桶式结构预制场平面布置

夏俊桥，练学标，程泽坤

（1.中交第三航务工程局有限公司江苏分公司，江苏连云港222044；2.中交第三航务工程勘察设计院有限公司，上海200032）



桶式结构预制场平面布置

夏俊桥1，练学标1，程泽坤2

（1.中交第三航务工程局有限公司江苏分公司，江苏连云港222044；2.中交第三航务工程勘察设计院有限公司，上海200032）

新型桶式基础采用了一种大型无底钢筋混凝土结构，在连云港港东西防波堤直立段大量使用，需要就近建设具备较高生产效率的专业化预制场，而徐圩港区具备建设重型构件的场地严重受限，只能在新吹填的淤泥区建设。文中重点分析桶式结构预制场的生产工艺和生产技术需求，通过软基处理提高土体性能，使用桩基提供出运台车支撑，开挖爆破堤安装沉箱建码头，在系统研究并试验桶式结构预制工艺的基础上，按照各分区功能的技术要求和特点进行平面布置及结构设计，规划了包含生产台线、出运码头、搬运轨道、搅拌站、办公及生活设施、起重设备等组成的完整的预制场。该预制场满足了生产桶式结构的系统功能，达到了月生产出运设计能力。

桶式结构；吹填基础；台车搬运；预制场规划；总平面布置

1　工程概况

1.1工程简介

连云港港徐圩港港区防波堤深水段采用了一种新型的单桶多仓插入式结构——桶式结构[1-2]，桶式结构插入淤泥作为主体受力结构。桶式结构下层桶体为无底结构，椭圆形，长30 m，宽20 m，通过隔墙分为9个隔仓，重2 700～3 200 t。徐圩港区是连云港一体两翼总体规划的南翼，建设工期安排在整个港区的前期，需要优先建设，为了缩短运距、加快防波堤的实施，在徐圩港区内就近建设专业的桶式结构预制场[3-4]。

1.2地质及周边环境

徐圩桶式结构预制场规划建设在刚刚吹填完成的1号吹填区东北角（图1），1号吹填区由新建成的1号围堤、1号隔堤、2号正堤和原有防洪海堤合围后吹填淤泥及粉质黏土形成。1号围堤长1.3 km，采用袋装砂结构，1号隔堤长900 m，2号正堤长1.4 km，均采用了爆破挤淤堤结构。

图1　预制场平面位置Fig.1　Plan position of the prefabrication factory

吹填1区的陆域采用30万吨级航道产生的疏浚土吹填形成，预制场所在区域吹填前天然泥面标高约-0.5～0 m，吹填1区吹填后泥面平均标高约+9.0～+9.5 m。本吹填区分两次吹填至本标高，由2010年5月—2011年2月吹填至+6.5～+7.0 m，由2011年10月—2012年6月、2012年8—11月吹填至本标高后停止吹填，开始场地排水进行落淤晾晒。经过疏浚和吹填施工，吹填土原状特性已经有很大改变，其含水量增高，压缩性增大，渗透稳定性差，在自重情况下没有达到充分固结，属于欠固结土；此外，吹泥口附近和较远处的土颗粒粗细也不均匀。据勘查资料揭露，场区内土层主要为灰黄色～黄色淤泥（冲填土），呈流塑状，表层淤泥平均含水量为80.2%。随着深度增加，淤泥的含水量在56%～72%间。本层吹填土具有含水量较高，压缩性高等特点，在附加荷载作用下易产生不均匀沉降、触变及侧向剪切破坏现象。

1.3生产需求

按总体要求预制场软基处理面积10万m2，平面布置按平均每月预制20只桶式基础结构的生产能力设计，高峰期满足30只桶式基础结构的预制出运。每只桶体需配置21块盖板，生产能力与桶体配套。

1.4预制工艺流程

桶式结构采用分层浇筑，现浇混凝土共5次（图2）。下层桶体钢筋绑扎在台座上完成，分2层浇筑，下层桶盖板采用叠合板工艺，下层桶浇筑完毕后直接在下层桶顶部安装预制盖板，然后浇筑盖板上部的现浇面层。上层筒钢筋在专用平台上绑扎，而后吊装，分2层浇筑。

