高桩码头墩台结构施工技术研究

2020-03-09赵奕翔

工程技术研究 2020年17期

赵奕翔

（中国铁建港航局集团有限公司，山东青岛 266000）

高桩码头属于特殊的码头结构模式，主要由上部结构和桩基构成，属于透空类码头，所使用的工程构件数量较少，工程造价低。其中墩台结构采取现浇施工技术，涉及混凝土、模板、混凝土等部分，对于工程质量控制方面的要求较高，因此有必要优化高桩码头墩台结构施工技术，加强对工程建设的质量控制。

1 高桩码头墩台结构施工目标和内容

1.1 现浇墩台施工目标

（1）高桩码头建设过程中混凝土重量大，在施工中需要提升承载力，确保码头建设的质量。（2）高桩码头建设规模庞大，在绑扎钢筋时，应对工程进行密切的监督和管理，减少质量风险因素。（3）高桩码头施工过程中会用到大量的混凝土材料，在实际施工时应防止混凝土水化热效应对工程质量产生影响。其四，因高桩墩台位置会受到海水侵蚀，容易使模板生锈，因此可以控制混凝土结构的施工质量，优化整体施工建设质量。

1.2 高桩码头墩台施工内容

高桩码头现浇墩台结构施工涉及三类工程：混凝土工程、模板工程、钢筋工程。其中，混凝土工程是现浇施工的核心部分，浇筑材料是混凝土。在施工过程中应确保连续现浇和赶潮水作业的质量。由于墩台的浇筑工期很短，因此需要严格控制施工周期，精准把握施工进度；在模板工程中制作侧模和底模，并在后续工作中拆除；钢筋工程需要和混凝土材料结合，提升其强度和承载力，并确保二者的充分结合，避免钢筋裸露问题，优化二者的连接质量和效果[1]。同时，在现浇墩台施工过程中，钢筋切勿错位，防止码头温差大、环境潮湿对浇筑过程产生消极影响。由于混凝土体积大，在施工过程中容易产生裂缝，因此有必要确保施工结构设计的科学性。

2 高桩码头墩台结构施工技术研究

2.1 案例分析

某码头长度是323m，宽度是23m，整体结构为高桩码头墩台形式，在工程建设中使用Φ800mm的钢管桩，并将斜率设置为3.5∶1。为了防止碰桩等问题的产生，在设置斜桩斜率时可以使用两种方案，分别为4∶1和3∶1，将码头的3万t泊位工作平台设置成七段模式，每个墩台的长度是33m，并配置30根钢管桩基。

2.2 模板施工

（1）底模设计。在底模设计和计算中需要围绕“安全第一”的原则，由于码头建设属于水上施工，抗风险能力较弱，施工过程较复杂，因此在设计模型时需要以“安全设计”为基础，尽量减少施工工序，节省施工成本。设计人员在明确思路后，需要结合最不利断面的工程结构和特点开展分析工作，通过“简化分解”的方式进行载荷分解，依托材料和主体验算工程刚度和强度。同时，建议选择码头建设工程中最薄弱的区域对螺栓进行抗剪验算[2]。本项目中单斜桩处于最不利的受力截面中，因此有必要补充设计吊底结构，进而使底模单斜桩在水平位置能够受力均匀。此外，在设计工作中需要科学选择主梁，对建材销售市场开展调研，最终确定施工技术和流程。

（2）底模施工。建议将分层高度作为标准，通过分析模板刚度和承载力选择底模参数，一般底层围囹主梁和第二层次梁分别使用I32a钢槽和I28a钢槽，采取双拼接形式进行施工，同时在梁板上架设10cm×15cm的木方搁栅，并增加竹胶板。由于底模施工过程属于基础项目，因此需要围绕以下原则进行：以测量放样为标准，明确围囹高度；及时开展槽钢建设，进而提升对海上风浪的抵抗性。此外，若桩身的位置存在偏差，需要对围囹加强防护，并通过对拉螺栓连接围囹。

（3）侧模施工。侧模施工原材料是胶合板、I10槽钢、3根横向夹条。若想提升侧模的稳定性，需要借助50mm×100mm的方木完成斜撑，并处理靠海位置墩台，通过设置斜拉螺栓提升墩台稳定性，确保后续混凝土工作的稳定性。同时，利用双面胶连接模板，稳定上部预埋件，结合定位板尺寸完成开孔操作，通过焊接的方式将墩台钢筋和橡胶护舷相连接。此外，在侧模安装完成后，应检验模板高度，确保节点位置和连接状态处于平稳，再开展后续工作。侧模安装过程中，涉及胶合板搭建部分，在安装中需要钢槽结构提升工程稳定性和质量。建议利用方木支撑侧模部分，并使用斜拉螺栓优化墩台工程的稳定性和质量，为之后混凝土施工做准备。此外，可以借助双面胶对模板进行连接，提升预埋件的稳定性，安装侧模后，应进行质量检验。

2.3 混凝土施工技术

（1）材料选择。码头建设建设中，原材料的使用对于项目质量影响较大，因此需要对其进行严格控制，具体内容如下：①建议选择水热化性能较低的水泥材料。②挑选级配优良、质量稳定的粗骨料，同时保障材料具有稳定和充足的来源。③优先选择级配优良的细集料，如中粗砂。④结合项目工程建设的实际情况，使用节水性优良的外加剂。⑥在选择外掺料时，以优质矿粉、粉煤灰为主，同时添加外掺料能够提升混凝土结构的后期强度，增加其密实度，优化项目整体质量。

