周雯，褚鳳龍，于德洲

（中交一航局第三工程有限公司，遼寧 大連 116001）

1 工程概況

長(zhǎng)興島公共港區(qū)1～3號(hào)通用泊位碼頭工程設(shè)計(jì)為梁板式高樁碼頭，長(zhǎng)度786 m，碼頭平臺(tái)寬34.1 m，共分3個(gè)泊位，每個(gè)泊位分4個(gè)結(jié)構(gòu)段?；A(chǔ)為直徑1.2 m的鋼管樁，縱向共分84個(gè)排架，每排樁中心距為10.0 m（相鄰結(jié)構(gòu)段樁中心距為5.5 m），樁頂現(xiàn)澆鋼筋混凝土樁帽，上部為安裝預(yù)制預(yù)應(yīng)力梁和疊合板結(jié)構(gòu)，其上為現(xiàn)澆面板和磨耗層，碼頭后方為大拋石棱體接岸結(jié)構(gòu)，拋石量近40萬(wàn)m3，拋石厚度15.3 m，后方回填開山石。接岸結(jié)構(gòu)拋石棱體包括碎石棱體、50～100 kg護(hù)底塊石、10～100 kg棱體塊石、10～50 kg墊層塊石、50～100 kg護(hù)面塊石，總量約40萬(wàn)m3。碼頭結(jié)構(gòu)段標(biāo)準(zhǔn)斷面見圖1。

2 拋石施工重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

1）本工程屬大棱體接岸拋石結(jié)構(gòu)高樁碼頭，碼頭平臺(tái)后方直接拋石接岸。拋石量大，且樁間距小（最小樁間凈距4.3 m），樁間拋石施工時(shí)大型船舶無(wú)法作業(yè)，施工難度大。所以，確定合理的施工工藝、選擇適用拋石船舶、合理安排各施工工序的銜接是關(guān)鍵。

2）受大棱體拋石影響，樁位偏差很難控制。受潮位、碼頭設(shè)計(jì)標(biāo)高及現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度、工序的限制，沒有條件進(jìn)行夾樁。所以，如何保證棱體拋石施工對(duì)樁位的影響是質(zhì)量控制的關(guān)鍵。

圖1 碼頭標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

3 小開底駁的設(shè)計(jì)和配備

3.1 施工船舶的比選

能進(jìn)行狹小樁間的拋石施工，是船舶選擇的基本要求。主要按兩種拋石方式考慮：一是船舶無(wú)需進(jìn)入樁間區(qū)域就可進(jìn)行樁間的拋石施工；二是船舶可直接進(jìn)出樁間區(qū)域進(jìn)行拋石施工。

按第一種拋石方式考慮，擬計(jì)劃選用皮帶機(jī)拋石船和方駁反鏟拋石船，船可駐位于樁外側(cè)，進(jìn)行樁間拋石施工。

對(duì)于第二種拋石方式，主要從兩方面考慮船型：一是船舶的外型尺寸，必須能自由進(jìn)出樁間；二是拋石施工所需水域作業(yè)面要小，滿足在樁間作業(yè)?；谝陨蟽煞矫嬉?，借鑒了南方地區(qū)拋石施工經(jīng)驗(yàn)，擬計(jì)劃自行制造類似于當(dāng)?shù)睾Ｓ蝠B(yǎng)殖區(qū)漁民用的小型開底駁。

通過典型施工，第二種小型開底駁船較第一種具有較大的優(yōu)越性：

1）形體較小，可自由穿梭于樁間，通過兩種底部開口形式的設(shè)計(jì)，無(wú)施工死角，拋填可覆蓋整個(gè)大棱體結(jié)構(gòu)。

2）可完成粒徑小到碎石及大到200～300 kg大塊石的拋填，滿足本工程的需要。

3）機(jī)動(dòng)性好，指定地點(diǎn)補(bǔ)拋方便，不同于其他大型拋石船涉及到駐位等繁瑣工序；同時(shí)在拋填施工過程中，開底駁船可在運(yùn)動(dòng)中完成下料，這是其他船舶無(wú)法相比的。

4）抗風(fēng)能力在5級(jí)以上，也能夠滿足在0.5 m浪高下作業(yè)，抗風(fēng)浪能力不比普通拋石方駁船差。

5）施工效率高。按總體施工計(jì)劃和節(jié)點(diǎn)工期要求，若選用開底駁施工，需配備9條，若選用皮帶機(jī)船或方駁反鏟拋石船施工，則需配備6條皮帶機(jī)船或9條方駁反鏟拋石船。對(duì)于整個(gè)施工水域而言，根本不可能滿足6條皮帶機(jī)拋石船（或9條方駁反鏟拋石船）同時(shí)作業(yè)，而完全可以滿足9條小開底駁船同時(shí)施工。

