旧码头圆筒结构拆除施工关键技术研究

张子昊

（中交城市投资控股有限公司，广东广州10310）

1 前言

近十几年来，水运行业进入了高速发展的时代。码头作为水运中必不可少的关键转运设施，也得到了大规模的建设。在建设期间，对某些区位较好、但年代较旧且结构有部分损坏的旧码头进行升级改造，是势在必行的工作[1-2]。然而根据近些年码头工程界的施工经验，拆除旧码头往往是施工过程中的难点[3-4]。其主要原因不外乎旧码头资料的缺失，拆除过程中受风、浪、水流、潮汐等多自然因素影响导致施工环境复杂[5]。本文拟基于广州南沙国际邮轮码头工程，分析本工程旧码头圆筒结构拆除中根据工程实际条件所运用的施工方法。

2 工程概况

2.1 现场情况

广州南沙国际邮轮码头工程位于广州市南沙开发区东部，虎门大桥下游620～1 390 m范围内，建设1个10万GT邮轮泊位和1个22.5万GT邮轮泊位及相关配套设施，结合广州港进出航道实际情况，近期港池和进港支航道按照10万GT邮轮设计疏浚，岸线总长770 m，邮轮码头年设计通过能力75万人次。

旧码头拆除的施工平面布置如图1所示，由图1可见，本文讨论的大圆筒结构主要是码头下游端30 m处和靠近上游端270.2 m处，据统计，共计31组大圆筒结构。根据已有工程资料，圆筒结构为无底圆筒，圆筒直径约12 m，壁厚30 cm，每段圆筒分上下4节，如图2所示。除B节圆筒高4.5 m外，其它节的圆筒高6 m，B型圆筒重124 t，其余圆筒重166 t。

图1 施工平面示意图

2.2 施工重难点分析

本次大圆筒结构拆除施工，主要的重难点存在以下几点：①上游端270.2 m处的圆筒拆除在广州市南沙区游艇俱乐部游艇码头防波堤外，该位置圆筒紧靠游艇会防波堤，难以开挖、拆除，开挖及拆除对防波堤结构可能有影响。②在下游端客运码头范围内的土方开挖及大圆筒拆除施工对客运码头结构可能有影响。③上游相邻码头为正在营运的广州市南沙区游艇俱乐部游艇码头，下游相邻码头为营运的广州南沙客运码头。位处水上交通繁忙通道，过往船舶多。

3 施工方法

本项圆筒结构拆除施工工艺，主要包括：陆上开挖、水上开挖、圆筒构件拆除及砼方桩拆除。

3.1 陆上开挖

圆筒结构段陆上开挖第一层时首先按1∶2边坡开挖出胸墙底部，炮机将胸墙凿除。然后用挖掘机将第一层标高清理至+4.0作为旋喷桩施工的作业面标高。第二层开挖采用PC220长臂挖掘机1∶2放坡开挖砂层至-3.0 m。

图2 码头圆筒结构断面示意图

3.2 水上开挖

在陆上开挖至-3.0 m标高后，后续开挖施工基本为水上开挖施工，包括圆筒前后开挖及圆筒内开挖。圆筒结构在起吊前需将圆筒需切割部分前、后10 m范围的多余覆土清理干净，因此圆筒前后按照1.5 m一层进行圆筒前后开挖，待圆筒前后同一层1.5 m厚覆土全部清理完成后，进行下一层覆土开挖，拆除D节时圆筒开挖底标高为-4.8 m，拆除C节圆筒开挖到-12.0 m。

圆筒内砂采用75 kw抽砂泵船进行圆筒内抽砂，抽砂时应注意对圆筒四周水深的测量，确保筒内泥面均匀降低，避免不均匀土压力对圆筒的侧压力，造成圆筒倾斜。

而针对施工重难点①，为避免该段土层开挖及圆筒拆除造成防波堤底抛石棱体及土层滑动，拟对圆筒后方的土体进行施打钢管排桩及旋喷桩加固。由于先进行排桩施工后拆除圆筒，钢管排桩与圆筒间距离过窄，无法采用抓斗船清除，采用潜水抽砂泵进行泥砂的清除。清除完成后由潜水员对水下情况进行检查，对于个别圆筒与钢管排桩紧贴，无法用抽砂泵清除干净的则采用水下高压水枪将泥沙冲散。

针对施工重难点②，为确保南沙客运港码头的安全，拟对该段圆筒后方的土体进行旋喷桩加固后，再对其中圆筒进行起吊及水下切割拆除部分上层圆筒至-3.0 m，待本工程码头结构施工完成后，在圆筒后方回填块石并安放实心方块以形成码头面的同时保证此段圆筒结构的稳定。

