夏俊橋，練學(xué)標(biāo)，程澤坤

（1.中交第三航務(wù)工程局有限公司江蘇分公司，江蘇連云港222044；2.中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，上海200032）

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桶式結(jié)構(gòu)預(yù)制場平面布置

夏俊橋1，練學(xué)標(biāo)1，程澤坤2

（1.中交第三航務(wù)工程局有限公司江蘇分公司，江蘇連云港222044；2.中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，上海200032）

新型桶式基礎(chǔ)采用了一種大型無底鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在連云港港東西防波堤直立段大量使用，需要就近建設(shè)具備較高生產(chǎn)效率的專業(yè)化預(yù)制場，而徐圩港區(qū)具備建設(shè)重型構(gòu)件的場地嚴(yán)重受限，只能在新吹填的淤泥區(qū)建設(shè)。文中重點(diǎn)分析桶式結(jié)構(gòu)預(yù)制場的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)技術(shù)需求，通過軟基處理提高土體性能，使用樁基提供出運(yùn)臺車支撐，開挖爆破堤安裝沉箱建碼頭，在系統(tǒng)研究并試驗(yàn)桶式結(jié)構(gòu)預(yù)制工藝的基礎(chǔ)上，按照各分區(qū)功能的技術(shù)要求和特點(diǎn)進(jìn)行平面布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計，規(guī)劃了包含生產(chǎn)臺線、出運(yùn)碼頭、搬運(yùn)軌道、攪拌站、辦公及生活設(shè)施、起重設(shè)備等組成的完整的預(yù)制場。該預(yù)制場滿足了生產(chǎn)桶式結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)功能，達(dá)到了月生產(chǎn)出運(yùn)設(shè)計能力。

桶式結(jié)構(gòu)；吹填基礎(chǔ)；臺車搬運(yùn)；預(yù)制場規(guī)劃；總平面布置

1　工程概況

1.1工程簡介

連云港港徐圩港港區(qū)防波堤深水段采用了一種新型的單桶多倉插入式結(jié)構(gòu)——桶式結(jié)構(gòu)[1-2]，桶式結(jié)構(gòu)插入淤泥作為主體受力結(jié)構(gòu)。桶式結(jié)構(gòu)下層桶體為無底結(jié)構(gòu)，橢圓形，長30 m，寬20 m，通過隔墻分為9個隔倉，重2 700～3 200 t。徐圩港區(qū)是連云港一體兩翼總體規(guī)劃的南翼，建設(shè)工期安排在整個港區(qū)的前期，需要優(yōu)先建設(shè)，為了縮短運(yùn)距、加快防波堤的實(shí)施，在徐圩港區(qū)內(nèi)就近建設(shè)專業(yè)的桶式結(jié)構(gòu)預(yù)制場[3-4]。

1.2地質(zhì)及周邊環(huán)境

徐圩桶式結(jié)構(gòu)預(yù)制場規(guī)劃建設(shè)在剛剛吹填完成的1號吹填區(qū)東北角（圖1），1號吹填區(qū)由新建成的1號圍堤、1號隔堤、2號正堤和原有防洪海堤合圍后吹填淤泥及粉質(zhì)黏土形成。1號圍堤長1.3 km，采用袋裝砂結(jié)構(gòu)，1號隔堤長900 m，2號正堤長1.4 km，均采用了爆破擠淤堤結(jié)構(gòu)。

圖1　預(yù)制場平面位置Fig.1　Plan position of the prefabrication factory

吹填1區(qū)的陸域采用30萬噸級航道產(chǎn)生的疏浚土吹填形成，預(yù)制場所在區(qū)域吹填前天然泥面標(biāo)高約-0.5～0 m，吹填1區(qū)吹填后泥面平均標(biāo)高約+9.0～+9.5 m。本吹填區(qū)分兩次吹填至本標(biāo)高，由2010年5月—2011年2月吹填至+6.5～+7.0 m，由2011年10月—2012年6月、2012年8—11月吹填至本標(biāo)高后停止吹填，開始場地排水進(jìn)行落淤晾曬。經(jīng)過疏浚和吹填施工，吹填土原狀特性已經(jīng)有很大改變，其含水量增高，壓縮性增大，滲透穩(wěn)定性差，在自重情況下沒有達(dá)到充分固結(jié)，屬于欠固結(jié)土；此外，吹泥口附近和較遠(yuǎn)處的土顆粒粗細(xì)也不均勻。據(jù)勘查資料揭露，場區(qū)內(nèi)土層主要為灰黃色～黃色淤泥（沖填土），呈流塑狀，表層淤泥平均含水量為80.2%。隨著深度增加，淤泥的含水量在56%～72%間。本層吹填土具有含水量較高，壓縮性高等特點(diǎn)，在附加荷載作用下易產(chǎn)生不均勻沉降、觸變及側(cè)向剪切破壞現(xiàn)象。

