导管架施工工艺流程及施工技术要求

2013-08-13杨建文刘振山李文玉

中国港湾建设 2013年3期

杨建文，刘振山，李文玉

（1.中交天津港湾工程研究院有限公司，天津 300222;2.中交一航局第三工程有限公司，辽宁大连 116083）

0 引言

导管架结构是一种新型的码头结构形式，此种码头结构具有整体性好，刚度大，抗风、浪、流能力强，适合在岩基地质条件且水深、浪大、流急地区建设码头。

通过波浪作用下导管架码头结构施工期稳定性的试验研究，对在施工期导管架四种施工状态进行了较为系统的研究[1]，得出了导管架在海上拖运时，在波浪作用下的运动状态及拖缆力；得出了导管架在存储现场漂浮状态下，在波浪作用下的运动状态及锚缆力；得出了导管架在定位安装时导管架扶正安装的吊力；得出了导管架定位安装后在没有浇注水下混凝土嵌固导管架时，在波浪作用下稳定状态[2-3]。

本文根据导管架施工期试验研究的成果，总结出导管架施工工艺的流程及施工技术要求。

1 施工工艺流程

导管架结构图见图1。导管架施工包括以下6个阶段。

1）导管架结构设计。

2）导管架加工制造，包括：嵌岩孔开孔、施工的前期准备工作。

3）导管架海上浮运。运输导管架有2种方法，即船舶运输和海上浮运。施工中，如果施工单位具有大型运输船舶和大型起重设备（1 000 t驳船、1 000 t吊船），可采用船舶运输的方法；否则，可采用海上浮运方法。

4）导管架海上存储。在以下两种条件下，导管架需要在海上存储：第一导管架制造后不立即运输；第二导管架浮运到现场后不立即定位安装。

图1 导管架结构图

5）导管架现场定位安装。导管架定位安装有两种方法，①起重吊装法。即用大型起重船（1 000 t）吊起，把导管架安放在嵌岩孔内。②起重船辅助放水、放气法。即施工单位只有中小型起重船（200～500 t），可用起重船辅助吊装定位，然后放水、放气使导管架利用自重沉至嵌岩孔内。

6）现场浇筑水下混凝土嵌固导管架。导管架定位安装后立即浇筑，把导管架嵌固在嵌岩孔中。

2 施工技术要求

2.1 导管架结构设计

导管架结构设计要根据施工地区的地质、水文气象、波浪条件确定。采用船舶运输和起重吊装法时，导管架8根主钢管不用密封防水。采用起重船辅助放水放气定位安装法时，导管架8根主钢管要密封防水并安装放水放气阀。试验研究中采用的是直径φ150 mm的放水放气阀门。

2.2 导管架加工制造

导管架加工制造最好在船台上或船坞中进行，其目的是为了下水漂浮。

2.3 导管架海上浮运

导管架海上浮运[4]可采用四点一拖的拖航形式。拖缆点选择在导管架端部，拖缆总长度200 m≤L＜300 m，拖缆角度θ≤10°，缆绳可采用钢丝缆或尼龙缆，拖缆破断力Tu根据试验结果选择，Tu＞1 800 kN。

从试验研究结果分析，导管架浮运过程中，其前倾角的大小，拖缆力的大小取决拖航速度U。速度快，前倾角及拖缆力大，速度慢，前倾角及拖缆力相对要小，所以导管架相对拖航速度U控制在 3～4 kn（1.54～2.06 m/s）之间。

从试验研究结果分析，导管架浮运过程中，波浪对拖缆力的大小有一定影响。在相同周期时，波高越大拖缆力越大，所以浮运中应控制在波高应 H13%≤1.5 m,，周期 T ＜ 7 s。

由于导管架是透空结构，波、流对导管架的横向运动影响较小，这就使浮运时，导管架的横向摆动不大，其运动轨迹基本是一条直线，因此导管架在拖航过程中只要主拖轮够大可不用其它拖轮帮拖。

2.4 导管架海上现场存储

试验中系缚导管架采用四点系缚，系缆点设在导管架顶端，系缆角ψ=300，锚缆为直径φ=45 mm的钢丝缆，海底沉坠重量P=270.0 t。

从试验结果看，系缚导管架升沉量和锚缆力的大小取决于波高的大小。相同周期条件下，波高大，升沉量和锚缆力大；波高小升沉量和锚缆力相应也小。在试验条件下，导管架最大升沉量Z=1.80 m、最大锚缆力F=1 161 kN，海底沉坠没有产生移动。所以导管架海上存储时，海上波高H13%≤2.50 m,，锚缆的破断力应选择 Tu＞1 200 kN，沉坠重量P＞180 t。