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        船塢接長工程錨拉結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

        2022-08-15 17:00:22袁扣峰
        港工技術(shù) 2022年4期
        關(guān)鍵詞:樁帽船塢主筋

        王 偉,袁扣峰

        (中交三航局第二工程有限公司,上海 200032)

        引言

        近年來,隨著船舶需求量擴(kuò)大和噸位加大,造船行業(yè)快速發(fā)展,帶動多個造船廠適應(yīng)性接長擴(kuò)建了船塢。船塢是造船廠的核心資源,在船塢接長改造項(xiàng)目中,需采取措施保障原船塢能正常生產(chǎn),或盡可能減少原船塢的停產(chǎn)時間。

        外高橋2#船塢向塢尾方向接長200 m。改造接長段塢墻每段長20 m,采用鋼板樁錨拉體系,由塢壁鋼板樁(含廊道)、錨碇結(jié)構(gòu)、錨拉桿組成。錨碇結(jié)構(gòu)由鋼筋混凝土板樁結(jié)構(gòu)與L型錨碇胸墻結(jié)合組成,錨碇板樁間通過凹凸榫緊密連接形成排體。錨碇板樁+錨拉桿是船塢工程中應(yīng)用較廣的空間維護(hù)結(jié)構(gòu)體系,具有較大的側(cè)向剛度,可以有效限制塢壁變形位移,具有施工方便快捷、位移可控、投資少等特點(diǎn)。在國內(nèi)外多個船塢工程中均采用了這一結(jié)構(gòu)。[1-3]

        傳統(tǒng)的錨拉體系施工工藝為:錨碇板樁沉樁,鑿除樁頭混凝土剝出主筋后錨入錨碇墻底板,澆筑錨碇墻,待廊道側(cè)也施工完成后安裝錨拉桿,在錨碇墻墻后進(jìn)行端部張拉,形成錨拉結(jié)構(gòu)。此工藝施工周期長,所需施工作業(yè)面大,已不能適應(yīng)目前船塢改造項(xiàng)目工期節(jié)點(diǎn)安排緊湊、場地有限的特點(diǎn)。

        1 設(shè)計(jì)方案

        本工程原設(shè)計(jì)的塢墻施工工藝為:提前完成塢壁樁基和錨碇板樁沉樁→塢墻基坑圍護(hù)→開挖塢墻作業(yè)區(qū)→施工廊道和錨碇墻→安裝錨拉桿→在錨碇墻后進(jìn)行錨拉桿張拉→塢墻回填→塢墻基坑圍護(hù)周轉(zhuǎn)?;訃o(hù)材料為拉森鋼板樁。

        圖1 塢墻設(shè)計(jì)

        錨碇板樁寬0.5 m,厚0.5 m,樁長13.2 m,其中有效樁長為下部的12.45 m。錨碇墻開挖施工時,鑿除錨碇板樁頂部0.75 m混凝土后外露0.75 m主筋與錨碇墻底板錨固。

        圖2 錨碇墻結(jié)構(gòu)

        樁頂混凝土一般由人工持風(fēng)鎬鑿除,鑿除難度大,耗時長,增加了基坑暴露時間和基坑圍護(hù)周轉(zhuǎn)時間[5]。根據(jù)以往類似工程經(jīng)驗(yàn),樁頭鑿除后,樁頂容易出現(xiàn)混凝土破裂以及外露樁基主筋扭曲變形等質(zhì)量問題,且鑿樁過程中容易引起揚(yáng)塵,從而破壞廠區(qū)生產(chǎn)環(huán)境。

        原設(shè)計(jì)墻錨拉體系采用端部張拉工藝:錨碇墻和塢壁廊道混凝土澆筑完成且滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后,安裝錨拉桿,在錨碇墻墻后進(jìn)行張拉。錨拉桿材料采用Q460,直徑85 mm,間距一般為1.40 m。拉桿伸入廊道底板的部分采用槽鋼2[32錨固,在錨碇墻側(cè)為墻后螺母緊固。

        造船廠通常布局緊湊、生產(chǎn)繁忙,廠區(qū)內(nèi)可利用的加工區(qū)及堆場區(qū)場地較少,全斷面開挖塢墻,同時施工錨碇墻和塢壁廊道需要占用大量空間。且塢壁廊道工序復(fù)雜,通常需分3次澆筑,施工周期遠(yuǎn)長于錨碇墻,導(dǎo)致錨碇墻區(qū)域基坑回填速度也相應(yīng)延遲。

        為此,應(yīng)開發(fā)出一種新的錨碇板樁結(jié)構(gòu)形式和錨碇板樁沉樁工藝,同時研究新的錨拉桿連接方式,有效提高錨拉結(jié)構(gòu)施工速度和錨碇墻基坑回填速度。

