柳承輝，馮光華，李脈森

（1.中國路橋工程有限責(zé)任公司，北京 100011；2.中交四航局第一工程有限公司，廣東廣州 510310）

引言

臨時(shí)碼頭的作用往往是為了讓施工船舶臨時(shí)?？?、材料出運(yùn)或者人員上下的，而一些項(xiàng)目的因使用時(shí)間較長，使用頻繁，使用荷載較大，需要特別設(shè)計(jì)。工程師同行業(yè)對(duì)臨時(shí)碼頭的設(shè)計(jì)和施工做出了大量的研究。陸陽等針對(duì)施工臨時(shí)碼頭區(qū)域地質(zhì)條件差、工期緊、預(yù)算限制的問題，以馬來西亞檳城吹填STP2 項(xiàng)目為例，進(jìn)行了不同結(jié)構(gòu)形式臨時(shí)碼頭的分析和研究[1]；周偉等港珠澳大橋香港接線高架橋工程預(yù)制場(chǎng)臨時(shí)碼頭工程提梁門架的設(shè)計(jì)思路及特點(diǎn)。通過對(duì)不同結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行比選,并充分利用現(xiàn)場(chǎng)已有材料，確定合理的門架結(jié)構(gòu)形式[2]，該臨時(shí)碼頭是具有短期堆存及出運(yùn)的使用功能；莊紀(jì)文等結(jié)合青島海灣大橋海上大型臨時(shí)碼頭的設(shè)計(jì)、施工、使用情況，闡述了如何進(jìn)行全過程安全控制，通過合理的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，選擇切合實(shí)際的設(shè)計(jì)參數(shù)，確定結(jié)構(gòu)形式[3]；楊曉非[4]等以某沿海速建速拆式臨時(shí)碼頭為例，設(shè)計(jì)三種結(jié)構(gòu)形式臨時(shí)碼頭，通過方案比選,確定雙體式鋼圓筒型臨時(shí)碼頭方案，并介紹了該碼頭的主要施工要點(diǎn)；周偉[5]等以福州白馬港某臨時(shí)碼頭工程為例，介紹了鋼和混凝土組合結(jié)構(gòu)碼頭的型式、優(yōu)點(diǎn)、主要施工工藝和施工注意事項(xiàng)等；莊紀(jì)文[6]等結(jié)合青島海灣大橋海上大型臨時(shí)碼頭的設(shè)計(jì)、施工、使用情況，闡述了如何進(jìn)行全過程安全控制,通過合理的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),選擇切合實(shí)際的設(shè)計(jì)參數(shù),確定結(jié)構(gòu)形式，施工和使用中加強(qiáng)監(jiān)護(hù)和巡查維修，實(shí)施交通管制和預(yù)警，確保臨時(shí)碼頭的正常使用；羅大方[7]等通過工程實(shí)例，簡(jiǎn)介如何規(guī)劃博賀新港區(qū)大型臨時(shí)碼頭，確保其既能滿足防波堤施工需要,又能為港區(qū)其他項(xiàng)目所用，降低整個(gè)港區(qū)的建設(shè)成本；王建平[8]等分析可分解式臨時(shí)碼頭的必要性，介紹一個(gè)可以靠泊車客渡和自航船的臨時(shí)浮碼頭的總體方案，并探討該類浮碼頭的主要技術(shù)特點(diǎn)。

1 工程概況

本工程為改擴(kuò)建項(xiàng)目，采用PHC 樁作為樁基礎(chǔ)，共1 014 根，單根樁長度為36～42 m，帶鋼樁靴，樁靴長度為1.5～7.0 m 不等，是該國歷史上首次采用PHC 樁作為碼頭施工的樁基礎(chǔ)形式?；鶚墩麡稄闹袊\(yùn)輸至東非，再卸駁至臨時(shí)碼頭后方的堆場(chǎng)臨時(shí)儲(chǔ)存。該臨時(shí)堆場(chǎng)分為三個(gè)堆存區(qū)，最大同時(shí)堆存135 根PHC 樁，堆場(chǎng)上設(shè)有兩臺(tái)龍門吊。沉樁施工需要時(shí)，通過龍門吊將PHC 樁抬吊至駁船上，駁船停靠在臨時(shí)碼頭兩座鋼棧橋之間，再運(yùn)輸至沉樁區(qū)域。

臨時(shí)碼頭結(jié)構(gòu)型式為離岸式鋼結(jié)構(gòu)高樁碼頭。鋼棧橋長度55.2 m，樁基擬采用Φ600 mx8 mm 鋼管樁，面板寬度為2.4 m，鋼管樁間距1.8 m，排距9 m，單幅14 根，共28 根，樁底標(biāo)高-17 m。主梁采用雙拼45b 工字鋼焊接固定在開槽的管樁頂上，次梁采用321 貝雷片與主梁工字鋼固定，單幅4 排貝雷片，使用花窗固定形成整體，頂層分布梁采用I20a 工字鋼，碼頭平臺(tái)面板為5 mm 厚鋼板。碼頭平面尺寸為2.4 m×50 m。在單幅鋼管樁兩側(cè)設(shè)置防護(hù)樁，采用Φ600 mx8 mm 鋼管樁，單幅14 根，共28 根。臨時(shí)碼頭的施工剖面圖見圖1～圖2 所示。

圖1 臨時(shí)碼頭橫向剖面圖

圖2 臨時(shí)碼頭縱向剖面圖

臨時(shí)碼頭共有7 排鋼管樁，每排8 根，臨時(shí)碼頭左右各4 根，共計(jì)56 根。利用駁48 上150 t 履帶吊，從鄰近碼頭第一排開始，采用邊退邊打，從左往右的方式進(jìn)行沉樁工作。鋼管樁尺寸的要點(diǎn)如下：