图2　桶体分层浇筑示意图Fig.2　Schematic diagram of layer casting of a bucket

2　预制场规划的原则

总平面布置结合并满足徐圩港区总体规划，结合徐圩港区后续工程的建设。

徐圩港区总体布置及防波堤工程，同时考虑码头的结构安全，合理确定码头后方驳岸与规划码头前沿线之间的距离[3]。

连云港港30万吨级航道工程呈“人”字形布置，由连云港区航道、徐圩港区航道和推荐航线组成，按30万吨级规模设计。连云港港30万吨级航道工程按“一次立项，分期实施”的原则，需要考虑航道与主航道的衔接。

适应现代管理理念，强化社会分工协作，尽量减少港区生产生活辅助设施，减少工程船舶对运行船舶的干扰。

全面结合桶式结构的预制出运工艺，满足生产生活需求。

遵循国家有关环境保护的规范、规定和要求，采取有效措施减少对周围环境的影响和污染[4]。

3　场内设备配置

为了起重需求，配置4台70 t龙门吊和2台40 t龙门吊，兼顾起重速度每台吊车配置20 t吊钩，龙门吊设置专向轮，可以换线作业。盖板作业区配置龙门吊1台。流动起重设备配置130 t履带吊2台，70 t汽车吊2台。综合考虑天气及其他意外因素影响，搅拌楼按每天1个桶体生产量配置，由于搅拌楼使用周期较长，考虑一定的生产能力折损配置2×3 m3搅拌站。混凝土运输使用10～12 m3罐车，汽车泵浇筑。

4　桶式结构总平面方案

4.1桶式结构出运方式

1）桶式结构场内搬运方式

对于超大型构件常用的搬运方式有：气囊搬运、台车搬运、水垫车运输等，下水方式主要有：通过搬运方式上半潜驳后下潜入水、滑道下水、大型起重船吊装下水等。由于滑道下水需通过拖带进入安装位置，每天拖带占用航道时间与海事管理有冲突，因此优先选用了气囊或台车搬运，船舶运输到安装位置。

2）气囊搬运及上船

采用气囊搬运对各类船舶均能适用，不同结构码头都可以适配该工艺，对地基适应性强，由于需要布置前后受力及保护钢丝缆、卷扬机等，与周边工序交叉较多。

3）台车搬运及上船

采用台车上船运输速度快，与周边工序交叉影响小，可以适用于经常性搬运，形成固定工序流水施工。

由于自有船舶不适于坐底，为了兼顾船舶通用性，最终采用了台车场内移动，气囊从第一个台座搬运上船的工艺。

4.2码头设计

由于泊位布置于徐圩港区1号吹填区东北角，根据码头上重件出运工艺和使用船型确定长度，参考出运的工艺布置，3 000吨级半潜驳船头搭接码头面上，船舶长度方向垂直码头前沿线。

按1个3 000吨级泊位设计，考虑5 m富余长度。码头泊位长度Lb为：

Lb=5+33.6+5=43.6 m；

考虑到本工程生产工艺要求，每条生产线直接通过气囊滚装上码头，码头长度除考虑半潜驳靠泊范围外，还要计入生产线宽度，保证每条生产线上的重件不需要横移即可直接上船。生产线总宽度为156 m，两侧各留6 m富余长度，同时考虑在生产区西侧停靠交通船，需要泊位长度12 m，故总计泊位有效长度为156+2×6+12= 180 m。

根据JTJ 211—99《海港总平面设计规范》，码头面高程的基本标准为设计高水位以上1.0～1.5 m，复核标准为极端高水位以上0.0～0.5 m，本工程设计高水位为5.45 m，极端高水位6.46 m，由于本工程为临时工程，码头允许上浪，结合使用功能，按设计高水位以上进行设计，因此本次设计码头高程取为6.1 m[2]（图3）。