3.3 圆筒构件拆除

圆筒构件拆除根据圆筒开挖的情况，开挖完成一段后即进行该段的构件拆除，圆筒吊装拟采用600 t起重船进行吊拆施工，具体的拆除工艺流程如图3所示。

图3 圆筒拆除工艺流程示意图

圆筒段拆除分为1节圆筒切割和2节圆筒切割两种，其中上游端270.2 m处有7个圆筒需进行2节圆筒拆除（C、D节），其他均进行1节圆筒（D节）拆除。

第一节（D节）圆筒的起吊流程为：圆筒内开挖砂完成→圆筒外开挖至-4.8 m→潜水员水下清出吊孔→起重船定位→潜水员挂钢梢→挂钢丝绳→水下切割螺栓→起吊。为保证拆除后结构不发生倾覆，拆除前首先要将起重船将待吊圆筒吊住。起重船开到起重指定区域并用锚铤布好锚，岸上每50 m布设一个地锚。同时起重船绞缆移动到待吊物附近。潜水员下水，圆筒内外各一人，待插销移动到吊孔附近时外面潜水员将插销插入吊孔内由里面潜水员套上吊索并插上保险销，按照此方法依次将个吊孔装好，并给圆筒挂吊具确保钢丝绳稍微受力（防止圆筒割完螺栓突然倾滑）。进过前期探摸，吊孔位置与圆筒中部，总共有4个呈对称型布置，目前已用混凝土封住。

为尽量减少水下混凝土切割工作量的原则，第二节圆筒（C节）拆除分为3种情况进行处理：第一种情况：圆筒分节处在-10.5 m以上，暂定按照-10.5 m标高水下切割。

第二种情况：圆筒分节处在-10.5 m以下超过2 m以上的，暂定按照-10.5 m标高水下切割。

第三种情况：圆筒分节处在-10.5 m以下且不超过2 m的，暂定按照不在-10.5 m切割圆筒混凝土，直接在分节处吊拆C节圆筒方案处理。

针对第一、二种情况，第一节圆筒起吊之后，需在-10.5 m处水下切割，再将该节圆筒起吊拆除，其流程为：圆筒内外开挖至-12 m→200 t驳船就位（放置切割机）→安装水下导向架→潜水员挂金刚石绳→水下切割混凝土→潜水员插插梢→起吊。

而针对第三种情况，第一节圆筒起吊之后，将C节圆筒起吊拆除，其流程为：圆筒内外开挖至分节处以下1 m→潜水员水下电弧切割法兰螺栓（或直接拔除）→潜水员插插梢→起吊。

3.4 砼方桩拆除

砼方桩采用600 t起重船吊90 kW振动锤振动并起吊拨除的方式拆除。由于陆上开挖至-3.0 m，-3.0 m以下采用水上挖掘机进行开挖至-10.0 m，尽量减少桩侧摩阻力。

拔桩时，600 t起重船定位，将钢套筒套在方桩顶部，振动锤夹住钢套筒顶部耳朵，潜水吊下水用2条（打双成4根）Φ36纤维芯钢丝绳（尾端带双扣的8股头吊索）绑扎在砼方桩上+0.0标高位置，绑扎时缠绕2圈，并用卡环锁定，在方桩4个角垫一层土工布（保护钢丝绳被角割裂），一条钢丝绳挂在主钩，一条钢丝绳挂副钩，然后起重船调整船位，确保让吊钩与桩身同处一直线上，并调整主副钩高度，确保4条钢丝绳同时紧绷受力。起重船慢慢起钩并保持振动锤振动，如没有发生钢丝绳滑动，起重船继续慢慢起吊，每当起重船加大10 t吊力时，起重船都要停止起钩，等待10 min后再起钩1次，直至完全拨起砼方桩止。特别需要注意的是，拔桩时有可能会出现断桩，为保证船舶的稳定性，船舶起重力确保2倍以上安全系数。

4 施工质量保障措施

为保障圆筒结构拆除施工顺利进行且施工的质量与进度在可控范围之内，施工过程中应注意以下几点：①圆筒拆除，按照规范及设计要求严禁存在浅点。②岸坡开挖范围及坡度应满足设计要求。③岸坡水下开挖断面的平均轮廊线不得小于设计断面。④岸坡坡面应平整、稳定，不得有贴坡。⑤岸坡开挖的允许偏差、检验数量和方法应符合表1的规定。

5 结语

本文通过工程实例分析，明确了在码头圆筒结构拆除施工准备过程中，需要结合掌握的工程资料，制定严格的作业指导方案。而在现场施工过程中，需加强水下探摸作业，并且加强现场管控。因本工程圆筒具有分上下4节的结构特点，从而制定了针对性的专项施工方案，采用水下切割的作业方式，仅拆除影响后续码头建设的部分，从而避免了不必要的工作量，降低了旧码头圆筒结构拆除的预算成本。本文介绍的针对圆筒特殊结构的拆除施工方法，可为日后其他旧码头拆除施工提供可行的指导思路。

表1 岸坡开挖允许偏差、检验数量和方法