劉銳+楊寶山

摘要：東營港歷經(jīng)幾年的建設(shè)，一期擴(kuò)建工程已通過竣工驗(yàn)收，評(píng)定質(zhì)量等級(jí)為優(yōu)良。 建設(shè)過程中應(yīng)用了預(yù)應(yīng)力大直徑混凝土管樁、承臺(tái)一體化安裝等多項(xiàng)新技術(shù)，達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。

關(guān)鍵詞：港口 ? 技術(shù) ? 應(yīng)用

東營港位于渤海灣灣底西南處，黃河入?？谝员贝蠹s50km的渤海灣和萊州灣交界處。擴(kuò)建工程包括7020m引橋和30000DWT多用途泊位二個(gè)。為避開泥沙回淤，完全利用自然水深，引橋自現(xiàn)有2100m引堤的頂端向海內(nèi)延伸，寬20m，橋面系為50m跨預(yù)應(yīng)力T型梁體系，基礎(chǔ)為高樁承臺(tái)橋墩。碼頭在距岸9120m處，前沿水深-13m，布置2個(gè)3600平方米臨時(shí)堆場，兩個(gè)泊位寬分別為76.3m、51.55m。為高樁梁板結(jié)構(gòu)，基樁采用B1型Φ1200×145后張預(yù)應(yīng)力混凝土大直徑管樁，少量Φ1200鋼管樁。

氣象條件及地質(zhì)狀況

東營港地處北溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣侯區(qū)，冬季寒冷，夏季炎熱，歷年極端最高、低、平均氣溫分別為39.6℃、-18.0℃、11.7℃，年均降水量549mm。災(zāi)害性天氣主要有寒潮、臺(tái)風(fēng)和氣旋。年均相對濕度67%。潮汐為典型的正軌日潮類型，最大、平均潮差2.42m、0.76m，海浪主要為渤海海面的風(fēng)成浪，實(shí)測最大波高5.8m，一般年份冰厚5～45cm，最大60cm，固定冰堆積高度最大為5m。該地區(qū)地震烈度為7度。

東營港港區(qū)地基土層為第四系黃河沖積層、濱?；蚝ｊ懴喑练e交互層，分布較穩(wěn)定，上部土層松軟，為中等高壓縮土層，下部較好，可作樁基持力層。

大直徑管樁在北方首次成功應(yīng)用

1、基樁設(shè)計(jì)要求

引橋：按《港口工程預(yù)應(yīng)力混凝土大直徑管樁設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》（JTJ261-97），管樁為打入式擠土樁，樁土作用按M法考慮。總?cè)胪辽疃?0.0m左右，樁尖進(jìn)入細(xì)粉砂層，每個(gè)橋墩布置12根樁，均為斜樁，斜度4.5：1。單樁軸向承載力標(biāo)準(zhǔn)值大于11000KN。為防止管樁直接承受冰荷載，在高樁承臺(tái)底部設(shè)置了預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的擋冰裙，其底表高為-0.5m使冰的撞擊荷載直接作用于梭形承臺(tái)。

碼頭：基樁分承受垂直荷載的直樁和承受水平荷載的叉樁，混凝土管樁斜度4.5：1，凈入土深度在30m左右，樁尖進(jìn)入粉細(xì)沙土層，單樁承載力設(shè)計(jì)值壓樁7230KN，拉樁4540KN。為形成掩護(hù)水域和擋冰，碼頭后方承臺(tái)采用預(yù)制鋼筋混凝土擋浪板遮簾，擋浪板錨固于承臺(tái)上，下端高程-8.5m，遮簾底端距海底4.5m。

其他要求：管樁混凝土C60，抗凍等級(jí)F300，抗氯離子滲透性小于1000C。樁頭設(shè)置1.0m長鋼纖維混凝土管節(jié)，不另設(shè)鋼板套箍。沉樁期間對樁進(jìn)行高應(yīng)變承載力動(dòng)測和低應(yīng)變樁身質(zhì)量檢測，高應(yīng)變檢測數(shù)量不低于總樁數(shù)量的5%，低應(yīng)變檢測數(shù)量不低于總樁數(shù)量的10%，對打樁紀(jì)錄有異常的樁做低應(yīng)變檢測。

2、樁身混凝土的抗凍試驗(yàn)

試驗(yàn)方法：快凍法特別適用于抗凍要求高的混凝土。大管樁樁身混凝土是低水膠比高強(qiáng)度混凝土，其實(shí)際水膠比小于0.30，預(yù)期抗凍性較高，因此本次試驗(yàn)采用快凍法。

試驗(yàn)結(jié)果：用新拌管節(jié)混凝土采用振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)成型制作的混凝土凍融試驗(yàn)試件，歷經(jīng)近350個(gè)凍融循環(huán)，其動(dòng)彈性模量仍達(dá)未經(jīng)凍融的92.3%，失重率僅為1.15% ，表明大管樁樁身混凝土完全達(dá)到F300的要求。由此可見大管樁的離心、振動(dòng)和輥壓3種復(fù)合工藝成型是大管樁抗凍性能的保證手段。