1.3生產(chǎn)需求

按總體要求預(yù)制場軟基處理面積10萬m2，平面布置按平均每月預(yù)制20只桶式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)能力設(shè)計，高峰期滿足30只桶式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的預(yù)制出運(yùn)。每只桶體需配置21塊蓋板，生產(chǎn)能力與桶體配套。

1.4預(yù)制工藝流程

桶式結(jié)構(gòu)采用分層澆筑，現(xiàn)澆混凝土共5次（圖2）。下層桶體鋼筋綁扎在臺座上完成，分2層澆筑，下層桶蓋板采用疊合板工藝，下層桶澆筑完畢后直接在下層桶頂部安裝預(yù)制蓋板，然后澆筑蓋板上部的現(xiàn)澆面層。上層筒鋼筋在專用平臺上綁扎，而后吊裝，分2層澆筑。

圖2　桶體分層澆筑示意圖Fig.2　Schematic diagram of layer casting of a bucket

2　預(yù)制場規(guī)劃的原則

總平面布置結(jié)合并滿足徐圩港區(qū)總體規(guī)劃，結(jié)合徐圩港區(qū)后續(xù)工程的建設(shè)。

徐圩港區(qū)總體布置及防波堤工程，同時考慮碼頭的結(jié)構(gòu)安全，合理確定碼頭后方駁岸與規(guī)劃碼頭前沿線之間的距離[3]。

連云港港30萬噸級航道工程呈“人”字形布置，由連云港區(qū)航道、徐圩港區(qū)航道和推薦航線組成，按30萬噸級規(guī)模設(shè)計。連云港港30萬噸級航道工程按“一次立項(xiàng)，分期實(shí)施”的原則，需要考慮航道與主航道的銜接。

適應(yīng)現(xiàn)代管理理念，強(qiáng)化社會分工協(xié)作，盡量減少港區(qū)生產(chǎn)生活輔助設(shè)施，減少工程船舶對運(yùn)行船舶的干擾。

全面結(jié)合桶式結(jié)構(gòu)的預(yù)制出運(yùn)工藝，滿足生產(chǎn)生活需求。

遵循國家有關(guān)環(huán)境保護(hù)的規(guī)范、規(guī)定和要求，采取有效措施減少對周圍環(huán)境的影響和污染[4]。

3　場內(nèi)設(shè)備配置

為了起重需求，配置4臺70 t龍門吊和2臺40 t龍門吊，兼顧起重速度每臺吊車配置20 t吊鉤，龍門吊設(shè)置專向輪，可以換線作業(yè)。蓋板作業(yè)區(qū)配置龍門吊1臺。流動起重設(shè)備配置130 t履帶吊2臺，70 t汽車吊2臺。綜合考慮天氣及其他意外因素影響，攪拌樓按每天1個桶體生產(chǎn)量配置，由于攪拌樓使用周期較長，考慮一定的生產(chǎn)能力折損配置2×3 m3攪拌站。混凝土運(yùn)輸使用10～12 m3罐車，汽車泵澆筑。

4　桶式結(jié)構(gòu)總平面方案

4.1桶式結(jié)構(gòu)出運(yùn)方式

1）桶式結(jié)構(gòu)場內(nèi)搬運(yùn)方式

對于超大型構(gòu)件常用的搬運(yùn)方式有：氣囊搬運(yùn)、臺車搬運(yùn)、水墊車運(yùn)輸?shù)龋滤绞街饕校和ㄟ^搬運(yùn)方式上半潛駁后下潛入水、滑道下水、大型起重船吊裝下水等。由于滑道下水需通過拖帶進(jìn)入安裝位置，每天拖帶占用航道時間與海事管理有沖突，因此優(yōu)先選用了氣囊或臺車搬運(yùn)，船舶運(yùn)輸?shù)桨惭b位置。

