陳鑫祎，顧 樞，蔡晨晨

（南通中遠(yuǎn)重工有限公司技術(shù)部，江蘇 南通226000）

1 工程概況

導(dǎo)管架碼頭模塊用于建造碼頭，這種新型的導(dǎo)管架形式的碼頭基礎(chǔ)，取代了傳統(tǒng)樁基礎(chǔ)施工形式，降低了海上施工的風(fēng)險，可節(jié)約70%的現(xiàn)場施工成本，大幅縮短工期，同時減少對地表海床的破壞，保護海洋生態(tài)環(huán)境。

本碼頭模塊（設(shè)計圖見圖1）由兩側(cè)片體和中間K型支撐，上部片體，中間走道及中間的防撞平臺，設(shè)計有快速系纜裝置，小船靠泊裝置，大船靠泊裝置，照明系統(tǒng)，救生裝置，淡水系統(tǒng)等組成。兩側(cè)片體尺寸長29 m，寬度3 m，高度19.2 m；K型支撐尺寸長13.3 m，寬度3.385 m，高度10.26 m.

圖1 導(dǎo)管架碼頭模塊設(shè)計圖

該工程結(jié)構(gòu)為全鋼導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)，施工方法受限于現(xiàn)場條件和吊裝能力[1-3]。根據(jù)合攏制作工藝，兩側(cè)片體及中間K型支撐先行搭載，搭載后單側(cè)片體起吊重量達(dá)到90 t，超出現(xiàn)場吊機單鉤的最大承載吊力75 t.解決此問題的常規(guī)做法是用現(xiàn)場吊機與汽車吊進(jìn)行配合作業(yè)，但若采用吊機與汽車吊配合使用對場地大小及操作空間也有較高的要求，且支撐和片體搭載后吊裝由于摩擦力的不均勻?qū)е律?、下部不能實現(xiàn)同步移動，增加吊裝風(fēng)險。此外，碼頭模塊兩個片體直接吊裝到理論狀態(tài)，安裝支撐容易與片體發(fā)生碰撞導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形，導(dǎo)致油漆破壞，修補困難。

基于現(xiàn)場條件，本文主要討論了一種頂推滑移式的合攏方法來解決此問題。

2 施工方案

經(jīng)計算分析及現(xiàn)場討論，采用龍門吊機+千斤頂相配合的合攏安裝方法。

施工準(zhǔn)備：龍門吊（單鉤最大吊力75 t）、千斤頂、手拉葫蘆、纜風(fēng)繩若干、托架若干、防倒卡板、基座。

安裝順序：安裝固定片體Ⅰ→安裝片體Ⅱ→安裝下部K型支撐→安裝上部K型支撐→利用千斤頂將片體Ⅱ合攏。

2.1 固定第一塊側(cè)面片體Ⅰ

如圖2，將側(cè)面片體Ⅰ吊裝到基座10上，用纜風(fēng)繩3將側(cè)面片體Ⅰ固定，用地錨6將纜風(fēng)繩3固定在地面上，用纜風(fēng)繩3上的手拉葫蘆7將纜風(fēng)繩3收緊，使側(cè)面片體Ⅰ固定在基座10上。側(cè)面片體Ⅰ上設(shè)有防倒卡板5和托架4.

圖2 碼頭模塊側(cè)面片體Ⅰ固定

2.2 設(shè)置第二塊側(cè)面片體Ⅱ

如圖3，將側(cè)面片體Ⅱ吊裝到基座10上，側(cè)面片體Ⅱ位置在理論線外300～500 mm處。用纜風(fēng)繩3將側(cè)面片體Ⅱ固定，用地錨6將纜風(fēng)繩3固定在地面上，用纜風(fēng)繩3上的手拉葫蘆7將纜風(fēng)繩3收緊，使側(cè)面片體Ⅱ固定于基座10上。側(cè)面片體Ⅱ上設(shè)有防倒卡板5和托架4.

圖3 碼頭模塊側(cè)面片體Ⅱ設(shè)置

2.3 安裝下部支撐結(jié)構(gòu)

如圖4，將下部支撐結(jié)構(gòu)K型結(jié)構(gòu)8吊裝到兩個側(cè)面片體的托架4上，同時側(cè)面片體Ⅱ上的防倒卡板5將K型結(jié)構(gòu)8支撐住，以防掉落。

圖4 碼頭模塊下部支撐安裝

2.4 安裝上部支撐結(jié)構(gòu)

如圖5，將上部支撐結(jié)構(gòu)9通過防倒卡板5和托架4安裝到側(cè)面片體Ⅰ上，同時兩個側(cè)面片體上的防倒卡板5將上部支撐結(jié)構(gòu)9支撐住，以防掉落。

圖5 碼頭模塊上部支撐安裝

2.5 合攏位移

如圖6，用設(shè)在基座10上的千斤頂15與龍門吊小車11配合，千斤頂15和支撐座13之間設(shè)有調(diào)節(jié)墊塊14，增大千斤頂15橫向位移范圍，靈活適應(yīng)多種尺寸位移。由于側(cè)面片體Ⅰ重量達(dá)90 t，起重機吊力為75 t，中間K型結(jié)構(gòu)重量72.5 t，所以中間K型結(jié)構(gòu)安裝到位后，普通安裝方法無法實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的吊裝。

