工程炸礁量少,施工区范围小,各施工船舶相互干扰大。
2.2施工受南风影响较大,吹南风达到4-5级时有就会有1~2米的涌浪,会对施工造成很大的困难;6级风以上无法施工。
2.3岩面标高在11米~13米之间,落差不大;但是部份岩层表面有粗砾砂、碎石和卵石,钻孔需注意处理夹钻及保护钻杆。
2.4炸礁工程与中国石油广西石化公司1000万吨/年炼油码头工程同在施工,周边施工船舶较多及进出港船舶穿插往来,施工环境复杂,起爆时应做好安全警戒工作,并确认安全距离。
2.5施工地质为强风化、中风化岩,为粉质砂岩结构。
3.施工方法
3.1施工潮位的测设与观测
根据现场实际情况,选择好便于观测潮位的位置,利用水准仪测设好潮位观测尺。并使零潮位与潮位观测尺的零读数相吻合,以便于通过观测水尺读数就能直接知道潮位的变化。潮位观测尺必须确保最位或最低潮位都能观测。
3.2钻孔施工定位
炸礁船采用左右四门八字锚及前后两门主锚共计六门锚控制船舶前后左右移动,左右边锚钢丝缆长度约150米,控制船舶横向移动;前后主锚钢丝缆长度约250米,控制船舶纵向移动。船上安装8台100型钻机,钻孔直径115mm,水下钻孔时,利用架设在岸上控制点和钻机船上的具有RTK功能的GPS卫星定位系统,精确测定船舶位置。按设计确定的平面控制参数,将钻孔布置图绘于测量软件中,根据GPS测定钻机船的位置,指挥钻机船移动、定位到设计的钻 孔位置上。要求做到孔位准确,防止漏钻和叠钻。测定的孔位误差控制在20cm以内。为了确保天盛码头和中石油码头结构的安全,根据爆破设计,计算出距天盛和中石油码头距离不同的单段起爆药量。利用炸礁船的GPS定位系统确定炸礁点距二个码头的最小距离,以最小距离,按计算的单段安全起爆药量进行控制施工,确保施工安全。根据钻孔时的潮位计算该钻孔深度。钻孔深度=潮位(m)+设计底标高(m)+超深值(m)。
3.3爆破方案的设计
3.3.1爆破器材的选取
本工程水下爆破采用防水性能较好的乳化炸药,药卷用塑料袋包装,直径为100mm,药卷长度为40cm,标称重量为4kg。用8#防水铜壳工业电雷管作为击发元件,非电导爆管为传爆元件,电雷管为起爆元件。
3.3.2校核安全距离
按如下公式进行计算:
R=(K/V)1/α×Qmax1/3
式中:Qmax ─── 一次起爆最大药量(㎏),即对安全距离外建筑物无影响的起爆药量;各施工段距天昌码头与中石油码头距离如下表所示:
R ─── 爆破地震安全距离(m);
V ─── 安全振动速度(cm/s),国家爆破安全规程规定,一般非抗震建筑物的安全震速为2cm/s,天昌码头和电厂码头时V=3cm/s。
3.3.3爆破安全距离验算
爆破对天昌油码头及中石油码头安全的验算
其结构为钢筋混泥土结构,其容许安全振动速度为5cm/s,天昌油码头距离最近的爆破点为200m。根据地震安全振动速度公式验算:V=KQmα/Rα式中:
V:安全振动速度(cm/s),取值见表1“主要类型建、构筑物地面质点的安全振动速度” ;
R:起爆药包中心至建筑物距离,(m);
K、α:与爆破点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数。取值见表2“有关的系数K和衰减指数α值”。
Q:最大段别起爆药量,(Kg);
m:炸药量指数,取 m = 1/3。
表1主要类型建、构筑物地面质点的安全振动速度
表2有关的系数K和衰减指数α值
本次爆破施工区域的地质为中风化砂岩,属于中等硬度,结合经验,取K=200,α=1.5,m=1/3,为确保绝对安全,天昌码头及中油沉箱的安全振动速度取3cm/s,进行测算。
本次爆破区距天昌码头沉箱最近距离为171.063米,距离中石油码头137.002米,故取最近安全距离137.002米来确定炸药用量,充许单段起爆药量计算结果表如下:
所以,A区域(距离2个码头最近距离为137.002米)采用的单段起爆药量为60kg,一次起爆药量为480kg;B区域(距离2个码头最近距离为187.077米)采用的单段起爆药量为70kg,一次起爆药量为560kg;C 区域(距离2个码头最近距离为270.296米)采用的单段起爆药量为80kg,一次起爆药量为640kg。
另外在实际施工中采用分段微差爆破,控制单段起爆药量80 kg来爆破,以实现最大限度的控制每个爆破时间的最大起爆药量,达到减少爆破震动及岩石向周边建筑物方向整体挤压的目的,更进一步确保建筑物的安全。同时开工爆破前期先进行试爆监测,提取数据对爆破药量进行调整、优化参数,以确保天昌油码头中油码头自身已安装沉箱等建筑物的安全。
3.3.4药包的加工及装药
药包的加工在铺有木板的房间内进行,每条药包长度控制在2m以内。加工方法如下:用竹片把药柱夹好、绑紧,安装2个导爆管雷管,最后用胶带把导爆管与炮绳绑扎在一起。装药时将药包慢慢地放入套管内并拉紧炮绳,用竹竿将药包慢慢送入孔内。装好药后,检查药包的顶标高应在设计标高以下(误差范围0∽-20cm),用碴或沙回填残孔以防药包浮出炮孔。
结束语
通过本文的介绍,对在不可控因素影响下的水下爆破工程施工,将有所帮助和借鉴作用。但是,水下钻孔爆破施工受复杂多变不确定因素影响较多,对我们是大的挑战,需要我们工程技术人员去不断探索求证,不断总结提高。
参考文献