2）氣囊搬運(yùn)及上船

采用氣囊搬運(yùn)對各類船舶均能適用，不同結(jié)構(gòu)碼頭都可以適配該工藝，對地基適應(yīng)性強(qiáng)，由于需要布置前后受力及保護(hù)鋼絲纜、卷揚(yáng)機(jī)等，與周邊工序交叉較多。

3）臺車搬運(yùn)及上船

采用臺車上船運(yùn)輸速度快，與周邊工序交叉影響小，可以適用于經(jīng)常性搬運(yùn)，形成固定工序流水施工。

由于自有船舶不適于坐底，為了兼顧船舶通用性，最終采用了臺車場內(nèi)移動，氣囊從第一個臺座搬運(yùn)上船的工藝。

4.2碼頭設(shè)計

由于泊位布置于徐圩港區(qū)1號吹填區(qū)東北角，根據(jù)碼頭上重件出運(yùn)工藝和使用船型確定長度，參考出運(yùn)的工藝布置，3 000噸級半潛駁船頭搭接碼頭面上，船舶長度方向垂直碼頭前沿線。

按1個3 000噸級泊位設(shè)計，考慮5 m富余長度。碼頭泊位長度Lb為：

Lb=5+33.6+5=43.6 m；

考慮到本工程生產(chǎn)工藝要求，每條生產(chǎn)線直接通過氣囊滾裝上碼頭，碼頭長度除考慮半潛駁靠泊范圍外，還要計入生產(chǎn)線寬度，保證每條生產(chǎn)線上的重件不需要橫移即可直接上船。生產(chǎn)線總寬度為156 m，兩側(cè)各留6 m富余長度，同時考慮在生產(chǎn)區(qū)西側(cè)停靠交通船，需要泊位長度12 m，故總計泊位有效長度為156+2×6+12= 180 m。

根據(jù)JTJ 211—99《海港總平面設(shè)計規(guī)范》，碼頭面高程的基本標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計高水位以上1.0～1.5 m，復(fù)核標(biāo)準(zhǔn)為極端高水位以上0.0～0.5 m，本工程設(shè)計高水位為5.45 m，極端高水位6.46 m，由于本工程為臨時工程，碼頭允許上浪，結(jié)合使用功能，按設(shè)計高水位以上進(jìn)行設(shè)計，因此本次設(shè)計碼頭高程取為6.1 m[2]（圖3）。

圖3　碼頭斷面圖Fig.3　Cross section of the quay

根據(jù)《海港總平面設(shè)計規(guī)范》，碼頭前沿設(shè)計水深應(yīng)能保證設(shè)計船型在設(shè)計低水位和滿載吃水的情況下安全停靠的要求。碼頭前沿泥面高程取-4.1 m。

由于碼頭所在位置為爆破拋石堤，利用現(xiàn)有條件開挖后安裝沉箱建設(shè)出運(yùn)碼頭。

4.3辦公區(qū)、生活區(qū)面積與區(qū)域選擇

經(jīng)計算本工程辦公人員120人，預(yù)制及水上施工勞務(wù)人員1 200人，辦公樓規(guī)劃位于場區(qū)西北端，是整個場區(qū)的管理中心和服務(wù)中心，集中了場區(qū)對內(nèi)服務(wù)、業(yè)務(wù)管理、行政辦公、會議等多項(xiàng)功能，工人宿舍樓建設(shè)于預(yù)制場后方，布置3座大型食堂相配套。

每棟辦公樓及宿舍樓分別設(shè)3座直通室外的疏散封閉樓梯間，疏散距離、安全出口、疏散樓梯和走道的寬度均滿足規(guī)范規(guī)定。

宿舍房每居室居住8人，共有居室30間，能滿足240人居住的需要。宿舍內(nèi)還設(shè)有廚房及餐廳，餐廳一次同時就餐最大人數(shù)為100人。宿舍樓設(shè)集中的盥洗室及衛(wèi)生間、每居室均設(shè)有壁櫥。宿舍樓設(shè)有2個以上的安全出口。安全出口和走道的寬度均滿足規(guī)范規(guī)定。

