高桩码头改造施工工艺

刘 蒂 中交三航局第三工程有限公司

1 前言

高桩码头改造一般是将原码头前沿构件部分拆除后，采用少量桩基支撑墩台通过较大的护舷或突出码头的方式来进行单独受力，与老码头利用伸缩缝完全隔开，避免老码头受到大型船舶停靠时的作用力，保证升等级后的安全运营。

2 工程概述

南钢原料码头2 号泊位原为3000 吨级（水工结构兼顾5000吨级）散货泊位，现按满载靠泊10000吨级散货船泊位进行结构加固改造，原码头建设规模和功能保持不变。拆除码头前沿二层系缆平台、纵梁、面板等。然后采用打桩船挑龙口沉ΦPHC管桩后浇筑4座4.8m高空心墩台，前沿线突出原码头30cm，安装橡胶护舷等。成为我公司首次使用6m 挑龙口沉桩、首次在水工项目上使用精轧螺纹钢作为承重结构的项目。

南京明州码头新增装船流程系统工程为码头改造后新增一条装船皮带机系统。采用搭设贝雷钢栈桥侧向跨接到老引桥作为灌注桩施工平台，浇筑墩台后，安装钢廊道。保证原皮带结构生产的同时拆除2 层转运站楼。因老栈桥结构净空限制，施工旋喷桩后完成地下室施工，穿过原廊道与新建钢廊道顺接。

港务原料总厂码头结构加固改造工程原建设规模为3 个5000DWT 散货进口泊位，加固改造后在中洪水位满载靠泊及在中低水位减载靠泊20000 吨级散货船。采用的绳锯拆除原结构，采用振动锤和吊笼沉Φ1200钢管桩，浇筑墩台后恢复安装拆除的空心板并浇筑面层，从下至上分四个时期预埋鼓型护舷埋件，最后一次性安装防冲板，成为我公司首次安装四鼓一板项目。

每个码头改造工程都需要面临的是业主不停产、施工作业面局限、同个空间多个工序交叉施工风险大，无论是设计还是施工，都需要最大程度的考虑老结构对新结构的影响，尤其桩基施工，一旦发生碰桩将是难以估计的损失。

3 主要施工工艺

一般施工流程：拆除→沉桩→施工承重结构→浇筑墩台→恢复安装空心板（恢复轨道安装施工）→恢复面层→停靠船与附属设施施工。

3.1 拆除

（1）一般码头构件拆除。在码头上部结构拆除前，先对现有码头结构现状进行细致的调查，准确地掌握相关数据，首先拆除橡胶护舷、系船柱和钢轨，钢轨拆除后堆放至指定区域，以便回收利用。然后以先面板，后纵梁等纵向梁系，最后拆除横梁、靠件、二层平台的顺序进行拆除工作。南钢改造项目中拆除结构中单块面板最重6t、轨道梁最重9.5t、横梁重8.3t、立柱重2.3t、系梁重4.5t、走道板重6.25t、靠件重3.1t。

（2）拆除原码头方桩。拆除原码头方桩时，潜水员潜入需截除混凝土方桩处，在河床泥面处沿桩周凿除混凝土，汽车吊在潜水员的配合下伸扣捆桩，缓缓用劲吊住方桩，潜水员用水下电割条切断混凝土方桩的主筋，吊车将混凝土方桩吊出水面并丢弃至指定区域。水下切割桩基距泥面高度约50cm。

（3）特殊拆除要求。

①无振动拆除。根据设计要求，马钢改造项目空心大板和前边梁等拆除采用无震动切割方案拆除。经综合比较，结合受力情况、现场环境和业主要求，采取静力切割分块吊装方案。连续空心板的切割拆除必须满足结构的受力要求，空心大板采用逆向施工的方式拆除，即先采用盘踞切割解除空心板约束，切割时采用120t浮吊预提，防止卡盘或卡链。切割完成后，由水上起重船逐块吊离，临时搁置在码头面，以备恢复。前边梁、水平撑、系靠船梁采用链锯切割。起重船先对拆除构件预提，再完成断面切割，割段完成后，有起重船吊离。

图1 盘踞切割割除空心板

图2 链锯切割割除前边梁

②转运站保护性拆除。明州改造工程4#转运站为2层钢筋混凝土框架结构，第一层高4.3m，第二层高7m，女儿墙高0.9m。拆楼前对未完全移除的设备进行保护后利用挖机加长臂约15m的液压剪对钢筋混凝土梁板进行拆除。对4#转运站一层皮带机搭设临时防护设施：用钢管脚手架搭设双层防护，用模板在脚手架顶部做双屋面封闭式防护。

3.2 沉桩

改造工程，一般因现场条件受约束较多，桩基沉桩有较大的因难和危险性。沉桩过程中须密切观察桩身及周围的情况变化，如出现异常立即停止沉桩，并及时查明原因，采取有效措施后再继续沉桩。还须密切注意施工船舶动态，谨防船舶碰桩及锚缆绊桩。打桩船在进退作业时，定时检查缆索工作情况，保证缆索作业时具有足够的强度，防止沉桩过程中断缆及走锚。加密对原有码头沉降、位移观察次数，及时掌握原有码头动态。

