关于山区河流码头施工水位的讨论

温焰清，王多垠，宋成涛，黄 然

(重庆交通大学河海学院，重庆400074)

港口码头施工水位的概念在现有的港口工程水工建筑物的著作和有关规范中均未明确，目前最可靠的概念，即当水工建筑物施工时，为完成某项工程水上作业工程量所需的时间，在水位过程线上所确定的相应水位［1］，是含有完成某项水上施工作业工期概念的水位。

工程中，施工水位确定得是否合理将直接影响到码头的施工质量、施工效率、施工工期和经济效益。因此，施工水位的合理确定在港口码头设计中应得到足够重视，特别应满足施工可行的要求。

1 施工水位确定

1.1 山区河流施工水位确定

施工水位往往不是一个定值，设计上一般是根据施工的需要与可能在一定变化范围内选取。山区河流具有枯洪水位变幅大、洪水历时短的特征［2］，以长江上游河段最为典型，其枯洪水位变幅可达10～40m，某些河段一昼夜水位涨落可达10m以上。但河床底质一般较好，往往是砂卵石及岩基。山区河流码头施工水位通常比设计低水位高出1.5～2.0m左右。对于采用围埝干地施工的码头，其围埝的施工水位一般比常年枯水位高出1.0～2.0m，即在围埝内的施工期达4～5个月，一般不超过半年，其水位频率根据工程的大小可选20% ～50% 之间［3］。

1.2 施工水位确定过程

设计某高桩桁架式码头时，欲确定桩帽现浇的施工水位，其前排最低桩帽底标高将作为其施工水位的参考值，桩帽现浇混凝土工程量为Q，混凝土浇筑的综合能力为P(包括每小时完成搅拌、运输、浇筑、振捣等的方量)，浇筑时间则为:t1=Q/P。因此，该分项工程施工所需的时间，即低于某水位可以完成此工程的最短时间t为:t=t1+t2+t3。其中t2为混凝土初凝时间，t3为桁架安装时间。再根据码头所在地施工期间的水位过程曲线就可确定该桩帽现浇混凝土的施工水位。

2 寸滩码头工程施工水位确定

2.1 寸滩一期、二期施工水位情况

寸滩一、二期工程施工水位以下的部分结构于三峡成库之前已完成，成库之前寸滩河段水位变幅大、洪水历时短，其枯洪水位变幅可达33m，某河段一昼夜水位涨落可达10m以上，但河床底质较好，较多河段是砂卵石及岩基。其设计施工水位比设计低水位高出2.0m左右。三峡水库成库前寸滩河段每年小于等于160.00m水位的连续天数大约为6个月，即有半年的枯水期可供施工，因此采用在枯水期筑岛施工和水下预制安装的方法，能够保证在6个月内完成水上施工任务。具体所选择施工水位见表1。

表1 寸滩码头一、二期施工水位对比Tab.1 Comparison of the construction water level of Cuntan Wharf projectⅠand Ⅱ

2.2 寸滩三期施工水位确定

三峡水库蓄水后，重庆寸滩港便位于库区变动回水区内，该河段处于低山丘陵区，河道比较宽阔，水量充沛，水位变幅大，水情变化主要受金沙江、岷江及嘉陵江来水变化影响。据多年统计资料，在1—3月处于枯水平稳时间，从4月下旬起出现小峰并逐渐进入中高水期，7—9月多为洪水期，11月以后，呈缓慢降落状态。年最低水位常出现在2月中旬—3月下旬。据寸滩水文站的实测资料，三期港区水位特征值及设计水位为:

历年最高洪水位:189.96m;

历年最低枯水位:156.52m;

设计高水位:190.92m;

设计低水位:158.02m;

2006—2009年最低通航水位:158.02m。

蓄水后，寸滩河段具有天然河流和水库的双重性，在汛期流量较大的排洪泄流期，具有天然河流特性;在汛后流量较小的蓄水期，受水库蓄水的影响，又具有水库特性。因此，全年4、5月份水位为最低。分析成库后每年平均水位(表2)，利用寸滩水文站实测资料整理，作出2008年10月—2009年10月1a水位过程线，如图1。

表2 三峡水库建成后每年各月份平均水位Tab.2 Average monthly water table after the completion of Three Gorges Reservoir

图1 2008—2009年水位过程线Fig.1 Level hydrograph from 2008 to 2009

据三峡水库建成后每年各月平均水位表暂取经验值160.00m(设计最低水位 158.00m+2.00m)开始分析，据寸滩水文站提供2008—2009年水位记录资料整理结果，如表3。

表3 水位小于等于160.00m可施工连续天数Tab.3 Construction of consecutive days when the water level is less than 160.00m

