潘月華，周禮科

（1.中交天津港灣設(shè)計院有限公司，天津 300456；2.中交一航局第四工程有限公司，天津 300456）

1 工程概述

百色港田陽港區(qū)頭塘作業(yè)區(qū)位于百色市田陽縣頭塘鎮(zhèn)四聯(lián)村附近的右江左岸，承接右江河谷走廊內(nèi)散煤、焦炭、鋁及其制品、農(nóng)副產(chǎn)品等貨物。

該作業(yè)區(qū)擬建設(shè)9#、10#兩個泊位，碼頭為重力式結(jié)構(gòu)，分兩級平臺，均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，一級平臺為衡重式擋墻，二級平臺為重力式擋墻，碼頭前沿長度240 m。后方堆場、道路、停車場等面積共 8.6萬 m2，其中散貨堆場 4.8萬 m2，港區(qū)道路2.5萬m2。

碼頭結(jié)構(gòu)中一級擋墻總高度為14.8 m；水下部分中底部帶前趾寬度為8.0 m，其余為6.0 m；水面以上結(jié)構(gòu)逐漸縮小，頂寬為 1.2 m。二級擋墻高度為6.2 m，底部寬度為5.2 m，頂寬1.0 m。碼頭結(jié)構(gòu)斷面如圖1。

一級擋墻高程 94.2～100.5 m 為水下現(xiàn)澆混凝土，采用定制鋼模板，為減少水下拆模的工作量，鋼模板加固采用桁架結(jié)構(gòu)。模板采用岸上組裝，大型水上浮吊吊裝就位，因此，模板就位準確與否是本項目水下結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵之一。

圖1 碼頭結(jié)構(gòu)斷面示意

本文以實際工程施工過程為例，主要對水下模板的拆除、組裝及安裝的方法進行了闡述。

2 模板設(shè)計與組裝

2.1 模板設(shè)計

模板在保證水下澆筑過程中強度、剛度、穩(wěn)定性的前提下，以易于水下拆模為切入點進行設(shè)計，因此，模板采用桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計，加工及制作由專業(yè)廠家進行。模板結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 模板結(jié)構(gòu)示意

1）面板結(jié)構(gòu)：表面采用厚度6 mm鋼板作為面板；邊橫豎筋采用寬度100 mm角鋼；豎肋采用10#槽鋼，間距0.4 m布置（圖3）。

2）桁架結(jié)構(gòu)：水平主肋采用雙肢20#槽鋼；豎向腹桿及上旋桿采用 16#槽鋼；斜向腹桿采用 10#槽鋼。首節(jié)在面板基礎(chǔ)上增加水平主肋。

3）桁架角部加固采用直徑36 mm精軋螺紋鋼（圖4）。

4）三面模板時，靠近已施工完的結(jié)構(gòu)側(cè)采用對拉桿對模板進行加固。

圖3 面板及桁架結(jié)構(gòu)斷面

圖4 桁架解剖連接

2.2 模板組裝

現(xiàn)場設(shè)置模板組裝平臺，平臺尺寸為12 m×10 m，平臺表面用混凝土硬化，平臺中部預(yù)埋一定數(shù)量的帶勾鋼筋，配合鋼絲繩用于模板的臨時固定（圖5），模板組裝采用25 t汽車吊或浮吊進行。

1）為便于模板運輸，模板按照設(shè)計加工成最大高度為2 m模板塊，模板首次組裝時，根據(jù)模板分塊，從下至上依次進行起吊、組拼、緊固。

2）后續(xù)模板組裝時，模板每面均為整塊大模板，模板經(jīng)水下拆模吊入組裝平臺位置后，用鋼絲繩連接平臺預(yù)埋鋼筋和模板進行固定。

圖5 模板固定示意

具體安裝順序為：后模位置固定→吊裝側(cè)模板并固定位置，與后模螺絲緊固→吊裝前模，并與側(cè)模螺絲緊固。

3 模板安裝

3.1 吊裝設(shè)計

1）本項目水下模板吊裝起吊最大重量接近60 t，為首次施工時的四面模板，因此在本地區(qū)調(diào)研，擬采用大型水上浮吊船負責水下模板的吊裝。

2）為避免模板在吊運過程中的變形，在模板頂部設(shè)計有與模板同寬的專用吊具，吊具與模板距離為1.2 m；吊具與模板連接采用4根鋼絲繩；吊具與浮吊吊勾采用鋼絲繩進行連接。模板重心，各部位起吊鋼絲繩直徑、長度、角度均經(jīng)計算確定。