3、沉樁控制標(biāo)準(zhǔn)

通過試樁并考慮樁的安全，結(jié)合試樁報(bào)告，制定了停錘標(biāo)準(zhǔn)。采用錘擊沉樁，用125柴油錘、二檔（能量300kj）擊打。停錘按設(shè)計(jì)高程和最后一陣10擊平均貫入度控制，以高程控制為主，且控制總錘擊數(shù)在2000擊之內(nèi)。

組合樁的大管樁樁端土層為密實(shí)粉細(xì)砂，打入深度不小于1.5倍樁徑即1.8m，達(dá)到設(shè)計(jì)高程時(shí)最終貫入度應(yīng)<5mm。在設(shè)計(jì)高程以上2.0m以內(nèi)時(shí)最終貫入度<3mm，樁端高于設(shè)計(jì)高程以上2.0m時(shí)如果貫入度<2mm，可改用三檔施打，盡量將樁端控制在距設(shè)計(jì)高程2.0m以內(nèi);當(dāng)不滿足上述停錘條件，尤其是樁尖達(dá)到設(shè)計(jì)高程而貫入度仍偏大時(shí)，會(huì)同設(shè)計(jì)人員研究解決。

實(shí)際沉樁過程中組合樁的大管樁樁端進(jìn)入密實(shí)砂層的操控，按以下原則執(zhí)行：結(jié)合地質(zhì)報(bào)告，二檔錘擊能量、貫入度<7mm，可認(rèn)為進(jìn)入密實(shí)砂層。盡量采用仰打。

外海橋梁承臺(tái)一體化施工

1、設(shè)計(jì)要求

引橋?yàn)橐煌夂Ｌ卮髽蛄?。橋面按雙向四車道及預(yù)留區(qū)設(shè)計(jì)，橋?qū)?0.0m;為50m跨預(yù)應(yīng)力簡支T梁體系。橋墩為現(xiàn)澆鋼筋砼高樁承臺(tái)結(jié)構(gòu)，為避免基樁直接承受冰荷載，承臺(tái)下設(shè)鋼筋砼擋冰樁裙。

鋼套箱的設(shè)計(jì)：由于施工區(qū)域海況復(fù)雜，海上施工難度大，可作業(yè)天數(shù)少，故采用了一體化鋼套箱工藝進(jìn)行施工，目的是將大部分水上施工變?yōu)殛懮鲜┕?，盡可能避免風(fēng)浪造成的破壞，從而保證施工安全，提高施工效率。鋼套箱在設(shè)計(jì)時(shí)不僅考慮澆筑時(shí)砼側(cè)壓力、風(fēng)浪及施工荷載對擋冰裙與模板的影響，并且考慮了模板拆卸方便，以加快施工進(jìn)度。采用剛性好的鋼套箱結(jié)構(gòu)。鋼套箱的設(shè)計(jì)整體高度4m，由面板（δ=8mm鋼板）、 橫肋（28槽鋼）、豎肋（12工字鋼）組成，全周圈分6片加工。底模由底模鋼板（δ=5mm鋼板）、主梁（ 18工字鋼）、次梁主梁（10工字鋼）、吊桿（d=45mm）組成。模板所選材料滿足使用要求。

一體化施工方案：即先在陸上將鋼模板安裝到已預(yù)制好的樁裙上并固定（樁裙與模板間利用樁裙上預(yù)埋的圓臺(tái)螺母進(jìn)行連接），同時(shí)在樁裙上鋪設(shè)部分底模（樁位處的底模預(yù)留出孔洞），并綁扎部分承臺(tái)鋼筋，然后安裝吊架（吊架通過樁裙上的預(yù)埋吊桿和花蘭螺栓進(jìn)行連接）形成一個(gè)組合套箱，然后用起重船進(jìn)行整體吊裝。吊架安放在預(yù)先經(jīng)過處理的樁頂上，并予以固定，吊裝到位后對組合套箱固定并補(bǔ)鋪余下底模，再綁扎剩余鋼筋，澆承臺(tái)砼，承臺(tái)砼分二層澆注。endprint

為了驗(yàn)證組合鋼套箱在起重船吊裝和安裝就位后在各種水位、波高組合下的穩(wěn)定性，特采用大型通用有限元商業(yè)程序ANSYS對鋼套箱進(jìn)行結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析。結(jié)果表明：在起重船吊裝組合鋼套箱時(shí)，豎向最大變形值僅為1.429mm;鋼套箱安裝就位后，在各種水位和施工波浪（定為2m波高）作用下，底模豎向變形值均不超過限值L/400=6mm，同時(shí)底模的應(yīng)力值均在100Mpa以內(nèi)，不超過限值235Mpa。