图3　码头断面图Fig.3　Cross section of the quay

根据《海港总平面设计规范》，码头前沿设计水深应能保证设计船型在设计低水位和满载吃水的情况下安全停靠的要求。码头前沿泥面高程取-4.1 m。

由于码头所在位置为爆破抛石堤，利用现有条件开挖后安装沉箱建设出运码头。

4.3办公区、生活区面积与区域选择

经计算本工程办公人员120人，预制及水上施工劳务人员1 200人，办公楼规划位于场区西北端，是整个场区的管理中心和服务中心，集中了场区对内服务、业务管理、行政办公、会议等多项功能，工人宿舍楼建设于预制场后方，布置3座大型食堂相配套。

每栋办公楼及宿舍楼分别设3座直通室外的疏散封闭楼梯间，疏散距离、安全出口、疏散楼梯和走道的宽度均满足规范规定。

宿舍房每居室居住8人，共有居室30间，能满足240人居住的需要。宿舍内还设有厨房及餐厅，餐厅一次同时就餐最大人数为100人。宿舍楼设集中的盥洗室及卫生间、每居室均设有壁橱。宿舍楼设有2个以上的安全出口。安全出口和走道的宽度均满足规范规定。

4.4桶式结构总平面方案比选

如果场内移动采用气囊作业，不能实现频繁移动，每条生产线不易过长，按照生产需求采用5条线、每条线6个台座较适用于本工程，相应的出运码头按5条线对应配置。而综合比较后选用台车搬运工艺，为了发挥台车优势每条线长度可以延长，经比选按2条线每条线14个台座较适宜，码头对应设置2条线、2个船位（图4）。

图4　预制场平面布置图Fig.4　Layout plan of the prefabrication factory

1）主生产区

预制场桶式结构生产区位于吹填淤泥区，布置4条生产线，每条生产线7个台座，其中第一个台座用于气囊转运上船。

台座长L=30+2×2.5=35 m，预留2.5 m为模板及施工加工位置，宽度B=20+2×2.5+ 2×4=33 m。

每条线两侧按70 t布置龙门吊轨道，轨道中心间距33 m，轨道两侧生产道路8 m宽，生产线内对应桶体隔墙布置台车轨道线，轨道线中心间距6.5 m。

2）盖板生产区

与桶体预制相配套盖板按每7 d周转，每月预制不少于20套，经计算平面规划面积应不小于8 000 m2，预制区配置小型吊装设备用于日常作业。考虑到场地的实际分布将盖板预制放置在了充填袋1号围堤位置和桶式结构生产线后方。

3）辅助生产设施

钢筋加工棚按每天1个桶体的生产量配置，钢筋加工区2个分别占地80 m×33 m，留置上层筒钢筋绑扎位置。场区内设有2座钢筋车间，车间均为1层，钢结构，单跨，跨度为24.0 m，机修车间纵向长度为30.0 m，建筑面积746 m2。室内外高差0.20 m，建筑高度10.90 m。车间内设Q=10 t桥式起重机（地面操作），轨顶标高8.0 m。

4）水电规划

采用需要系数法进行负荷计算，用电设备总安装功率均为2 575 kW，计算有功功率均为942 kW，计算视在功率均为1 003 kVA，总需要系数均为0.37。10 kV则计算电流均为58 A，总进线开关选用12 kV/630 A/25 kA真空断路器。根据总平面布置、用电负荷分布情况等多种因素，在水泵房北侧新建1座10 kV变电所，采用户外箱式变电站的形式。单回路10 kV外线引入，所内设1台10/0.4 kV变压器，容量为1 250 kVA。10 kV和0.4 kV主接线均采用单母线形式。

本工程用水包括船舶供水、生活用水、生产用水、环保用水、消防用水等，场区消防用水量25 L/s，一次消防用水量180 m3。场区最高日用水量606 m3/d，最大时用水量70 m3/h。场区采用1个给水系统，即船舶、生活、生产、环保和消防合用1个给水系统。场区给水系统由市政管网一路引入，供水管沿场区道路环状敷设，干管管径DN200，供各单体生活生产用水、码头船舶用水及场区消防用水。生产用水和绿化用水从给水环网接出枝状管网。沿生产线两侧纵向每35 m设置1个快速接口；绿化带内每50 m设置1个绿化用供水栓；码头前沿每33 m设置1个船舶供水口；给水干管每100 m设置1个室外消火栓[2]。

