薛詒卷 劉滔

摘 要：本文針對(duì)開敞式碼頭沉箱基礎(chǔ)現(xiàn)澆上部結(jié)構(gòu)大懸挑部分鋪設(shè)底模找不到底模支撐點(diǎn)的難題，提出采用沉箱頂部預(yù)留孔洞進(jìn)行懸挑底模鋪設(shè)的方式進(jìn)行施工的作業(yè)方案。通過對(duì)現(xiàn)澆靠船墩底模結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載力驗(yàn)算并提出相應(yīng)措施，成功施工中石化（香港）洋浦成品油保稅庫(kù)項(xiàng)目配套碼頭工程4個(gè)泊位共8個(gè)靠船墩。結(jié)果表明，沉箱上部墩臺(tái)預(yù)留孔洞進(jìn)行懸挑底模鋪設(shè)實(shí)施方案可較好解決懸挑部分底模支撐點(diǎn)的問題，對(duì)類似工程有很好的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：開敞式碼頭;沉箱基礎(chǔ);懸挑底模;預(yù)留孔洞;靠船墩;

中圖分類號(hào)：U656.1+2 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006—7973（2020）08-0122-04

開敞式墩式碼頭具有離岸較遠(yuǎn)、水深較深、受水文條件影響大、碼頭結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、各墩臺(tái)之間的間距大、墩臺(tái)砼量大的特點(diǎn)。因沉箱基礎(chǔ)孤立，大部分的沉箱上部墩臺(tái)結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆，且上部結(jié)構(gòu)墩臺(tái)較沉箱頂部平面較大，存在有大懸挑部分，如靠船墩，在進(jìn)行底模的鋪設(shè)時(shí)，由于找不到底模支撐點(diǎn)而存在一定的難度。本文針對(duì)開敞式碼頭沉箱基礎(chǔ)現(xiàn)澆上部結(jié)構(gòu)大懸挑部分鋪設(shè)底模找不到底模支撐點(diǎn)的難題，提出采用沉箱頂部預(yù)留孔洞進(jìn)行懸挑底模鋪設(shè)的方式進(jìn)行施工的作業(yè)方案。成功施工中石化（香港）洋浦成品油保稅庫(kù)項(xiàng)目配套碼頭工程4個(gè)泊位共8個(gè)靠船墩，為以后的沉箱墩臺(tái)現(xiàn)澆砼施工技術(shù)改進(jìn)、工序調(diào)整等帶來啟發(fā)與探討。

1工程概況

中石化（香港）洋浦成品油保稅庫(kù)項(xiàng)目配套碼頭工程主要工程內(nèi)容包括10萬噸級(jí)成品油泊位1個(gè)（#1泊位），5萬噸級(jí)成品油泊位2個(gè)（#2、#3泊位）和1萬噸級(jí)成品油泊位1個(gè)（#4泊位），4個(gè)泊位共布置有8個(gè)靠船墩，平面尺寸均為14m×15m，中心間距約80m。

2懸挑底模施工方案

2.1沉箱頂部預(yù)留用于支撐底胎模的孔洞

在沉箱頂部的靠船墩胸墻，四周挑出沉箱外壁，現(xiàn)澆胸墻厚度較大，且包含靠船構(gòu)件，施工期間懸挑底胎模將承受較大的施工荷載。預(yù)制沉箱時(shí)，在沉箱頂部預(yù)留孔洞，孔內(nèi)穿插型鋼作為靠船構(gòu)件及底胎模支撐結(jié)構(gòu)。

2.2施工測(cè)量

由于沉箱安裝實(shí)際位置及標(biāo)高與設(shè)計(jì)存在一定的偏差，且沉箱的沉降、位移未完成，上部結(jié)構(gòu)施工過程中，沉箱荷載逐步增加，沉箱的沉降、位移將持續(xù)擴(kuò)大。因此，應(yīng)分別進(jìn)行墩臺(tái)結(jié)構(gòu)及設(shè)備基礎(chǔ)預(yù)埋件或孔洞的測(cè)量放線，逐步消除上部結(jié)構(gòu)的沉降、位移累積誤差。采用全站儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀常規(guī)測(cè)量方法進(jìn)行施工放樣。

2.3現(xiàn)澆靠船墩底模

將40#工字鋼穿入沉箱頂部外墻及隔墻的預(yù)留孔，40#工字鋼一端穿過沉箱隔墻的預(yù)留孔形成反挑，另一端挑出外墻，作為沉箱頂現(xiàn)澆靠船墩胎模的支撐主梁。