由上可知，经验值160.00m作为施工水位，可连续施工天数太短，因此，不能完成施工任务。因寸滩港常年水位差25m，最大水位差可达33m，现取161.00～168.00m水位分析。由表4得知，天然情况下，每年7—9月为洪水期，扣除洪水水位，结果如表5。

表4 天然情况下每年各月份平均水位Tab.4 Monthly average water table in natural situation in Cuntan River

表5 各水位可施工连续天数Tab.5 Construction of consecutive days on each water level

码头结构(图2)总长269m，共39榀排架，桩基由234根灌注桩组成。施工中分9个结构段平行作业，施工水位以下设有1层系缆平台(标高+162.00m)。该平台采用钢横撑与钢系船梁组合结构，由39套钢横撑及20套钢系船梁组成，施工中采用陆上焊接部分构件、水上组装焊接工艺。平均每安装一套钢横撑、钢系船梁需要12h，安装每个系船柱平均需要0.5h，为确保工期，施工中加大焊接钢构件的人员、设备等的投入，钢结构部分施工共需60 d左右。灌注桩正常成孔5 d左右，地梁7～10 d浇注一段，按每根灌注桩施工时间为10 d计算，桩基施工与钢结构焊接流水施工平行作业。假设施工机械台数为5台班/d，3班/d，不出现特殊情况下保守计算，下部结构施工需110 d左右。

图2 码头结构断面(单位:m)Fig.2 Diagram of wharf structure section

参照各水位可施工连续天数表，若确定施工水位为164.00m，虽刚好满足施工天数要求，但没有预留出现洪水特殊情况的富余时间，施工进度和质量不能得到保证。因此，取寸滩三期施工水位为165.00m(黄海高程)，即一年中寸滩三期工程水下连续施工时间约为120 d(3～6月份)，可满足施工要求。

3 施工水位以下的施工方法讨论

三峡水库成库前传统的架空直立式码头水上作业的施工方法多为利用枯水期筑岛施工或是水下采用预制安装。三峡水库成库后库区变动回水区将面临长历时大水深和大变幅水位问题，已经基本上没有枯水期，考虑到防洪、通航及经济造价等方面，采用筑岛施工等传统的施工方法已不能满足施工要求。因此，在特种条件下，寸滩三期工程同样采用大部分水下构件在陆上预制，现场安装的方法。而码头平台桩基施工需在水上进行，则通过打设钢护筒、筒内钻孔灌注成桩［5］。另外，施工水位以下设1层系缆，为便于施工及整体结构受力合理，采用在靠船构件下方加设1根直径为Φ2m基桩;施工水位以下的系船梁采用预制钢系船梁，横撑采用预制钢横撑，安装工艺为焊接。此方法虽然可行，但在一定程度上会增大不少施工难度和工程造价。因此，施工水位以下系靠船设施笔者建议亦可采用浮式系靠船设施或柔性靠船桩等。

4 结语

港口码头结构设计中，确定施工水位时，设计人员并不能很好的全面考虑到施工具体条件及施工单位的设备能力，所以由此造成的水上工程量大而施工时间较短的矛盾时有发生，这就要靠设计单位和施工单位共同努力，通过对结构形式和施工技术的改进，来满足经济及结构的各项要求。

此外，库区变动回水区水位与天然情况发生了根本性的改变，致使库区施工水位大幅度提高，对于这种特殊的自然水位环境，在加强施工效率的同时，更有效的方法应该是改进码头的结构形式，在满足使用需求和结构要求下，通过减少部分桩柱及联系撑的数量，以解决施工期短暂和水上作业量大的矛盾。因此，具有足够强度和刚度的“大桩柱、大跨度”的架空直立式结构将是库区码头的主要发展方向［6－7］。

［1］张智洪，徐克健.关于确定河港码头施工水位的探讨［J］.重庆交通学院学报，2001，20(1):100 －105.

［2］蒋宗燕，潘宝雄.河港工程港口水工建筑物的施工水位确定［J］.港口工程，1995(1):8 －14.

［3］张智洪.分类确定河港码头施工水位的探讨［J］.中国港湾建设，2006(5):19 －23.

［4］JTJ 291—98高桩码头设计与施工规范［S］.北京:人民交通出版社，1998.

［5］刘家豪.水运工程施工技术［M］.北京:人民交通出版社，2004.

［6］王多垠，周世良，刘明维，等.三峡库区变动回水区航运建设关键技术研究［R］.重庆:重庆交通大学，重庆市航运工程技术研究中心，2008.

［7］王多垠，周世良，刘明维，等.三峡库区港口码头建设的基本原则探讨［J］.重庆交通学院学报，2003，22(增刊):107 －111.

［8］曹周红，刘晓平，沈志刚.山区河流码头型式及其发展趋势［J］.湖南交通科技，2004，30(2):90 －92.