大型靠船墩施工工艺优化分析

石啸，张磊

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

0 引言

大型靠船墩作为蝶式码头结构中唯一用以抵消船舶水平挤靠力的构筑物，较常规“梁板式”码头预制安装的靠船构件数量少，故其靠船墩现浇靠船构件通常尺寸较大。同时，随着码头对各种类型船舶适应性的不断增强，“蝶式”码头除用以靠泊大型液化石油气或天然气等大型船舶外，也要兼顾靠泊吨位较小的同类船舶。故靠船墩中现浇靠船构件除尺寸较大外，其现浇靠船构件底标高较靠船墩墩台主体低，需乘潮施工，工序相对复杂，对工期、质量及成本均提出较大考验。在传统施工工艺基础上，合理优化施工顺序及方法，缩短施工周期、提高工程质量、降低成本投入[1]，成为靠船墩施工过程中的关键。

1 工程概况

天津港某LNG码头中，靠船墩平面尺寸为15m×15m，靠船墩墩台主体底高程+4.5m，靠船构件底高程+1.0m（如图1所示）。根据施工当地海洋站实测资料统计，该海区历年平均高潮位为+3.74m，历年平均低潮位为+1.34m。故靠船构件在+1.00～+2.50m区域理论上并不具备整体现场浇筑的条件，经同设计单位反复研究，确定将该部分进行预制（KCGJ1）并进行现场安装，其余部分采用现场浇筑施工。

图1 靠船墩横断面图及纵断面图Fig.1 Cross section and vertical section diagrams of the dolphin

2 传统施工工艺分析

靠船墩传统的施工工艺需自下而上分层、分结构段浇筑[2]，即在完成沉桩施工后，先行在钢桩上安装悬臂扁担梁，并对靠船构件预制部分采用预埋“门字架”的方式进行反挑悬挂安装[3]。而后，开始自下而上分层进行完成+2.5～+4.5m区段及+4.5m～靠船墩台顶的铺底及浇筑施工。

以该地区同类结构已建原油码头施工经验为例，该码头现浇靠船墩采取传统施工工艺，在施工中存在如下问题：

1）原材一次性投入大

在进行混凝土浇筑过程中，为避免钢桩与现浇靠船构件部分发生“前倾”，需采用型钢将全部钢桩进行焊接连接，型钢一次性投入量大。

用于反挑悬挂安装预制靠件部分的型钢为悬臂结构，较简支结构受力情况而言，对所选用的型钢截面尺寸及力学性能均提出较高要求，增加了型钢的成本投入。

2）施工质量控制难度高

根据已建码头施工经验，在实际施工过程中，即便采用整体焊接连接的施工方式，仍难以保证靠船墩前沿线精度满足要求，在后续施工中仍需进行二次调整加固，调整工作费时费力。

3）施工周期消耗时间长

由于每根钢桩均需浇筑桩芯混凝土，若采取传统工艺，则桩芯混凝土需待现浇靠船构件部分及靠船墩整体第一层墩台浇筑完毕，并拆除吊底扁担梁后，方可进行施工。因此，该工序将直接成为现浇靠船墩的关键路径工序，影响施工工序的前后搭接，制约整体施工工期。

该海区历年平均水位为+1.34～+3.74m，在进行+2.50～+4.50m区域现浇靠船构件施工时，需赶潮水作业、作业时间有限，且该工序为关键路径工序，直接影响靠船构件整体施工进度。

3 优化施工工艺分析

针对以上问题，在靠船墩施工工艺安排时，将靠船墩主体分为3层进行浇筑（见图2）。

图2 靠船墩靠船构件预制部分安装图Fig.2 Installation diagram of the prefabricated parts of the berthing member

先行进行第1层0.8m厚墩台主体混凝土浇筑（即+4.5～+5.3m区域靠船墩主体），并在现浇靠船构件区域按照钢筋弯折方向预留斜向缺口。

在完成靠船墩主体第1层0.8m厚混凝土浇筑后，保留现浇靠船构件（即+2.50～+4.50m所在平面范围内）区域4根吊底主梁及靠船墩后沿扁担梁，并调整吊底螺栓降低主梁标高以满足现浇靠船构件区域吊底施工（吊底图如图2所示）。同时，将靠船构件预制部分按照平面安装线悬挂于缺口处。在进行靠船构件现浇施工的过程中，可借助靠船墩墩主体第1层混凝土浇筑完成后所形成平台，同时进行钢管桩桩芯混凝土施工、墩台主体第2层钢筋绑扎和模板支立施工、靠船构件现浇部分施工。现浇靠船构件区域主要为+2.50～+4.50m区域，由于浇筑高度较大，考虑墩台第1层施工拆底后剩余型钢的荷载能力及整体施工进度，分2次进行浇筑，第1次浇筑+2.50～+3.50m，第2次浇筑+3.50～+5.30m（同靠船墩主体第1层0.8m厚混凝土同等高度）。

通过调整现浇靠船墩各施工部位的施工顺序，提高了现浇靠船墩的整体施工效果，主要表现为：

1）一次性材料投入减少。除正常墩台主体第1层吊底所需型钢外，现浇靠船构件在进行靠件安装时，仅需投入2层双拼工字钢用于悬挂靠件预制部分（属简支结构，极大缓解了悬臂结构对钢材力学性能和尺寸的要求）[4]，此型钢可直接采用第1层墩台拆底型钢。故一次性材料投入仅为墩台主体第1层吊底所必需的型钢，较传统工艺而言，无需增加额外型钢投入。