在垂直于懸挑主梁上鋪設(shè)32#工字鋼次梁;在碼頭前沿方向鋪設(shè)4根;其他三個(gè)方向各鋪設(shè)3根。在32#工字鋼次梁上垂直鋪設(shè)邊長(zhǎng)100mm的木枋及10#槽鋼，間距為200mm，木枋與10#槽鋼間隔布置形成分布梁，在分布梁上滿鋪20mm厚膠合板，形成底胎模。

在底模的四個(gè)角上，由于32#工字鋼次梁懸挑跨度較大，最大約4.5m，在每個(gè)角的沉箱外墻頂支立1根25#工字鋼作為支柱，在支柱上架設(shè)1根雙拼40#工字鋼上吊梁，上吊梁前端挑出外墻，通過3根Φ25圓鋼吊筋懸掛一根雙拼25槽鋼下吊梁，下吊梁托在底模角落的32#工字鋼次梁底，增加底模四角的承載力;上吊梁尾端通過3根Φ25圓鋼穿過沉箱隔墻預(yù)留洞形成反拉結(jié)構(gòu)。采用16#槽鋼在靠船墩前后兩側(cè)的40#工字鋼主梁底焊接直角邊長(zhǎng)1m的三角撐，增加主梁整體剛度。

2.4預(yù)制靠船構(gòu)件的安裝

采用浮吊進(jìn)行預(yù)制靠船構(gòu)件的安裝，在靠船構(gòu)件上部的兩個(gè)預(yù)留孔穿兩根Φ60mm鋼棒，鋼棒露出兩側(cè)約50cm，測(cè)量定位后，浮吊落鉤使靠船構(gòu)件懸掛在沉箱頂部的40#工字鋼主梁上，測(cè)量并調(diào)整靠船構(gòu)件平面位置及垂直度后，采用5根[22在靠船構(gòu)件左右兩側(cè)及中部前端與靠船構(gòu)件頂露出鋼筋牢固焊接，后端采用1根[25壓在[22上，[25兩端與沉箱頂?shù)醐h(huán)焊接牢固。

另在沉箱頂靠船構(gòu)件兩側(cè)預(yù)留孔各穿1根Φ25mm圓鋼，圓鋼上端與[25焊接牢固，下端與40#工字鋼主梁頂面焊接牢固，形成反拉加強(qiáng)[25抗彎能力;懸挑槽鋼與鋼棒共同承擔(dān)靠船構(gòu)件及上部砼及施工荷載作用力。

3現(xiàn)澆靠船墩底模結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算

3.1荷載計(jì)算

（1）現(xiàn)澆靠船墩（含靠船構(gòu)件）荷載：現(xiàn)澆墩臺(tái)第一次澆筑高度1.0m。

混凝土自重：取F1=25×1.0=25KN/m2

靠船構(gòu)件自重：#1泊位F2（#1）=102.3KN;#2～#3泊位F2（#2～3）=126.3KN;#4泊位F2（#4）=105KN。

（2）施工荷載：取F3=2.5KN/m2

（3）振搗混凝土產(chǎn)生的荷載：取F4=2 KN/m2

（4）側(cè)模自重：取F5=0.75KN/m2

（5）底模自重：取F6=0.75KN/m2

3.2主梁強(qiáng)度驗(yàn)算

圓箱頂部碼頭前沿方向共設(shè)4組懸臂主梁，采用40#工字鋼，間距2.9m的兩根主梁之間懸掛預(yù)制靠船構(gòu)件，懸挑跨度1.5m，按1.5m跨懸臂梁懸掛2.5m×2.25m×0.9m靠船構(gòu)件（最重）進(jìn)行計(jì)算。40#工字鋼鋼材容許彎應(yīng)力截面慣性矩I=217000000 mm4，截面抵抗矩W=1090000mm3。鋼材容許彎應(yīng)力[σ]=210Mpa，彈性模量E=206000Mpa。