6）采用開底駁船施工在管理及施工控制上均較為容易。

7）船舶成本較低。

通過以上的比較可以看出，小開底駁適合并滿足拋石施工要求。

3.2 小型開底駁設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)外型尺寸為長(zhǎng)8.0 m，寬3.45 m，型深1.35 m，倉(cāng)體設(shè)計(jì)容量10 m3；船身主體采用10 mm厚鋼板制成，除開底部位外，船身（前后及兩側(cè)）為空氣倉(cāng)結(jié)構(gòu)。如圖2所示。開底方式為中間開底和一側(cè)開底兩種方式。在船艏、艉設(shè)置手動(dòng)卷?yè)P(yáng)，控制倉(cāng)底開關(guān)。

按倉(cāng)體設(shè)計(jì)容量10 m3進(jìn)行驗(yàn)算：

開底駁浮力 ＝ρgV排＝1030 kg/m3×9.8 N/kg×25 m3=252.4 kN，船體自重為4800 kg，則：滿載石料重量＝船浮力－船自重＝252.4 kN－4800 kg×9.8 N/kg＝205.4 kN，石料堆積密度按1.65 t/m3考慮，則：滿載石料體積＝205.4×＝12.7 m3＞10 m3，開底駁滿足設(shè)計(jì)容量10 m3使用要求。

圖2 開底駁船平面圖（中間開底）

3.3 小型開底駁配備

通過效率分析可知，配備9條小開底駁可滿足施工工期要求。其中3條設(shè)計(jì)為一側(cè)開底，6條設(shè)計(jì)為中間開底。

中間開底形式駁船的優(yōu)點(diǎn)：減少了開底的吃水深度，同時(shí)對(duì)于樁間及樁后沿棱體的拋填和補(bǔ)拋較一側(cè)開口施工更為方便。

一側(cè)開底形式駁船的優(yōu)點(diǎn)：專為護(hù)樁拋填施工設(shè)計(jì)，一側(cè)下料使拋石更有針對(duì)性，便于使石料拋到指定的位置，不會(huì)出現(xiàn)施工死角。

4 小型開底駁拋石對(duì)樁偏位影響的跟蹤監(jiān)測(cè)

本碼頭工程基礎(chǔ)為典型的軟土地基，樁基采用直徑1.2 m的鋼管樁，樁長(zhǎng)一般在48～61 m。沉樁后，自由端長(zhǎng)度達(dá)到16 m。為觀測(cè)拋石高差對(duì)樁偏位的影響，以便確定一套確實(shí)可行的施工工藝，特在典型施工階段，選擇了4根具有代表性的樁進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)。

跟蹤監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：

1）不論是直樁還是斜樁，當(dāng)樁周邊拋石高差大于1.5 m時(shí)，就會(huì)引起樁的偏位，隨著拋石高差的加大，樁偏位大幅增大；

2）拋石高差對(duì)順向斜樁的偏差影響最為明顯，其次是直樁，最小是反向斜樁；

3）樁偏位后進(jìn)行反向拋石糾偏效果不明顯，直樁的糾偏回位率接近40%，但可以明顯地判斷出，隨著拋石厚度的增加，糾偏回位率將越來(lái)越小。

因此本工程以順向斜樁的偏位為拋石控制的重點(diǎn)；反向拋石進(jìn)行樁位糾偏的效果不理想，必須隨時(shí)進(jìn)行樁位觀測(cè)，確保樁不發(fā)生異常偏位；拋石施工時(shí)，必須打水砣跟蹤監(jiān)測(cè)拋石高差，控制樁周邊拋石高差在1.5 m以內(nèi)。

5 拋石施工方法與控制

5.1 拋石分區(qū)的設(shè)置及作業(yè)流水

設(shè)計(jì)要求水上拋填棱體拋石須不少于3層，首層拋填高度不大于4.0 m，各層拋填間隔不少于15 d。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，如果按照設(shè)計(jì)的分層和間隔時(shí)間要求，則工期無(wú)法保證。充分討論后提出了分3個(gè)區(qū)域拋填，間隔15 d的方案設(shè)想。拋石分區(qū)圖如圖3所示。

在拋石施工過程中，1、2區(qū)可同時(shí)施工，3區(qū)需在1、2區(qū)拋填完成15 d后方可再進(jìn)行拋填施工。應(yīng)嚴(yán)格控制各區(qū)域樁兩側(cè)拋石高差在1.5 m以內(nèi)，合理控制分層厚度。

圖3 棱體拋石分區(qū)示意圖

縱斷面上自碼頭1號(hào)泊位北端向南開始拋填，拋填采用分層、分段進(jìn)行，形成階梯形流水作業(yè)，把分層厚度控制在1.0～1.5 m范圍內(nèi)；橫斷面上，也采用分層拋填，形成階梯形流水作業(yè)，分層厚度同樣是控制在1.0～1.5 m，如圖4和圖5。

5.2 護(hù)樁拋填

在每一層施工過程中必須先進(jìn)行護(hù)樁拋填，保證樁周圍的拋石均勻同步達(dá)到分層標(biāo)高后，再進(jìn)行樁間及其他區(qū)域拋填，從而控制樁周圍拋石高差。采用一側(cè)開底的開底駁進(jìn)行施工。拋石護(hù)樁示意圖如圖6所示。