3）吊具長度為7.2 m，寬度6.4 m（與兩側(cè)吊點同寬），沿長度方向采用兩根 36#工字鋼，固定在兩側(cè)，中間部位采用1根22#工字鋼和1根直徑18 cm，厚度8 mm鋼管。

3.2 吊裝施工安排

水下現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)共240 m，為9#泊位、10#泊位結(jié)構(gòu)段，共分為 24個節(jié)段，每個節(jié)段長度為10 m；模板組裝區(qū)位于擬建結(jié)構(gòu)上游。結(jié)構(gòu)分段平面如圖6。

圖6 結(jié)構(gòu)分段平面

在水下結(jié)構(gòu)施工安排時，從施工順序上考慮兩種施工方式；

1）從結(jié)構(gòu)端部（即下游端）開始，隔節(jié)段進行澆筑，中間預(yù)留節(jié)段僅需安裝前、后模板即可，即跳艙施工。

2）從中間部位開始，由首次施工的中間節(jié)段為基準，向兩端依次進行施工。

綜合兩種施工順序安排，考慮到模板重量近60 t，浮吊船很難準確進行位置移動，在無明確參照物條件下單件模板定位很困難，因此從中間部位開始施工，在首節(jié)施工完成后，后續(xù)模板吊裝的一端位置已經(jīng)確定，模板整體定位難度較跳艙施工大幅降低。根據(jù)此施工順序安排，首節(jié)模板四面均有模板結(jié)構(gòu)，其余均為三面模板結(jié)構(gòu)。

3.3 首節(jié)模板定位

首節(jié)模板重量約60 t，采用大型水上浮吊進行吊裝就位。正式吊裝前，擬施工的結(jié)構(gòu)底部碎石墊層平整度、高程偏差符合規(guī)范要求。模板定位分兩步進行：粗略定位，精確定位。

1）粗略定位

模板在模板組裝區(qū)組拼完成后，吊裝至運模板駁船，駁船運至目標位置附近，最后由浮吊吊至目標位置。根據(jù)項目現(xiàn)有資源情況，同時考慮便于操作，在模板四角外側(cè)約1 m位置設(shè)置浮球，浮吊以駁船位置和浮球為參照，自河中心側(cè)緩慢行駛至目標位置附近，浮吊將模板由駁船吊放至四浮球內(nèi)側(cè)，以此實現(xiàn)粗略定位。

圖7 粗略定位示意

2）精確定位

模板至目標位置附近后緩慢下放至距底約0.2 m，在模板四角拉4根牽引繩，用于調(diào)整模板角度。岸上兩臺全站儀分別在模板兩垂直方向觀察模板位置（詳見圖8）。

圖8 拉繩及全站定位示意

4根拉繩在全站儀的觀察結(jié)果下由人工拉繩進行模板角度調(diào)整，通過反復(fù)調(diào)整使模板兩內(nèi)側(cè)邊與全站儀視線在同一直線上，實現(xiàn)模板準確定位。

具體定位方法為：

1）全站儀觀察模板兩內(nèi)側(cè)邊是否與視線平行；

2）用拉繩調(diào)整模板角度，使模板內(nèi)側(cè)邊與全站儀視線平行；

3）全站儀觀察模板兩側(cè)邊偏差；

4）根據(jù)全站儀觀察結(jié)果調(diào)整浮吊位置、拔桿角度，即調(diào)整模板位置；

5）重復(fù)以上4步，重新調(diào)整模板。

調(diào)整模板位置到位后，模板下放至基床。

3.4 三面模板定位

三面模板吊裝以已施工完成的水下結(jié)構(gòu)為基準，依據(jù)前一節(jié)段來確定模板安裝位置。

圖9 三面模板安裝示意

1）模板定位

為實現(xiàn)模板與已澆筑完成的結(jié)構(gòu)間更方便的定位，在首節(jié)模板內(nèi)表面增加鋼板凸榫，凸榫分粗凸榫和細凸榫；粗凸榫的作用為使已澆筑完成的結(jié)構(gòu)形成凹槽；細凸榫的作用為插入已澆筑完的結(jié)構(gòu)凹槽，實現(xiàn)模板的定位。