5　结语

1）按该平面布置的预制场实际生产能力达到了设想的高峰每月20个的生产目标。

2）采用台车场内转运对提高施工效率、工厂化流水施工大有益处，条件许可上船作业也采用该工艺较好。

3）大型构件适宜采用模块化生产。

4）运输道路应综合考虑交叉施工，拓宽至12 m左右较理想。

5）各类浇筑、运输、加工设备宜预留一定的富裕，有利于提高综合施工效率。

6）因地制宜，直接在爆破抛石堤上开挖基槽，建设重力式沉箱码头，较好地解决了桶体上船的问题，该结构经济适用。

7）预制场建设在港区内大大减少了运输距离，运输途中不受水域宽度、船闸航道等约束，运输速度大幅提高，运输距离缩短，运输经济、方便。

[1]中交第三航务工程勘察设计院有限公司.连云港港徐圩港区预制厂工程及出运码头工程工程可行性研究[R].2011. CCCC Third Harbor Consultants Co.,Ltd.Engineering feasibility study of prefabrication factory and delivery quay of Xuwei District, Lianyungang[R].2011.

[2]中交第三航务工程勘察设计院有限公司.连云港港徐圩港区预制厂工程及出运码头工程初步设计[R].2012. CCCC Third Harbor Consultants Co.,Ltd.Primary design report of prefabrication factory and delivery quay of Xuwei District,Lianyungang[R].2012.

[3]冯会芳，王有金.谈天津港南疆新建构件预制厂设计思路[J].港工技术，2005（2）：28-29. FENG Hui-fang,WANG You-jin.Talking on design concept for precast element plant newly built at Nanjiang,Tianjin Port[J].Port Engineering Technology,2005(2):28-29.

[4]周伟，傅琼阁，代延伟，等.苏通大桥箱梁预制厂地基处理设计[J].交通工程建设，2005（2）：10-11. ZHOU Wei,FU Qiong-ge,DAI Yan-wei,et al.Foundation treatment design of box beam prefabrication factory of Sutong Bridge[J]. Traffic Engineering Construction,2005(2):10-11.

Plan layout of bucket-based structure prefabricated field

XIA Jun-qiao1,LIAN Xue-biao1,CHENG Ze-kun2
（1.Jiangsu Branch of CCCC Third Harbor Engineering Co.,Ltd.,Lianyungang,Jiangsu 222044,China; 2.CCCC Third Harbor Consultants Co.,Ltd.,Shanghai 200032,China）

The bucket-based structure is a new bottomless concrete structure applied in the vertical part of east and west breakwater projects in Lianyungang,which requires a specialized prefabrication factory with high efficiency in the neighborhood.While heavy component field is limited in Xuwei Port,the only option is the newly reclaimed silt area.In this paper,the producing process and the requirements of producing techniques of the bucket-based structure are analyzed in focus. With soft soil improvements,delivery trolleys are supported by pile foundations,and caissons are installed at the blasting position.According to technical requirements and features of each functional area,plane layout and structural design are proposed including production lines,delivery quays,delivery trajectory,mixing station,office and living facilities and hoisting equipment.Thus the prefabrication factory can meet both system functions and design delivery capacity.

bucket-based structure;reclaimed foundation;delivery trolleys;planning of the prefabricated factory;general layout

U655.34；U656.2

A

2095-7874（2016）03-0049-05

10.7640/zggwjs201603011

2016-01-05

江苏省科技支撑计划项目（BE2013663）；江苏省交通运输科技项目（2013Y20）

夏俊桥（1977—），男，安徽阜阳人，高级工程师，从事港口与航道工程管理和技术管理、研究工作。E-mail：xiajunqiao@foxmail.com