1）用卷尺對(duì)鋼管樁任一位置測(cè)得實(shí)際周長與理論周長之比不能超過±1 %；

2）管端平面傾斜要求小于0.5 %樁身外徑，且不大于4 mm；

3）鋼管平直度：縱軸線的彎曲矢高不大于樁長的0.1 %；

4）最大外徑不應(yīng)大于理論外徑1 %，最小外徑不應(yīng)小于理論外徑1 %；

5）鋼帶的對(duì)頭焊縫與樁頂端距離大于100 mm。

2 所需機(jī)械設(shè)備和材料

臨時(shí)碼頭的鋼管樁沉樁施工采用振動(dòng)錘，其參數(shù)見表1 所示。沉樁順序是從陸側(cè)往海側(cè)施工，由于項(xiàng)目的整個(gè)施工周期約為5 年，因此在鋼管樁的側(cè)部設(shè)置了陽極塊，能大為提高鋼管樁的耐久性，滿足在施工周期內(nèi)鋼管樁的承載力需求。

表1 DZJ-90 振動(dòng)錘參數(shù)表

臨時(shí)碼頭所需機(jī)械設(shè)備見表2 所示，需要的2只運(yùn)輸方駁駁船分別為3000 t 和1000 t，均為鄰國的項(xiàng)目調(diào)配過來，方駁均為無動(dòng)力船舶，需要拖輪拖帶至樁區(qū)，每次沉樁作業(yè)前，用打樁船從拖輪上將PHC 樁吊起，拖至樁位上。

表2 主要機(jī)械設(shè)備配置表

臨時(shí)碼頭施工所用材料見表3 所示，主要采用貝雷架的形式，上設(shè)2 條鋼軌道，鋼軌道下方設(shè)置混凝土梁，采用鋼墊夾將鋼軌道和混凝土梁扣緊，并且在施工周期范圍內(nèi)進(jìn)行定期檢查，防止夾片松脫，影響吊樁安全。

表3 臨時(shí)碼頭所需材料表

3 受力計(jì)算

對(duì)裝卸駁臨時(shí)出運(yùn)碼頭主要構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算，臨時(shí)碼頭主要包括出運(yùn)棧橋、彈性基礎(chǔ)梁和防護(hù)樁。出運(yùn)棧橋中心距與龍門吊礎(chǔ)距一致，為27 m，單側(cè)出運(yùn)棧橋?qū)挾葹?.4 m，樁基間距為9 m。出運(yùn)棧橋采用600 mm 鋼管樁，其壁厚為8 mm。鋼管樁定橫梁采用雙拼I45b，主梁采用“321”貝雷片（3×1.5 m），棧橋橫向布置4 組貝雷片。橋面橫梁采用I20a 工字鋼，中心間距為300 mm，彈性基礎(chǔ)梁坐落在方塊碼頭上，基床系數(shù)暫取50 000 kN/m3，防護(hù)樁僅承受擠靠力，不考慮系纜力及撞擊力。

3.1 出運(yùn)棧橋

出運(yùn)棧橋一段坐落在方塊碼頭上，本次計(jì)算未考慮方塊碼頭的沉降對(duì)出運(yùn)棧橋的影響及碼頭的穩(wěn)定性驗(yàn)算，其計(jì)算模型見圖3 所示，計(jì)算采用有限元軟件ANSYS 進(jìn)行。

圖3 出運(yùn)棧橋的受力模型

3.2 出運(yùn)棧橋的計(jì)算結(jié)果

出運(yùn)棧橋的主要構(gòu)件復(fù)核成果見表4～ 5 所示。由表可知，出運(yùn)棧橋的主要構(gòu)件的剪應(yīng)力值和彎矩值都滿足要求。

表4 出運(yùn)棧橋主要構(gòu)件剪應(yīng)力復(fù)核成果表

表5 出運(yùn)棧橋主要構(gòu)件正應(yīng)力復(fù)核成果表

3.3 彈性基礎(chǔ)梁復(fù)核

方塊上方的軌道梁采用彈性地基梁結(jié)構(gòu)，軌道梁為矩形，高度為700 mm，寬度為500 mm，基床系數(shù)取為50 000 kN/m3。彈性地基梁內(nèi)力計(jì)算見表6 所示。

表6 彈性地基梁內(nèi)力計(jì)算表

由圖4～5 可知，承載能力極限狀態(tài)時(shí)，基礎(chǔ)梁的彎矩和剪力值均滿足設(shè)計(jì)要求。

圖4 承載能力極限狀態(tài)時(shí)彈性基礎(chǔ)梁彎矩圖

圖5 承載能力極限狀態(tài)時(shí)彈性基礎(chǔ)梁剪力圖

3.4 防護(hù)樁計(jì)算

防護(hù)樁的計(jì)算模型見圖6 所示，內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見表7 所示，防護(hù)樁滿足船舶擠靠力使用要求。

表7 承載能力極限狀態(tài)時(shí)防護(hù)樁復(fù)核成果表

圖6 防護(hù)樁計(jì)算模型

圖7 承載能力極限狀態(tài)時(shí)防護(hù)樁彎矩圖（kN.m）

4 結(jié)語

對(duì)東非某項(xiàng)目的具有堆存和出運(yùn)管樁功能的臨時(shí)碼頭的兩座鋼棧橋的設(shè)計(jì)和施工要點(diǎn)進(jìn)行了分析，對(duì)施工需要的機(jī)械設(shè)備、材料進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并且對(duì)出運(yùn)棧橋、彈性基礎(chǔ)梁和防護(hù)樁進(jìn)行了受力驗(yàn)算，對(duì)具有樁基出運(yùn)需求的水工項(xiàng)目臨時(shí)碼頭施工提供參考。