        2 優(yōu)化實(shí)施

        1)簡化錨碇板樁施工流程,將沉樁后鑿除樁頂混凝土露出主筋的工藝改為預(yù)制時外露主筋直接沉樁,免去鑿除樁頂混凝土的流程。沉樁時以“設(shè)計(jì)高程-0.75 m”控制樁頂高程。

        2)由于不再鑿除樁頂混凝土,對傳統(tǒng)樁帽結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,既要保證沉樁過程中樁身整體穩(wěn)定、適應(yīng)鋼筋外伸并不碰撞主筋,又要保證樁頂受力均勻,避免樁頂破碎。

        3)采用錨拉桿中間張拉工藝,錨拉桿分節(jié)安裝,最終在中間位置進(jìn)行張拉。碇墻側(cè)或塢壁側(cè)任一側(cè)先澆筑完成,均可在預(yù)埋半幅拉桿后,進(jìn)行墻后回填,待另一側(cè)也澆筑完成后,將拉桿在中間位置連接。靈活性高,提高了塢墻施工組織效率。

        2.1 錨碇板樁沉樁

        將錨碇板樁頂部0.75 m混凝土取消,直接外露主筋,修改后的板樁頂部增加箍筋,防止打樁時頂部混凝土碎裂。預(yù)制時采用定型鋼模板,頂部模板根據(jù)外露主筋位置精確開孔。

        采集錨碇板樁外形尺寸和外伸鋼筋位置數(shù)據(jù)制作定型樁帽,樁帽由2cm鋼板焊接成型,在外伸鋼筋位置留出一道槽口。樁帽限位板位置的錨碇板樁應(yīng)根據(jù)樁帽尺寸收窄,使錨碇板樁安裝樁帽后的外尺寸略小于板樁樁身尺寸,否則樁帽限位板會磕碰相鄰錨碇板樁。

        確實(shí),在宋代理學(xué)家群體中,只有朱熹對石刻表現(xiàn)出了一種與眾不同的態(tài)度。但是,鮑鼎對朱子金石之學(xué)的闡釋猶未達(dá)一間。朱熹不僅喜愛金石收藏,精于金石之學(xué),“證經(jīng)考史”“極其能事”,而且開拓了石刻的文化用途,提升了石刻的文化意義,成功實(shí)現(xiàn)了石刻文化角色的轉(zhuǎn)化。那么,他是如何做到這一點(diǎn)的呢?他的這種學(xué)術(shù)取向和文化自覺來自何處,又有怎樣的文化史意義呢?

        打樁過程中,先用吊車配合樁架將錨碇板樁放倒,板樁略傾斜于水平面,人工配合安裝定型樁帽。樁帽四角焊有小吊耳,與錨碇板樁外伸鋼筋通過卡扣進(jìn)行固定后再將錨碇板樁提至樁錘下方,防止樁帽在高空掉落,同時也可避免錨碇板樁與樁帽間產(chǎn)生相對滑移導(dǎo)致打樁時樁頂破損。

        圖3 樁帽實(shí)物

        由于樁頂不再鑿除,打樁過程中必須采取措施保護(hù)樁頂。常規(guī)做法為在樁帽內(nèi)放置盤起的鋼絲繩、硬木方等作為樁墊,實(shí)際操作時效果不佳,樁頂碎裂嚴(yán)重。經(jīng)多次試驗(yàn),在樁帽內(nèi)固定一定厚度(不小于10 cm)的橡膠板隔離樁帽和樁頂混凝土,能有效避免樁頂碎裂。也可根據(jù)PHC管樁施工經(jīng)驗(yàn),預(yù)制時在錨碇板樁頂部增加鋼端板。

        錨碇墻基坑開挖時,開挖至錨碇板樁位置時應(yīng)用人工配合開挖,避免挖機(jī)碰彎錨碇板樁樁頂外伸鋼筋。

        2.2 錨拉桿中間張拉

        傳統(tǒng)錨拉桿采用端部張拉工藝,錨拉桿各分節(jié)之間采用連接鉸進(jìn)行連接。為實(shí)現(xiàn)錨碇墻基坑快速回填、基坑臨時支護(hù)材料快速周轉(zhuǎn),將傳統(tǒng)錨拉桿端部張拉優(yōu)化成中間張拉工藝。

        實(shí)現(xiàn)中間張拉的關(guān)鍵在于中間張拉裝置。前期,根據(jù)變形計(jì)算采用30 mm厚度鋼板焊接成框架結(jié)構(gòu),在中間位置將拉桿分節(jié),套入鋼框架中,利用千斤頂將兩個分節(jié)拉桿向中間位置進(jìn)行張緊,分節(jié)拉桿端部有螺紋,隨千斤頂張拉同步擰緊配套螺母。

        圖4 框架型中間張拉裝置

        此裝置對鋼框架的整體剛度要求非常高,否則鋼框架一旦變形,鋼拉桿的預(yù)應(yīng)力即會消散,因此,設(shè)計(jì)的鋼框架非常笨重,既不便于工人搬運(yùn)操作,用鋼量也較大。