5.3 樁間及樁后沿拋填

護(hù)樁拋填完畢后，小開底駁船到達(dá)樁區(qū)的指定地點(diǎn)進(jìn)行拋填，起高的厚度要控制在1.0～1.5 m，按照階梯流水段進(jìn)行施工。樁間拋石采用中間開底駁船施工。

5.4 船位控制

由于周圍有樁（樁帽），所以開底駁船定位較為容易控制。以樁帽為參照物，在其上做好標(biāo)記，拋石人員在船上利用標(biāo)尺標(biāo)控制船位。

圖4 橫斷面拋填流水作業(yè)施工示意圖

圖5 縱斷面拋填流水作業(yè)施工示意圖

圖6 護(hù)樁拋填示意圖

5.5 石料下落擴(kuò)散范圍及高點(diǎn)厚度控制

因施工區(qū)流速不大，經(jīng)潛水檢查，單駁石料下落至平坦底面的擴(kuò)散范圍不大，高點(diǎn)厚度平均為80 cm。據(jù)此，開底駁平面定位網(wǎng)格以船寬3.45 m為界，施工時(shí)間隔船位拋填，一排架內(nèi)間隔拋滿后，再補(bǔ)拋中間船位。

5.6 施工工序

1）每流水段拋石施工前，應(yīng)先進(jìn)行護(hù)樁拋石，即用一側(cè)開底駁在樁周邊先拋石保護(hù)。

2）因相鄰結(jié)構(gòu)段的樁排距最?。▋艟鄡H4.3 m），所以相鄰結(jié)構(gòu)段間拋石要安排在樁帽施工前進(jìn)行。在樁帽施工完成后，再進(jìn)行頂部－2.0 m以上部位的補(bǔ)拋施工。

3）充分考慮樁帽施工與拋石施工的干擾和交叉。在不影響樁帽施工的前提下，樁帽施工前、后均可進(jìn)行拋石施工，工序可以穿插；在未進(jìn)行樁帽施工的區(qū)域，拋石頂標(biāo)高不能超過－2.0 m，為低潮位施工樁帽提供條件。

5.7 樁帽保護(hù)措施

開底駁船機(jī)動(dòng)、靈活，可自由穿梭于樁間進(jìn)行施工。為避免開底駁碰到鋼管樁樁頂防腐涂層或樁帽混凝土側(cè)面，在施工過程中主要采取以下4種方法來(lái)解決，取得了較好的效果。

1）加強(qiáng)施工人員的成品保護(hù)意識(shí)，提高施工人員的駕駛水平，保證嚴(yán)格按照操作方法施工。

2）使用廢舊輪胎對(duì)開底駁船四周進(jìn)行維護(hù)，減少碰撞帶來(lái)的損壞。

3）合理安排工序，在施工過程中若風(fēng)浪較大時(shí)，只進(jìn)行樁區(qū)后沿棱體的拋填，不做樁間拋石。

4）夜間施工中，保證開底駁船上有充足的照明，同時(shí)在施工區(qū)域內(nèi)每個(gè)樁（樁帽）周圍貼好警示反光膜，保證夜間施工的安全和不發(fā)生對(duì)樁（樁帽）的碰撞。

5.8 樁位觀測(cè)及相應(yīng)措施

施工過程中，隨拋石進(jìn)展及時(shí)對(duì)樁位進(jìn)行觀測(cè)，根據(jù)樁偏位情況和趨勢(shì)，適時(shí)調(diào)整拋石順序和高差。

6 結(jié)語(yǔ)

1）在風(fēng)力6級(jí)、浪高0.5 m以下的條件下，開底駁施工不受影響。

2）通過合理劃分拋石區(qū)域，保證拋石間隔時(shí)間，嚴(yán)格執(zhí)行工藝紀(jì)律，在未采取夾樁措施并拋石分層厚度在1.0～1.5 m的前提下，保證了樁未發(fā)生異常偏位。實(shí)測(cè)結(jié)果中，拋石引起的樁位偏差大都在1.0～3.5 cm之內(nèi)，極少部分樁偏位超過了3.5 cm，最大偏位為5.0 cm。

3）在小開底駁本身靈活、機(jī)動(dòng)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過合理有效地施工組織，使接岸結(jié)構(gòu)拋石施工平均效率高達(dá)5000 m3/工作日，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了計(jì)劃施工效率，有效保證了節(jié)點(diǎn)工期要求。整個(gè)碼頭接岸結(jié)構(gòu)大棱體拋石水上拋石工程量近40萬(wàn)m3，只用9艘開底駁船就完成了全部水拋施工任務(wù)。施工船機(jī)成本比采用大型拋石船施工節(jié)省了近2/3。在保證施工質(zhì)量、進(jìn)度和安全的同時(shí)，也帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

施工實(shí)踐證明，小開底駁的設(shè)計(jì)、制造及在施工中的工藝策劃應(yīng)用是成功的。

[1]JTJ291-98，高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范[S].

[2]中交第一航務(wù)工程局.港口工程施工手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，1994.

[3]陳平，袁孟全.高樁碼頭位移原因分析及其預(yù)防措施[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2006（6）.