4.4桶式結(jié)構(gòu)總平面方案比選

如果場內(nèi)移動采用氣囊作業(yè)，不能實(shí)現(xiàn)頻繁移動，每條生產(chǎn)線不易過長，按照生產(chǎn)需求采用5條線、每條線6個臺座較適用于本工程，相應(yīng)的出運(yùn)碼頭按5條線對應(yīng)配置。而綜合比較后選用臺車搬運(yùn)工藝，為了發(fā)揮臺車優(yōu)勢每條線長度可以延長，經(jīng)比選按2條線每條線14個臺座較適宜，碼頭對應(yīng)設(shè)置2條線、2個船位（圖4）。

圖4　預(yù)制場平面布置圖Fig.4　Layout plan of the prefabrication factory

1）主生產(chǎn)區(qū)

預(yù)制場桶式結(jié)構(gòu)生產(chǎn)區(qū)位于吹填淤泥區(qū)，布置4條生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線7個臺座，其中第一個臺座用于氣囊轉(zhuǎn)運(yùn)上船。

臺座長L=30+2×2.5=35 m，預(yù)留2.5 m為模板及施工加工位置，寬度B=20+2×2.5+ 2×4=33 m。

每條線兩側(cè)按70 t布置龍門吊軌道，軌道中心間距33 m，軌道兩側(cè)生產(chǎn)道路8 m寬，生產(chǎn)線內(nèi)對應(yīng)桶體隔墻布置臺車軌道線，軌道線中心間距6.5 m。

2）蓋板生產(chǎn)區(qū)

與桶體預(yù)制相配套蓋板按每7 d周轉(zhuǎn)，每月預(yù)制不少于20套，經(jīng)計算平面規(guī)劃面積應(yīng)不小于8 000 m2，預(yù)制區(qū)配置小型吊裝設(shè)備用于日常作業(yè)?？紤]到場地的實(shí)際分布將蓋板預(yù)制放置在了充填袋1號圍堤位置和桶式結(jié)構(gòu)生產(chǎn)線后方。

3）輔助生產(chǎn)設(shè)施

鋼筋加工棚按每天1個桶體的生產(chǎn)量配置，鋼筋加工區(qū)2個分別占地80 m×33 m，留置上層筒鋼筋綁扎位置。場區(qū)內(nèi)設(shè)有2座鋼筋車間，車間均為1層，鋼結(jié)構(gòu)，單跨，跨度為24.0 m，機(jī)修車間縱向長度為30.0 m，建筑面積746 m2。室內(nèi)外高差0.20 m，建筑高度10.90 m。車間內(nèi)設(shè)Q=10 t橋式起重機(jī)（地面操作），軌頂標(biāo)高8.0 m。

4）水電規(guī)劃

采用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計算，用電設(shè)備總安裝功率均為2 575 kW，計算有功功率均為942 kW，計算視在功率均為1 003 kVA，總需要系數(shù)均為0.37。10 kV則計算電流均為58 A，總進(jìn)線開關(guān)選用12 kV/630 A/25 kA真空斷路器。根據(jù)總平面布置、用電負(fù)荷分布情況等多種因素，在水泵房北側(cè)新建1座10 kV變電所，采用戶外箱式變電站的形式。單回路10 kV外線引入，所內(nèi)設(shè)1臺10/0.4 kV變壓器，容量為1 250 kVA。10 kV和0.4 kV主接線均采用單母線形式。

本工程用水包括船舶供水、生活用水、生產(chǎn)用水、環(huán)保用水、消防用水等，場區(qū)消防用水量25 L/s，一次消防用水量180 m3。場區(qū)最高日用水量606 m3/d，最大時用水量70 m3/h。場區(qū)采用1個給水系統(tǒng)，即船舶、生活、生產(chǎn)、環(huán)保和消防合用1個給水系統(tǒng)。場區(qū)給水系統(tǒng)由市政管網(wǎng)一路引入，供水管沿場區(qū)道路環(huán)狀敷設(shè)，干管管徑DN200，供各單體生活生產(chǎn)用水、碼頭船舶用水及場區(qū)消防用水。生產(chǎn)用水和綠化用水從給水環(huán)網(wǎng)接出枝狀管網(wǎng)。沿生產(chǎn)線兩側(cè)縱向每35 m設(shè)置1個快速接口；綠化帶內(nèi)每50 m設(shè)置1個綠化用供水栓；碼頭前沿每33 m設(shè)置1個船舶供水口；給水干管每100 m設(shè)置1個室外消火栓[2]。

