特殊条件下海上钢廊道安装技术

黄小军

（中交一航局安装工程有限公司，天津 300457）

1 工程概况

舟山港马迹山港区宝钢矿石码头二期工程位于浙江省舟山市嵊泗县马迹山岛，距舟山定海约74 n mile。

宝钢矿石码头二期工程是在一期已建工程基础上进行扩建，包括5万吨级和1万吨级装船泊位各1个，后方堆场与装船码头通过陆域和海域的高架廊道连接，全长760 m。21号廊道为海域高架廊道，是矿石装卸系统取装线的重要组成部分，跨海连接6号转运站和装船码头，位于一期装船码头和山体之间形成的三角形海域（如图1所示）。

21号廊道系由4跨上悬（柱脚在侧榀下弦）和10跨下悬（柱脚在侧榀上弦）共计14跨桁架组成，总长近500 m，总重量约1 000 t。单跨桁架长为34 m，宽为8.7 m，结构形式是两边侧榀并以其上下弦联系梁构成1个钢框架，再铺以纵梁和花纹铺板。

图1 21号廊道位置图Fig.1 No.21 steel gallery area

2 工程特点

廊道以水工高墩台为结构基础，高度近10 m，而廊道所在的地理位置特殊，施工区域狭小，主体结构作业面主要在船上和高空施工，钢结构安装的难度大。

2.1 廊道分批安装

图2 平面布置图Fig.2 General layout

廊道位于一期装船码头、引桥和海岛围成的三角形海域内，与二期装船码头相连，仅有二期装船码头同一期连接段处的1个船舶出入口，根据现场实际地理位置，由于廊道北侧礁石多，且有水工墩台的抛石，船舶无法进入，因此，施工船舶必须沿着一期装船码头东侧进入三角形施工区域内（见图2）。

根据现场的实际条件，若钢廊道在水工12个墩台全部施工完后进行安装，将导致施工船舶无法进入三角施工区域。在项目前期策划阶段，经综合考虑并同水工单位协商沟通，确定采用分批安装，即：水工墩台先进行B1~B9共9个墩台的浇筑施工，待8跨桁架安装完成后进行B10~B12墩台的施工。

2.2 自然条件差

工程地处外海孤岛、开敞式海域，交通不便，自然环境差。在东南向有大风时风浪较大，实测H4%波高在2.6 m以上，落潮时最大流速达1.92 m/s；受台风和寒潮时大风影响较大，每年有效作业时间仅180 d左右。

施工区域潮水设计水位情况：设计高水位：2.22 m（潮峰累积频率10%）；设计低水位：-1.78 m（潮谷累积频率90%）；极端高水位：3.30 m（重现期50 a一遇）；极端低水位：-2.75 m（重现期50 a一遇）。

钢廊道施工区域位于山脚下，最近处离山体仅有20多m，且根据设计院提供的数据及水工施工单位现场勘察结果，施工区域水下存在暗礁，一处浅点在－3.2 m，影响船舶的航行。施工区域恰好在山体走势的转折处，海浪在此处形成涡流，暗涌非常大。施工区域海况的总体评价是风高浪急涌大。

钢廊道水工墩台交付安装时间在7月中旬，正是热带气旋最频繁的台风期季节，因此，施工过程做好防台工作非常重要。

2.3 结构安装的精度要求高

21号廊道属于二期工程取装线陆域与码头连接的重要组成部分，是输送皮带机安装的支撑结构，钢廊道的施工轴线是保证皮带机安装及整个皮带机流程顺利运行的基准。根据JTJ 244—2005《港口设备安装工程质量检验标准》的要求，皮带机滚筒和机架中心线允许偏差仅2 mm[1]，因此为保证皮带机安装的精度，必须首先保证钢廊道的安装精度。

2.4 施工方案的选择是关键

现场的实际海域相对比较狭窄，又受到墩台基础抛石护墩的影响，廊道靠山侧施工船舶无法进入，因此安装区域只能是廊道海侧方向水域。施工方案的选择非常关键，将直接影响到工程的质量、进度、安全、成本等各个方面。

3 施工方案比较

根据廊道的实际地理位置、现场海况及以往钢廊道施工经验，考虑了两种施工方案，即桁架整体吊装方案和散件拼装安装方案。

经多次进行现场地形勘察及水域情况了解，综合比较两种方案的优缺点。

根据现场的实际水深测量，在船舶入口有一水深浅点，标高仅在-3.2 m，若采用整体吊装，对重量约75 t的桁架，需要的浮吊相对较大，将难以保证浮吊的顺利进入，即使赶潮水进入，由于B1~B2墩跨桁架位于三角形海域的一个角上，浮吊只能斜着进行施工，而驳船只能停在其尾部，无法将桁架从驳船上吊起进，即整条廊道不能全部采用浮吊整体吊装的方案。