因此決定用側(cè)向頂推的方法進(jìn)行合攏，基座10與側(cè)面片體的滑移面摩擦系數(shù)為0.5[4]，考慮兩側(cè)支腿不均勻受力系數(shù)為1.5，單個側(cè)面片體的支腿承載重量為63.125 t，由此得出實際單側(cè)需要頂推力約63.125/2×0.5×1.5≈ 23.67 t，所以選用50 t液壓千斤頂。

圖6 碼頭模塊合攏

3 吊裝穩(wěn)定性力學(xué)分析

為確保吊裝過程的安全，對吊裝過程中的風(fēng)纜繩及構(gòu)件進(jìn)行穩(wěn)定性力學(xué)分析。

3.1 風(fēng)纜繩穩(wěn)定性分析

迎風(fēng)面積A=135.7 m2，查詢施工地區(qū)歷年風(fēng)速，按3 s時距平均瞬時風(fēng)速v=35.8 m/s（10級風(fēng)）計算，風(fēng)壓力 P1=800 N/m2，C=1.4，Kh=1.13，F(xiàn)wind=A×P1×Kh=1.13×1.4×800×135.7=171.7 kN，風(fēng)力作用點高度h1=13.6 m，單片體重量G1=90 t，片體下口寬度B=3 m，片體內(nèi)側(cè)（風(fēng)向由片體內(nèi)側(cè)向外吹）鋼絲繩最大允許承載力F內(nèi)＝5 t，片體外側(cè)（風(fēng)向由片體外側(cè)向內(nèi)吹）鋼絲繩最大允許承載力F外＝7 t，風(fēng)纜繩數(shù)量Q＝2，片體內(nèi)側(cè)鋼絲繩與地面夾角β內(nèi)＝31°，β外＝23°，片體內(nèi)側(cè)鋼絲繩與地面夾角，鋼絲繩固定點高度h2=20.475 m.

3.1.1 片體內(nèi)側(cè)風(fēng)纜繩穩(wěn)定性分析

自重穩(wěn)定力矩：

鋼絲繩產(chǎn)生穩(wěn)定力矩：

傾覆力矩：

經(jīng)計算M內(nèi)穩(wěn)＞M側(cè)1，故內(nèi)側(cè)穩(wěn)定力矩大于傾覆力矩，構(gòu)件無傾覆危險。

3.1.2 片體外側(cè)風(fēng)纜繩穩(wěn)定性分析

自重穩(wěn)定力矩：

鋼絲繩產(chǎn)生穩(wěn)定力矩：

傾覆力矩：

經(jīng)計算M外穩(wěn)＞M側(cè)2，故外側(cè)穩(wěn)定力矩大于傾覆力矩，構(gòu)件無傾覆危險。

3.2 構(gòu)件頂推時的穩(wěn)定性分析

迎風(fēng)面積 A=135.7 m2，按3 s時距平均瞬時風(fēng)速 v=20 m/s（6級風(fēng)），風(fēng)壓為 P2=250 N/m2進(jìn)行計算，C=1.4，Kh=1.13（GB/T 3811-2008），單片片體重量G1=90 t，中間支撐總重G2=72.5 t，片體下口寬度B=3 m，頂推時加速度α=0.008 m/s，慣性力作用點高度h3=12.1 m.

3.2.1 自重產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩計算

3.2.2 傾覆力矩計算

慣性力產(chǎn)生的傾覆力矩M慣：

風(fēng)力產(chǎn)生的傾覆力矩M傾3：

經(jīng)計算，M總傾=M慣+M傾3=12.22+649.4=662 kN·m，故穩(wěn)定力矩大于傾覆力矩，所以選擇在風(fēng)速20 m/s（6級風(fēng)）進(jìn)行頂推平移是安全的。

龍門吊小車11拉動側(cè)面片體Ⅱ時千斤頂15同時通過頂推座12推動側(cè)面片體Ⅱ向理論線位移，用經(jīng)緯儀及時跟蹤位移情況，保持龍門吊小車11與千斤頂15同時動作，輕松完成合攏。

4 安全措施

合攏過程中除遵循常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)安裝安全規(guī)范外，需增加如下措施進(jìn)行：①K型支撐的導(dǎo)向板安裝前需將導(dǎo)向面打磨光順；②保證最下口滑移面的平整；③需移橫向移動的片體上口用門機帶載保護；④用測量儀器實時跟蹤保證片體上、下口同步移動。

5 結(jié)束語

本文探討了一種大型碼頭模塊的合攏方法。該合攏方法經(jīng)過分析計算，施工實踐，證明是可靠可行的，且施工的綜合費用相對較低。該方法為大型構(gòu)件的合攏安裝提供了新的指導(dǎo)思路，具有良好的社會和經(jīng)濟效益，適合推廣。