5　結(jié)語

1）按該平面布置的預(yù)制場實(shí)際生產(chǎn)能力達(dá)到了設(shè)想的高峰每月20個的生產(chǎn)目標(biāo)。

2）采用臺車場內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)對提高施工效率、工廠化流水施工大有益處，條件許可上船作業(yè)也采用該工藝較好。

3）大型構(gòu)件適宜采用模塊化生產(chǎn)。

4）運(yùn)輸?shù)缆窇?yīng)綜合考慮交叉施工，拓寬至12 m左右較理想。

5）各類澆筑、運(yùn)輸、加工設(shè)備宜預(yù)留一定的富裕，有利于提高綜合施工效率。

6）因地制宜，直接在爆破拋石堤上開挖基槽，建設(shè)重力式沉箱碼頭，較好地解決了桶體上船的問題，該結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)適用。

7）預(yù)制場建設(shè)在港區(qū)內(nèi)大大減少了運(yùn)輸距離，運(yùn)輸途中不受水域?qū)挾取⒋l航道等約束，運(yùn)輸速度大幅提高，運(yùn)輸距離縮短，運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)、方便。

[1]中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司.連云港港徐圩港區(qū)預(yù)制廠工程及出運(yùn)碼頭工程工程可行性研究[R].2011. CCCC Third Harbor Consultants Co.,Ltd.Engineering feasibility study of prefabrication factory and delivery quay of Xuwei District, Lianyungang[R].2011.

[2]中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司.連云港港徐圩港區(qū)預(yù)制廠工程及出運(yùn)碼頭工程初步設(shè)計[R].2012. CCCC Third Harbor Consultants Co.,Ltd.Primary design report of prefabrication factory and delivery quay of Xuwei District,Lianyungang[R].2012.

[3]馮會芳，王有金.談天津港南疆新建構(gòu)件預(yù)制廠設(shè)計思路[J].港工技術(shù)，2005（2）：28-29. FENG Hui-fang,WANG You-jin.Talking on design concept for precast element plant newly built at Nanjiang,Tianjin Port[J].Port Engineering Technology,2005(2):28-29.

[4]周偉，傅瓊閣，代延偉，等.蘇通大橋箱梁預(yù)制廠地基處理設(shè)計[J].交通工程建設(shè)，2005（2）：10-11. ZHOU Wei,FU Qiong-ge,DAI Yan-wei,et al.Foundation treatment design of box beam prefabrication factory of Sutong Bridge[J]. Traffic Engineering Construction,2005(2):10-11.

Plan layout of bucket-based structure prefabricated field

XIA Jun-qiao1,LIAN Xue-biao1,CHENG Ze-kun2
（1.Jiangsu Branch of CCCC Third Harbor Engineering Co.,Ltd.,Lianyungang,Jiangsu 222044,China; 2.CCCC Third Harbor Consultants Co.,Ltd.,Shanghai 200032,China）

The bucket-based structure is a new bottomless concrete structure applied in the vertical part of east and west breakwater projects in Lianyungang,which requires a specialized prefabrication factory with high efficiency in the neighborhood.While heavy component field is limited in Xuwei Port,the only option is the newly reclaimed silt area.In this paper,the producing process and the requirements of producing techniques of the bucket-based structure are analyzed in focus. With soft soil improvements,delivery trolleys are supported by pile foundations,and caissons are installed at the blasting position.According to technical requirements and features of each functional area,plane layout and structural design are proposed including production lines,delivery quays,delivery trajectory,mixing station,office and living facilities and hoisting equipment.Thus the prefabrication factory can meet both system functions and design delivery capacity.

bucket-based structure;reclaimed foundation;delivery trolleys;planning of the prefabricated factory;general layout

U655.34；U656.2

A

2095-7874（2016）03-0049-05

10.7640/zggwjs201603011

2016-01-05

江蘇省科技支撐計劃項(xiàng)目（BE2013663）；江蘇省交通運(yùn)輸科技項(xiàng)目（2013Y20）

夏俊橋（1977—），男，安徽阜陽人，高級工程師，從事港口與航道工程管理和技術(shù)管理、研究工作。E-mail：xiajunqiao@foxmail.com