高桩梁板式码头支撑工艺的比选

李天明 中交广州航道局有限公司

1.工程概况

柳州港鹿寨港区江口作业区一期工程建设规模为：新建6个2000吨级泊位（3个多用途泊位和3个散货泊位），水工结构均按靠泊3000吨级船舶设计，设计年通过能力约260万吨，其中散货151.5万吨、件杂货74.6万吨、集装箱4.22万标箱；设计船型采用2000吨级干货船和2000吨级集装箱船。

码头为高桩梁板结构形式，码头全长共501m，码头平台面宽为47m，分为13个结构段，结构分段长度为32.6m，每个结构段之间用7.85m的简支跨连接，标准排架纵向间距为7.85m，横向间距为9.7～11.0m。码头共66榀排架，每榀排架设5根φ1.4m的嵌岩灌注桩，前两排桩桩底进入中风化灰岩层深度≥5m，后三排桩桩底进入中风化灰岩层深度≥4m，码头共设329根嵌岩灌注桩。

码头下部结构设置1m×1m立柱，结构框架共分为3级平台，自下而上框架净空分别为4.48m、4.48m和4.74m。为加强码头整体稳定性，设置0.6m×1m纵横系梁，各结构排架间前沿临水侧设置走道板，供人员上下码头及系缆。码头顶层结构由大横梁、小纵梁、轨道梁及面板组成。

2.码头纵横系梁支撑工艺

2.1 夹桩支撑工艺

立柱达到一定强度后，按照预定标高测出夹桩木安装位置，并在立柱上标记，根据标记，安装五道夹桩木和一道32#工钢作纵横系梁支撑。夹桩木断面尺寸为150mm×150mm×2000mm，拉杆采用φ30圆钢加工制成，长1500mm。夹桩木支撑系统安装完成后，用HM588型钢作为系梁底模的分配梁，HM588型钢安装在32#工钢上，并每隔1.5m采用对拉螺杆互相锁紧，增加分配梁整体稳定性。之后在型钢上进行底模铺设、钢筋绑扎、侧模安装、混凝土浇筑等施工。

优点：（1）适用于方形立柱支撑，圆形立柱支撑效果差、安全系数低；（2）夹桩支撑主要由方木和拉杆等组成，重量轻便，无需大型机械配合，便于现场施工；（3）方木和拉杆便于采购和加工，单价低，可节约工程成本。

缺点：（1）夹桩支撑的特点为依靠夹桩木粗造面和螺杆的拉力形成摩擦力，从而起到支撑作用，夹桩木使用一次后，夹桩木摩擦面由于受到挤压和摩擦作用变得光滑和平整，第二次使用摩擦力将大幅度降低。再加上空气湿度变化、夹桩木的收缩变形等因素，导致夹桩木承载力较低，施工沉降大，安全和质量难以保证；（2）夹桩木螺杆紧固，完全依靠工人的感觉进行，加固效果难以检测，可靠性低；（3）一个支撑点至少需要10条夹桩木，且利用率低、材料耗用大；（4）由于夹桩支撑承载力低，且由其施工工艺特点决定，码头纵横系梁无法同时施工，因此施工周期长，立柱节点纵横系梁交界处，由于非整体浇筑，连接效果差。

2.2 门型支撑工艺

纵横系梁施工采用HM390型钢与φ250mm无缝钢管（壁厚10mm）组成的门型支撑，其中顶部和底部HM390型钢基座与两根φ250mm钢管焊接成整体，门型支撑紧靠立柱，对于相对的两个门型支撑进行互相连接加固，对于只有单边或三边的门型支撑通过加焊型钢进行连接加固，从而将门型支撑与立柱互相固定，防止门型支撑失稳，门架底部基座及顶部基座之间采用φ32的高强螺栓进行连接。门型支撑安装完后，在顶部型钢基座上安装三条HM390型钢作为纵横系梁支撑。

优点：（1）受力可靠，安全性能高，可保证施工安全和施工质量；（2）纵横系梁可同时浇筑，施工周期短，节点连接效果好；（3）门型支撑第三层、第二层高度一致，可重复周转使用；（4）安装和拆卸工艺简单，易于操作，高空作业时间短。

缺点：（1）用钢量大，材料采购成本高；（2）门型支撑较笨重，安装时需塔吊配合施工。

2.3 工艺比选

综合以上支撑系统的特点，从支撑系统受力可靠性、施工周期、施工成本、施工工序以及对结构质量的影响等方面考虑，采用门型支撑可提高施工速度，确保施工安全，提升工程质量，因此本工程码头第三、第二层纵横系梁施工采用门型支撑。