后續(xù)節(jié)段模板定位方法為：首節(jié)模板加工時，在面板表面距兩端0.2 m處設(shè)置鋼板凸榫，鋼板凸榫焊接在模板內(nèi)表面，模板拆除后在兩端分別形成凹槽。采用兩套模板，分別由中間部位（即首節(jié)位置）向兩端進行施工，其它節(jié)段模板一端為細凸榫，一端為粗凸榫；預(yù)留凹槽（粗凸榫）寬度0.15～0.18 m，深度0.1 m；預(yù)留凹槽比細凸榫大約3 cm，便于模板較便利的安放。凸榫與凹槽連接如圖11。

圖10 后續(xù)節(jié)段模板定位示意

圖11 凸榫與凹槽示意

2）模板加固

三面模板在靠近與已澆筑完成的結(jié)構(gòu)段設(shè)置對拉桿，代替中的角部對拉桿，抵抗混凝土澆筑過程中對模板側(cè)壓力。

同時，因三面模板一端側(cè)面無模板支撐，為避免吊裝過程中模板出現(xiàn)較大變形，根據(jù)模板寬度制作加固結(jié)構(gòu)，加固結(jié)構(gòu)材料均采用 20#槽鋼，為便于模板下放，加固結(jié)構(gòu)寬度應(yīng)大于已澆筑完成的結(jié)構(gòu) 2～3 cm。

3）模板安放

模板安放與首節(jié)模板相同，均采用浮吊進行吊裝。具體定位安放方法如下：

①模板由浮吊吊至目標位置上方；

②緩慢下放，接近已澆筑結(jié)構(gòu)時用拉繩調(diào)整模板角度，浮吊調(diào)整模板位置，使模板凸榫對準已完成結(jié)構(gòu)段凹槽部位；

③凸榫進入凹槽后，模板緩慢下放，注意保持模板的平衡，使模板凸榫與已澆結(jié)構(gòu)凹槽保持平行；

④距底部約0.2 m時，測量模板端部，依據(jù)測量數(shù)據(jù)，用浮吊調(diào)整模板端部位置。

3.5 模板檢查

1）模板安裝完成后，檢查平面位置、頂部高程、頂部平整度。

2）潛水員下水檢查模板底部密封情況，當模板與碎石墊層間存在空隙時，在模板內(nèi)側(cè)用石子填縫。

3）對模板與已澆結(jié)構(gòu)連接處對拉桿進行加固，使模板緊靠已澆筑結(jié)構(gòu)。

3.6 注意事項

1）模板在吊裝過程中應(yīng)保持平衡。首節(jié)模板若不平衡，安放過程中的測量結(jié)果與實際放置位置會存在偏差；其它節(jié)段模板若不平衡，模板凸榫與凹槽不平行，造成模板下放過程中模板與已施工結(jié)構(gòu)間容易卡住，無法順利下放。

2）其它節(jié)段模板下放接近底時，模板與已施工結(jié)構(gòu)間位置確定，但在模板另一端部可能仍存在偏差，因為模板在吊裝過程中會存在一定變形，因此，仍需拉繩進行調(diào)整。

3）結(jié)構(gòu)中預(yù)留凹槽，能較好的讓模板進行定位，同時，也需抵御混凝土澆筑過程中對模板的側(cè)向壓力，混凝土的抗剪強度要足夠抵御模板側(cè)壓力，否則，會造成拉裂。

4）減少模板下放過程中模板向外擠壓、拉拽凹槽，容易造成凹槽破損。

4 結(jié) 語

1）廣西壯族自治區(qū)重力式碼頭多采用圍堰干作業(yè)方式進行，水下澆筑較為少見，尤其是在百色地區(qū)，受船閘及航道等級影響，大型起重船舶無法進入，施工方案受本地區(qū)施工船機設(shè)備影響，受較大限制。目前，內(nèi)陸主要河道均已完成或正在進行梯級開發(fā)，來提升航道等級，起重船舶受樞紐中船閘寬度限制，因此，在內(nèi)河進行大型模板吊裝施工，模板重量要根據(jù)可進入船舶的起吊能力確定。

2）梯級河道中水位受上下船閘控制，每天周期性起落，因此，便于模板定位，模板安裝時水位不應(yīng)超過模板安裝后頂面。

3）在百色港田陽港區(qū)頭塘作業(yè)區(qū)項目施工中，首節(jié)模板定位安放用時3.5小時，其它節(jié)段模板在經(jīng)過2～3次施工后，形成了一套標準的模板安放程序，后期模板吊裝定位基本控制在1小時內(nèi)。

4）凹槽與凸榫的設(shè)計使模板與已澆筑結(jié)構(gòu)之間較好地進行連接，并且可以較好地保持碼頭前沿線型。