        將鋼框架結(jié)構(gòu)改良為套筒形式,兩端分節(jié)向中間張拉后,直接旋轉(zhuǎn)套筒即可達(dá)到張拉效果,原理類似于鋼筋直螺紋套筒。套筒形式的中間張拉裝置用鋼量節(jié)約20 %,且更不易變形,能有效提高張拉質(zhì)量。

        錨碇墻同條件試塊及實(shí)體回彈均滿足設(shè)計(jì)要求后,進(jìn)行墻前墻后對稱回填,回填土分層壓實(shí)。拉桿上方設(shè)置防壓罩(石塊砌槽、覆沙或砂性土),使錨拉桿能伸縮活動,以保證張拉效果。錨碇墻前和墻后回填時,錨拉桿僅安裝了半幅。為與廊道側(cè)半幅拉桿能精準(zhǔn)對接,需設(shè)置定位標(biāo)識。施工過程中拉桿被碰觸移位,可根據(jù)標(biāo)識進(jìn)行恢復(fù)。

        安裝時,通過20 t汽車吊將拉桿吊裝到位。拉桿下方砌筑磚墩,墊塊間距不大于4 m,以保證拉桿各節(jié)段在同一平面上,防止鋼拉桿在連接鉸處彎折,張拉力隨著連接鉸處轉(zhuǎn)動變形而消散。

        中間張拉位置張緊器采用正反絲牙的套筒,通過中間張拉工裝將兩側(cè)鋼拉桿向中間伸長,同步擰緊套筒,達(dá)到張拉效果。為確保錨拉桿張拉引伸量,分節(jié)拉桿之間預(yù)留4 cm間隙。分節(jié)拉桿在螺紋根部尺寸放大,用于固定中間張拉工裝。根據(jù)錨拉桿預(yù)緊力的要求選取相應(yīng)的液壓千斤頂,采用兩個單動式空心柱塞手動液壓千斤頂。錨拉桿張拉采用分級張拉:0-30 %-65 %-100 %,每到達(dá)一級別后需暫停張拉,觀測錨拉桿及中間張拉工裝的狀態(tài)。張拉過程中,最少需配備兩名工人,一名工人控制手壓式液壓泵并同時觀測壓力表,另一名工人負(fù)責(zé)旋緊套筒張緊器,同時現(xiàn)場需由一名技術(shù)人員統(tǒng)一指揮。張拉過程中油壓應(yīng)緩慢、平穩(wěn),并且邊觀察液壓表數(shù)值邊擰緊套筒。張拉到指定數(shù)值后,將套筒張緊器旋緊,拆除張拉工裝。

        圖5 套筒型張緊器及中間張拉工裝

        張拉完成后,在錨拉桿上貼應(yīng)力測試傳感器,每2天測試一次應(yīng)力。由于采用中間張拉,而中間位置可以不回填,一旦監(jiān)測到鋼拉桿應(yīng)力值損失可立即進(jìn)行復(fù)拉,直至監(jiān)測數(shù)值滿足要求[7]。

        3 結(jié)語

        1)錨碇板樁實(shí)施效果

        錨碇板樁開挖后樁頭完整,僅需人工鏟除挖機(jī)無法清理的樁頂余土,即可進(jìn)行錨碇墻施工,加快了施工速度,也避免了原樁頂混凝土的浪費(fèi)和鑿除時的揚(yáng)塵、噪音污染。

        2)中間張拉實(shí)施效果

        中間張拉工藝的使用,實(shí)現(xiàn)了錨碇墻側(cè)和塢壁廊道側(cè)的分幅施工。外高橋2#塢接長段錨碇墻側(cè)施工時,廊道側(cè)暫不施工開挖,作為運(yùn)輸通道;錨碇墻側(cè)施工完成,回填恢復(fù)通道后,再施工開挖廊道側(cè),使老船塢運(yùn)輸通道始終保持暢通,在改造的一年半時間里未受到接長段施工影響,繼續(xù)以每2至3個月一次的速度組裝船舶出塢,維持高周轉(zhuǎn)造船生產(chǎn)。

        采用中間張拉形式,在錨碇墻及廊道回填后,仍可進(jìn)行復(fù)拉,確保錨拉桿不出現(xiàn)松弛。因此,計(jì)14段塢墻(476 m)錨拉效果均超出預(yù)期,塢壁位移量最大值為73 mm,小于設(shè)計(jì)給出的100 mm預(yù)估位移值,應(yīng)用取得了成功。

        表1 塢墻最終位移量

        本技術(shù)的成功應(yīng)用,對于今后中國沿海地區(qū)船塢塢墻錨碇體系乃至一些運(yùn)用錨碇體系的港口、碼頭等港工建筑物的相關(guān)施工具有一定的參考意義。

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