2、實(shí)施效果

組合鋼套箱一體化的應(yīng)用，將海上的大部分工作變?yōu)殛懮鲜┕?，有效地提高了承臺(tái)施工效率，為承臺(tái)及下部構(gòu)造按計(jì)劃施工提供了技術(shù)支持，圓滿完成了承臺(tái)施工進(jìn)度計(jì)劃，為整個(gè)工程的順利完工打下了良好的基礎(chǔ)。組合鋼套箱一體化的應(yīng)用有效減少了海上作業(yè)工序及海上無掩護(hù)作業(yè)時(shí)間，并為施工安全提供了保障。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料比較在外海正常施工條件下，組合鋼套箱一體化施工與分層常規(guī)施工相比，作業(yè)效率大為提高，數(shù)次創(chuàng)出了一天24小時(shí)內(nèi)，利用兩個(gè)低潮位，一艘起重船安裝三個(gè)組合套箱并澆注完成底層承臺(tái)砼的最高紀(jì)錄。在應(yīng)用過程中，組合鋼套箱整體穩(wěn)定性好，使用安全、可靠，且安裝、拆卸方便。在經(jīng)受幾次大風(fēng)浪襲擊及小型船舶碰撞后模板未發(fā)生明顯變形，保證了砼的順利澆筑。同時(shí)水上施工安全、質(zhì)量的保證程度均有很大提高，由于模板周轉(zhuǎn)次數(shù)的增加，使成本也得到有效控制。

外海無掩護(hù)碼頭中擋浪板制安

東營港擴(kuò)建碼頭工程為形成掩護(hù)水域和擋浪，后方承臺(tái)采用預(yù)制鋼筋混凝土擋浪板遮簾。需安裝擋浪板的單塊高10.6m，重124t。

1、擋浪板的預(yù)制

擋浪板在后方臨時(shí)預(yù)制場預(yù)制成型，為確保擋浪板安裝位置準(zhǔn)確，在每塊擋浪板頂面預(yù)埋4塊限位鋼板;為便于安裝后焊接，在每擋浪板頂面預(yù)埋8塊錨固鋼板。擋浪板頂部預(yù)埋4個(gè)吊點(diǎn)，吊點(diǎn)設(shè)置成吊耳板的形式;下部翼板預(yù)埋2個(gè)吊鼻吊筋。為安裝和加固擋浪板，在承臺(tái)第一層混凝土內(nèi)預(yù)埋8塊錨固鋼板，其中承臺(tái)凹口內(nèi)預(yù)埋4塊，承臺(tái)前沿面預(yù)埋4塊;承臺(tái)第二層混凝土內(nèi)預(yù)埋2根40c槽鋼扁擔(dān)。擋浪板裝運(yùn)采用350t起重船裝在2000t自航駁上，運(yùn)至施工區(qū)域，進(jìn)行安裝。

2、擋浪板的安裝

承臺(tái)一、二層混凝土（+2.10m～+4.00m）達(dá)到80%強(qiáng)度后安裝擋浪板。擋浪板安裝受波浪水流的影響較大，安裝應(yīng)控制連續(xù)3個(gè)好天氣，且風(fēng)力5級(jí)以下平潮時(shí)進(jìn)行。安裝前復(fù)核擋浪板和承臺(tái)預(yù)埋件的相對位置。安裝擋浪板時(shí)，起重船就位時(shí)吊機(jī)正對擋浪板安裝位置。使擋浪板平穩(wěn)進(jìn)入預(yù)留凹口內(nèi)，準(zhǔn)確就位，通過調(diào)整起重船扒桿來微調(diào)擋浪板位置，測量人員及時(shí)測量擋浪板頂面的平整度、標(biāo)高，豎向垂直度。

擋浪板凹口兩側(cè)預(yù)留鋼筋，在擋浪板定位后兩側(cè)鋼筋采用搭接焊。擋浪板安裝后，為保證擋浪板及承臺(tái)結(jié)構(gòu)的安全，拌和船就位及時(shí)澆筑承臺(tái)凹口及前沿80cm處的混凝土，并在混凝土內(nèi)添加膨脹劑UEA，摻量43kg/m3。

3、結(jié)論

擋浪板在本工程中的應(yīng)用，是國內(nèi)目前在施工環(huán)境惡劣，且構(gòu)件高度、體積、重量最大的擋浪板安裝成功實(shí)踐。為今后在外海無掩護(hù)區(qū)域建設(shè)碼頭提供了行之有效的設(shè)計(jì)方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]港口工程預(yù)應(yīng)力混凝土大直徑管樁設(shè)計(jì)與施工規(guī)程

[2]東營港擴(kuò)建工程初步設(shè)計(jì)（海軍北海工程設(shè)計(jì)院）

[3]東營港擴(kuò)建工程試樁檢測報(bào)告（天津港灣工程質(zhì)量檢測中心）

[4]《東營港自然資料匯編》， ?1994年4月

[5]《港口工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》， JTJ 283-99

[6] 《簡明施工設(shè)計(jì)手冊》，第二版，江正榮等編

（作者單位：東營港經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)管委會(huì)）endprint