进船航道的线路既长又窄，采用整体吊装需要浮吊和驳船，而浮吊和驳船需要由拖轮牵引，必将占用较大的航道，但是现场的施工海域也难以满足运输需求，因此整体吊装方案不适合。若采用散件吊装方案，可选用构件运输和起重设备都在一条船上，且该船具有自航能力，船舶航行及就位都能满足要求。

从施工质量及进度上说，整体吊装方案的桁架拼装是在地面胎架，拼装场地大，其施工质量及进度比较容易受控。而散件吊装方案是直接在海上进行结构吊装，安装位置是两个独立墩台，施工作业面相对较小，受不确定性因素影响较大，还有侧榀的固定也是难题，质量、进度上的受控不如整体吊装，但严格按照安装工艺流程进行构件拼装，质量是可以满足验收规范的要求[2-3]，而按合同工期，21号廊道的施工周期有半年时间，进度可以满足要求。

施工成本比较，主要从人力及机械成本上进行比较，由于桁架收尾阶段两种方案的工作量及人力投入上相等，因此仅对桁架主体组装完成前的部分进行比较，整体吊装方案是散件吊装方案的1.5倍。

综合比较两种施工方案的优缺点，最终选择散件吊装施工方案，先进行B1~B9区间的安装，待8跨桁架安装完成后进行B10~B12墩台的施工，然后进行桁架的安装。

4 安装技术

4.1 廊道安装工艺流程

廊道安装工艺流程见图3。

4.2 安装工艺及操作要点

4.2.1 测量放线、支座安装

图3 廊道安装工艺流程图Fig.3 Flow chart for installation processof steel gallery

廊道安装前，根据水工墩台施工的测量基准点，对廊道基础进行复测，标出廊道中心线，并标出预埋板中心十字线，测量标高，填写测量记录。当预埋板标高存在偏差时，使用斜垫铁垫平，待支座就位后直接与预埋板焊接。

采用全站仪进行测量打点，用经纬仪贯穿直线。为保证廊道中轴线的直线性，理想的测量方法是：先用全站仪打出廊道两端的中点，然后用经纬仪进行直线贯穿，确定廊道的安装中线。但受到现场的安装条件限制，水工墩台分三批进行交接，分别是：B1~B5，B6~B9，B10~B12。为此，先用全站仪分别打出B1、B5墩台上的廊道中线坐标点，然后用经纬仪进行贯穿中线，来确定其它3个墩子的廊道中线，待B6~B9墩子交出后，用全站仪进行B9墩的打点，和B1墩的点用经纬仪进行贯穿来确定其安装位置。

4.2.2 廊道安装

廊道分上悬和下悬两种，由于下悬廊道的柱脚在侧榀上部，重心较低，安装时侧榀可直接在柱脚基础上就位，稳定性较好，不需另行增加临时工艺支撑。上悬廊道的柱脚在侧榀下部，稳定性差，必须加临时工艺支撑结构进行固定。考虑到海上吊装构件时摆动幅度大，在柱脚外侧预先焊接临时定位柱，并在侧榀落在柱脚梁上后，采用倒链辅助调整位置。

侧榀就位后采用20号槽钢作工艺支撑。临时固定完成后，进行下一侧榀的安装。在侧榀就位完成开始固定前必须使用经纬仪进行测量，在保证侧榀的垂直度后进行焊接。

4.2.3 横梁安装

根据现场作业面的实际条件，为提高施工效率及安全性，针对安装特点，自制独脚扒杆[4]用于横梁等构件安装。独脚扒杆采用卷扬机作动力，变幅采用电动葫芦作动力。以B1～B2跨廊道的横梁作为独脚扒杆的施工作业面，逐步往前推进。

4.2.4 纵梁的安装

当横梁安装完成后要进行纵梁安装位置的放线，以廊道中轴线为基准，测量出各条纵梁的安装位置。

4.2.5 花纹铺板的安装

花纹铺板的安装分成了B1～B9和B9～12号转接平台两批次进行。B1～B9段廊道铺板的安装采用独脚扒杆。花纹板在装箱时需根据安装位置和顺序进行组合，以确保安装时能按流程顺利进行安装。

5 结语

1）根据现场海域与陆域结合处的实际情况，选择散件吊装施工方案，先进行B1～B9区间的安装，待8跨桁架安装完成后进行B10～B12墩台的施工，然后进行桁架的安装。经工程实施证明，方案可靠，确保安全，降低成本，取得了较好的效果。

2）钢廊道在安装过程中，从基础预埋板开始严格控制基准质量，每道工序安装误差都在控制范围之内，一次合格率达到100%，获得监理的一致认可。

3）独脚扒杆的应用大大提高了安装的施工效率，降低了吊装的危险性。

4） 海上钢廊道散件安装施工方法的成功应用，可为类似工程借鉴和参考。