2）施工质量控制简便。由于在靠件悬挂前，在靠件下部可采用靠船构件现浇部分的吊底主梁进行安装线控制，在靠件上部利用2层双拼工字钢在靠船墩已浇筑完成的第1层墩台顶面测放安装控制线进行安装控制，从而不仅保证了预制靠件部分的前沿线安装精度，也确保了预制靠件竖向安装的垂直度，从而提高了工程施工质量。

此外，由于靠船墩第1层墩台混凝土已经浇筑完成，因此，在进行预制部分靠件安装的过程中，不会发生前沿线倾斜或偏移的现象。

3）关键工序平行施工，缩短施工周期。由于在完成靠船墩第1层墩台主体施工后，利用已经形成的平台，可直接进行桩芯混凝土浇筑和第2层墩台钢筋的绑扎施工，与此同时，靠船构件现浇部分可同期进行钢筋绑扎、模板支立与混凝土浇筑施工，从而将传统施工工艺中，存在先后制约关系的3道工序，演变为可同时进行平行作业的关键工序。缩短了关键路径上工序的数量和消耗时间的长度，提高了现浇靠船墩的施工效率。

4 工艺细节优化

1）为了保证在后期安装及现场浇筑混凝土的过程中，KCGJ1同靠船构件现浇部分吊底接茬处止浆严密，在KCGJ1预制时，在原有设计1.5m高度的基础上，额外增加5 cm高度，以保证KCGJ1在安装后，其预制混凝土顶面高于靠船构件现浇部分吊底，以便KCGJ1侧壁同吊底紧密接触，防止接茬处漏浆。

2）为避免因现场累计高程误差，导致KCGJ1安装后标高误差较大，在KCGJ1在预制过程中，仅需按照理论高度对型钢进行预埋。待KCGJ1运送至现场后，根据每个靠船墩实际情况，重新核定实际预留高度，进行现场接高后，再行焊接挂梁双拼型钢。同时，为加强挂梁同预埋型钢之间的连接可靠性，除在挂梁同预埋型钢之间焊接三角形牛腿以增加焊缝长度外，还可采取塞焊钢筋的方式加强其型钢间连接的可靠性。除此以外，为增加KCGJ1吊装的安全性和可靠性，在KCGJ1完成安装后，可采用现场其他墩台结构所使用的废旧吊底螺栓进行二次加工，一段弯成钩状悬挂设计吊点，另一端采用丝扣+垫片+螺母同2层双拼工字钢扁担梁进行加固。

3）靠船构件预制部分KCGJ1在现场完成安装后，由于其不能同靠船墩墩台主体形成可靠连接，在施工中，由于潮汐及波浪影响，KCGJ1经常发生晃动及微小偏位现象，当现场发生大潮或大风天气时，晃动和偏位尤为严重，因此，在KCGJ1完成现场安装后，将临近钢管桩同KCGJ1预埋型钢之间及时采用槽钢进行可靠连接加固。但在后续靠船构件现浇部分钢筋绑扎过程中，由于该现浇部分外围钢筋均为侧壁与底板通长方式进行绑扎，若采用槽钢进行焊接加固，在钢筋绑扎过程中会造成绑扎障碍，故在后续靠船墩施工中先行采用手扳葫芦+钢丝绳将钢管桩同预埋型钢进行临时加固，方便钢筋绑扎过程中临时拆卸施工，在完成钢筋绑扎后，采用槽钢进行最终加固焊接，此工艺在实际施工中取得了良好的施工效果（见图3）。

图3 现浇靠船构件完成Fig.3 Completion of the cast-in-situ berthing member

4）由于靠船墩现浇靠船构件在施工过程中，始终处于潮差涨落的范围内，因此，每日有效作业时间较短，为避免长时间潮水涨落对钢筋及模板腐蚀严重，在施工过程中，仍需适当增加施工人员投入，缩短各工序间衔接时间，尽快完成靠船墩现浇靠船构件部分施工。

5 结语

根据现场实际施工情况，通过优化施工工艺并合理调整施工顺序，不仅减少了大型靠船墩的施工成本投入，保证了工程质量，也使得施工进度得以大幅度提升。本文对天津港某LNG码头大型靠船墩现浇靠船构件的施工工艺及相关问题进行阐述，可供类似工程参考借鉴。

[1] 建筑施工手册编写组.建筑施工手册[M].第四版.北京：中国建筑工业出版社，2003.Writing group of Building Construction Handbook.Building Construction Handbook[M].Fourth edition.Beijing：China Architecture&Building Press，2003.

[2] 中交第一航务工程局．港口工程施工手册（上）[M]．北京：人民交通出版社，1994．CCCC First Harbor Engineering Co.，Ltd.Harbor engineering construction manual（volume 1）[M].Beijing：China Communications Press，1994.

[3] 刘胜，陈云．天津港30万吨级原油码头工程外海大型墩台施工工艺[J].中国港湾建设，2013（6）：64-67．LIU Sheng，CHEN Yun.Technology for construction of mass abutments in open seas for 300000 t crude oil terminal in Tianjin port[J].China Harbour Engineering，2013（6）：64-67.

[4] 河海大学．水工钢筋混凝土结构力学[M]．北京：水利水电出版社，1996．Hohai University.Hydraulic mechanics of reinforced concrete structures[M].Beijing：China Water Power Press，1996.