（1）挑龙口沉桩。南钢改造工程靠船墩沉桩作业面狭窄，龙口到上下游横梁边间距很小，后排PHC斜桩距离前沿4.7m，施打受到现有码头结构的制约，打桩船龙口无法伸到桩位处，对此，我们根据实际情况将相邻排架砼拆除部分，且将打桩船进行相应的改造，将挑龙口长度由原来的2.5m增加到6m。

（2）振动锤结合吊笼施工。马钢改造项目中由于沉桩区域的地质情况与原来提供的资料出入较大，尽管项目部采用了较大的150 振动锤，但无法把桩打到设计标高，出现了大面积的高桩情况，经设计、业主、监理单位多次现场会商，设计要求在采用振动沉桩的基础上增加锤击沉桩，尽可能使桩顶标高达到设计要求，业主和监理也同意设计的要求。据此，我公司临时采取了紧急措施（包括加工长送桩、调运柴油锤及吊笼），增加锤击沉桩，将桩沉至设计桩顶标高。

图3 采用振动锤沉桩

图4 采用吊笼沉桩

3.3 承重结构设计

南钢改造工程为例进行计算：沉桩后，立即架设围囹进行现浇横梁及墩台的施工。在码头靠船构件安装施工中，因靠船构件设计正面尺寸较宽，前沿悬挑较长，且不在排架中心线上，同时受长江水位限制，已无法进行常规的夹包箍上承重钢平台的结构进行承重，为确保靠船构件安装及浇筑砼时承重稳定性，我们对墩台1.8m高进行分二次浇筑，即在靠船构件安装后先浇筑1m，待有一定砼强度后再第二次浇筑至空心箱底部，并采用钢包箍进行反压，对每组次槽钢进行了相互可靠连接，从而保证了承重结构的稳定性。为考虑施工便利，对横梁下的考虑使用钢抱箍（根据试载资料，30cm 高Φ800 钢抱箍每对承载力按30t计算，木围囹每对承载力按2.5t计算）。承重槽钢按简化为简支梁计算最大弯矩、确定槽钢断面，并对最大挠度进行验算，强度及挠度必须符合规范有关规定。承重结构计算时，施工荷载取：0.35t/m2。

举例：1#靠船墩江侧一排桩主梁的计算

墩台自重：

据以上荷载计算，a、b、c三根桩上各夹二对钢抱箍在无水位的情况下，采用精轧螺纹钢代替钢包箍进行承重。

选用1根Φ25：

满足要求。

承重钢围囹选择：

中间跨：

取中间跨：

选用4 根36a，2 根为一组平面对拼，作为墩台岸侧承重主梁。

满足要求。

3.4 墩台施工

本文介绍的三个改造工程现浇墩台数量均较多，方量较大，结构较为复杂，为确保大体积混凝土施工中不出现冷缝及细微裂缝，拟采取以下措施，加以防止：（1）根据施工的具体情况做好浇筑的分层厚度、浇筑方向及次序的设计，保证分层间歇时间满足规范要求。（2）保证混凝土供应能力，适当准备运灰、振捣、发电等备用机具设备，防止出现故障时措手不及。（3）通过掺加粉煤灰来实现降低水泥用量。（4）理设置施工缝，提高施工工效。（5）加强洒水养护，以防止混凝土早期干缩，提高混凝土的抗裂能力。（6）提高混凝土施工质量：合理组织生产，精心施工，提高生产管理水平，使混凝土离差系数得到有效控制，从生产的各个环节都要把好质量关，提高混凝土质量。

3.5 橡胶护舷（防冲板）安装

图5 四鼓一板安装完成并收紧承重锚链

马钢改造工程中，停靠船设施设计为四鼓一板，即四个SUC1000H 橡胶护舷分别设置在墩台中心线上的预制安装靠船构件、现浇墩台及现浇靠船立柱上，SUC1000H 橡胶护舷安装好后将9.66m 长防冲板整体一次性安装。为我公司施工首例。每块防冲板板上有24 个螺栓需与鼓连接，砼中预埋螺母预埋偏差应小于1mm，规范要求螺母预埋允许偏差为5mm，设计要求很严格。为此项目部成立了“四鼓一板安装技术攻关QC小组”，QC小组通过2个多月的攻关，通过项目部提前对安装工作做的合理措施，安装满足质量、进度要求。经复测，防冲板的双向垂直度及标高满足设计要求。

3.6 恢复施工

为了与原码头结构相结合，改造工程中新建部分完成后会有部分构件按照设计要求进行恢复原样施工，但因拆除、吊装等原因恢复施工后是否能够依然满足码头功能及安全有待验证。南钢改造项目中有部分拆除结构及码头平台皮带机钢廊道恢复施工。马钢改造项目中，原空心板安装、现浇面层、护轮坎等恢复施工项目。

4 结束语

通过三个改造项目的施工，深深体会到码头施工不易，改造码头施工更不易，要想做好改造项目需要更为先进的管理理念、工艺技术、先进经验，因地制宜地策划好施工方案，在保护好原码头质量、安全的前提下更加用心的施工，才能做好改造工程。我们将在今后的工作中不断地总结经验，完善管理体系，提高管理水平，愿为水工项目的发展提供更优质的服务。