3.码头顶层梁板支撑工艺

3.1 钢管支撑工艺

由于第二层纵横系梁无满足顶层施工荷载的要求，因此，利用桩帽作为受力构件，顶层荷载通过贝雷梁和钢管传至桩帽，再由桩帽传至桩基。在A、B、C、D排桩帽施工时，在桩帽四角一定位置预埋钢板和螺栓，φ500mm无缝钢管（壁厚10mm）从桩帽一层层安装至第二层一定标高处，在每个立柱第三层和第二层位置分别对4根钢管进行加固，以增加钢管的刚度和稳定性。在钢管顶部焊接HM500×300型钢三角支撑，横向贝雷梁安放在三角支撑处，在横向贝雷梁上每隔1.5m安装HM450×300型钢作为纵向分配梁，在分配梁上满铺6mm厚花纹钢板，从而形成施工平台，作为顶层梁板施工的支撑系统。

优点：（1）钢管作为受压构件，强度高、刚度大，可承载很大竖向荷载,适合本工程顶层梁板支撑，施工平台满铺花纹钢板，安全可靠，便于顶层梁板施工作业；（2）由于钢管支撑可承受较大荷载，因此顶层梁板可整体浇筑，施工周期短，结构整体性好。

缺点：（1）钢管、型钢、贝雷梁等材料用量非常大，工程成本较高；（2）钢管支撑安装复杂、施工难度大，施工人员需具备较高的操作水平和技术水平；（3）支撑构件重量大，码头面板浇筑完成后塔吊无法直接吊装钢管、贝雷梁、型钢等支撑材料，造成支撑系统拆卸困难，支撑材料周转速度慢，需要多套支撑系统同时投入方能满足工期要求，进一步加大工程成本；（4）由于钢管支撑属于从底层桩帽至顶层的连续支撑，柳州内河每年4～10月为汛期，汛期水位高、水流湍急、漂浮物撞击频繁、淤泥回淤严重等因素影响钢管支撑安拆和稳定性，导致钢管支撑不适用汛期时施工，因此采用钢管支撑可作业时间短，一次性投入成本大。

3.2 钢牛腿支撑工艺

在第二层立柱上预埋20mm厚钢板，在预埋钢板一定位置上焊接工字型钢牛腿，工字形钢牛腿钢材均采用Q345级，宽500mm、高800mm，悬臂长1200mm，上下翼缘同宽，厚度均为20mm，腹板厚20mm，腹板横向设3道加强板，板厚16mm，外伸与上下翼缘同宽，所有焊缝均采用双面角焊，通长焊接，焊脚最小尺寸为14mm，一律满焊。钢牛腿顶面标高为73.88m，其中纵向贝雷梁安装在钢牛腿上，在立柱两侧纵向通长布置，横向贝雷梁布置在纵向贝雷梁上，满铺布置，横向贝雷梁则作为顶层梁板支撑平台。

优点：（1）受力可靠，安全性能高，可以保证施工安全和施工质量；（2）支撑系统标高已达73.88m，顶层施工基本不受汛期水位影响，可作业时间长，缓解工期压力；（3）支撑系统拆卸方便，利用率高，周转速度快；（4）贝雷梁、满堂架等支撑材料可租赁，一次投入材料少，减少施工成本。

缺点：（1）考虑到顶层梁板施工荷载较大，为提高安全保证，采用梁板分开浇筑的方式，即先浇筑梁至面板底面，梁达到设计强度后拆除梁模板及支撑，最后浇筑面板，因此施工周期长、结构整体性差；（2）底层结构施工完成后需切除钢牛腿，工序多，高空作业时间长；（3）为防止预埋钢板锈蚀，降低工程使用寿命，钢牛腿切除后还需进行除锈防腐处理，工序多。

3.3 工艺比选

综上可知，钢管支撑无法满足安全度汛要求，加大系梁截面无法满足码头安全要求，因此采用钢牛腿支撑工艺，规避了第二层系梁无法满足顶层支撑的短板，充分利用立柱作为最终受力点，具有安全可靠、施工速度快，施工成本低等优点。

4.结语

梁板式高桩码头支撑形式多种多样，各有优缺点，现场施工应从工程施工环境、工期要求、成本造价、质量要求、安全施工等多方面综合考虑，从而确定最合适本工程的支撑方案，以便达到保质量保安全、创造经济效益的目的。