（2）建设冷却系统。构建冷却系统首先需要对冷却水管完成分层预埋，在找准冷却水管的位置后安装控制阀门，同时在墩台的内侧位置增加测温装置，一般冷却水管厚度是1.8mm，外径是30mm，借助橡胶管对水管进行安装，进而快速定位连接部位，方便后期维护和管理工作，通过测温装置能够实时了解混凝土温度变化，提升后期混凝土养护的效率。

（3）混凝土浇筑。由于现浇墩台的施工环境较特殊，包含水中和水上施工过程。若现场水位高，需要将混凝土施工过程分成多部分。在赶潮水工作中，在水文上升前期对混凝土完成初期浇筑，使混凝土强度和性能在涨潮前期达到标准。混凝土工程一般借助泵车运输材料，因此车辆行驶的距离和路线应实现优化，提升浇筑工作的速度。工程中墩台的中间区域是浇筑的重要部分，施工人员可以在浇筑后检验浇筑效果和质量，合格后再进行二次浇筑。需要注意的是，墩台中包含塑料管，因此在浇筑之前应加强预埋处理，确保混凝土和钢筋之间的贴合紧密，并完成疏通工作，使浇筑口不被钢筋封堵，提升墩台的抗风浪能力；混凝土在分层浇筑过程中，每次材料量不应超过360m3，在施工前期预备好充足的混凝土材料，实现工程的连续浇筑；在混凝土结构的第一层到第三层需按照从西至东的原则进行施工，厚度低于30cm，宽度为5m。

（4）混凝土养护。在浇筑工作结束后需要开展养护和切缝工作，防止材料出现裂缝情况，因此需要借助冷却水管或者砂浆对混凝土完成填堵操作。在施工过程中有必要对施工缝进行处理，混凝土工程中需要开展凿毛工作，使用淡水对已经浇筑完成的混凝土顶面浸泡24h，共养护3d。针对裸露骨料应在混凝土区域进行扩大作业，并在各层混凝土之间开展插筋工作，若混凝土表面没有杂质和积水，则可以进入下一步浇筑作业。此外，需要加强对混凝土强度的检验，确保其设计强度大于90MPa，并在浇筑开始之前通过铺设水泥砂浆加强新旧混凝土的融合，检验后若第三层混凝土强度大于100MPa，则可以利用吊机将底模拆除[3]。此外，在对混凝土结构进行质量控制时，需要对冷缝问题加强防范，区分浇筑顺序和厚度，严格把控浇筑时间，防止混凝土出现冷缝问题。

2.4 钢筋施工

在钢筋加工与安装时，应依据设计方案开展工作，标记钢筋中捆筋和主筋的位置。在实际施工时如果存在预埋件，需要及时对其进行处理，调整钢筋的安装方位、加固钢筋。若想充分提升钢筋安装的强度和质量，可以在侧面增加保护垫块，并检验材料强度。在钢筋制备阶段，由于高桩码头墩台位置不同，因此使用的钢筋及其尺寸具有差异性，需要在施工方案中标记每一位置的钢筋指标，便于后续结合这些数据制备钢筋。在墩台钢筋施工时，建议确保其位置的正确性，同时钢筋表面的平整性和光滑度应满足标准，外部不能出现污迹，保证钢筋接头区域的平滑度。建议通过绑扎或焊接的形式连接钢筋，将模板高度作为标准，始终确保绑扎高度低于该数值。此外，钢筋不能影响桩顶锚固筋和墩台基础之间的连接性，以保证钢筋和墩台能够充分结合，提升工程整体的稳定性。

2.5 质量控制

（1）沉桩技术。沉桩技术是高桩码头墩台施工的最重要部分，若想提升其稳定性，需要预先完成勘察工作，加强施工环境中地质、水文等要素的衔接；对沉桩区域的障碍物进行排查，如果存在则及时清除，避免桩间距不均匀或偏差较大；施工人员需要将浪潮因素和天气状况纳入沉桩施工设计范围，在大风暴天气后借助抛石、回填等工艺对高桩码头墩台结构完成补充，促进沉桩施工的有序进行。

（2）岸坡稳定性。高桩码头施工时，需要确保岸坡的稳定性，避免其结构失稳导致墩台出现偏移情况。建议施工人员分析高桩码头墩台结构和岸坡深度之间的关系，结合地形特征，对分层、分段沉降地质完成挖泥操作，确保高桩码头墩台外部倾斜度与墩台结构相契合，继而提升结构稳定性，减少大浪、海潮问题对码头墩台结构的冲击性，延长码头墩台的使用寿命，收获更多的经济效益。

（3）潮水应对技术。在建设高桩码头时，应在低潮期安装墩台模板和钢筋，接着再开展浇筑混凝土，避免海水长期浸泡对钢筋和模板质量造成影响。同时，在混凝土浇筑前可以使用淡水冲刷施工环境，并在低潮、浪小的时期进行混凝土施工，确保其浇筑工作效率，防止材料在初凝前被海水浸泡，对混凝土质量造成影响[4]。此外，建议施工过程中在岸坡位置增加监测点，实时监督施工流程，采取钻孔灌注桩工艺精准布置监测点，确保施工过程的有序、平稳进行。