3.2.1主梁荷載

（1）現(xiàn)澆砼自重傳遞均布荷載：q1=81.75KN/m

（2）靠船構(gòu)件傳遞集中荷載：F2=37.968KN

（3）底模自重傳遞分布荷載：q6=2.453KN/m

（4）側(cè)模自重傳遞集中荷載：F5=2.943KN

（5）施工均布荷載：q3=9.538KN/m

（6）澆筑混凝土產(chǎn)生的均布荷載：q4=7.63KN/m

3.2.2彎矩計(jì)算

Mmax=228.618KN·m

3.2.3主梁彎應(yīng)力

σ=209 Mpa<[σ]，滿足要求，但安全富裕很小，采用16#槽鋼在靠船墩前后兩側(cè)主梁底加設(shè)直角邊1m三角撐，以增加主梁的整體抗彎能力。

3.2.4撓度

fmax=1.44mm，滿足要求。

3.3懸掛靠船構(gòu)件鋼棒強(qiáng)度驗(yàn)算

以#2～#3泊位靠船墩靠船構(gòu)件（最重）懸掛鋼棒進(jìn)行驗(yàn)算。Φ60mm鋼棒截面慣性矩I=635850mm4，截面抵抗矩W= 21195mm3。

（1）鋼棒承受荷載：F=58.4KN

（2）鋼棒承受的彎矩計(jì)算：M= 20.44KN·m

（3）鋼棒彎應(yīng)力計(jì)算：σ=964 Mpa>[σ]，鋼棒抗彎不能滿足要求，需采取措施進(jìn)行加強(qiáng)。

（4）靠船構(gòu)件頂懸掛加強(qiáng)。

在靠船構(gòu)件兩側(cè)及中部布置5根@500mm的20#槽鋼懸掛桿件，鋼棒承擔(dān)靠船構(gòu)件及其上部荷載使鋼棒達(dá)到允許彎應(yīng)力的部分荷載，超出鋼棒承擔(dān)的荷載由22#槽鋼承擔(dān)。22#槽鋼截面慣性矩I=25700000 mm4，截面抵抗矩W=234000mm3。

Φ60mm鋼棒承擔(dān)的荷載為50.88KN，則22#槽鋼分擔(dān)的荷載為F22#=182.72KN。

22#槽鋼最大負(fù)彎矩為：M= 37.823KN·m

σ=161 Mpa<[σ]，22#槽鋼抗彎滿足要求。

22#槽鋼由雙拼25b#槽鋼反壓，并用Φ25mm圓鋼焊牢一端雙拼槽鋼上，另一端焊接固定在40#工字鋼主梁上，形成反拉結(jié)構(gòu);此外，將雙拼槽鋼25b#兩端與沉箱頂?shù)醐h(huán)焊接，加強(qiáng)反拉力。

4結(jié)論

本文提出在預(yù)制沉箱時(shí)，在沉箱頂部預(yù)留孔洞，預(yù)留孔內(nèi)穿插型鋼作為靠船構(gòu)件及底胎模支撐結(jié)構(gòu)，并分別進(jìn)行了主梁強(qiáng)度和懸掛靠船構(gòu)件鋼棒承載力驗(yàn)算，同時(shí)還有針對(duì)性提出了承載力無法滿足時(shí)的補(bǔ)強(qiáng)措施，梳理總結(jié)以下幾個(gè)方面技術(shù)要點(diǎn)，可為類似工程提供參考。

（1）將工字鋼穿入沉箱頂部外墻及隔墻的預(yù)留孔，工字鋼一端穿過沉箱隔墻的預(yù)留孔形成反挑，另一端挑出外墻，作為沉箱頂現(xiàn)澆靠船墩胎模的支撐主梁。

（2）在底模的四個(gè)角上，次梁懸挑跨度較大，可在每個(gè)角的沉箱外墻頂支立工字鋼作為支柱，在支柱上架設(shè)上吊梁，前端挑出外墻，通過吊筋懸掛一根下吊梁，下吊梁托在底模角落的次梁底，可增加底模四角承載力。

（3）采用浮吊進(jìn)行預(yù)制靠船構(gòu)件的安裝，在靠船構(gòu)件上部的預(yù)留孔穿鋼棒，測(cè)量定位后，浮吊落鉤使靠船構(gòu)件懸掛在沉箱頂部的主梁上。

（4）主梁安全富裕不足時(shí)，可采用槽鋼在靠船墩前后兩側(cè)主梁底加設(shè)直角邊三角撐，以增加主梁的整體抗彎能力。

（5）靠船構(gòu)件鋼棒承載力不足時(shí)，可采用槽鋼一端與沉箱露出鋼筋焊接，另一端與靠船構(gòu)件頂預(yù)埋鋼筋焊接牢固，形成反吊，與鋼棒共同承受靠船構(gòu)件及其上部現(xiàn)澆混凝土及施工荷載。

參考文獻(xiàn)：

[1]JTS151-2011，水運(yùn)工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]JTS202-2011，水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范[S].

[3]JTS167-2-2009，重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范[S].

[4]JTS152-2-2012，水運(yùn)工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5]JTS257-2008，水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[S].