敞开式海域悬挑胸墙施工技术

廖金和 中交第三航务工程局有限公司厦门分公司

1.工程概况

阿尔及利亚Bethioua港矿业码头工程位于地中海南岸的阿尔泽海湾内，处敞开式海域。码头主体采用圆桶形沉箱结构，长度360m，设计靠泊能力15万吨级，由54件圆桶形沉箱双排布置形成。本工程码头胸墙的施工具有如下特点：

（1）处敞开式海域、施工海域潮差小。施工区域处敞开式海域，一年之中，冬、春季节为季风期，浪高常在1.0 m以上，最大浪高超过4.0m，平均每月浪高低于1.0m的天数不足10d；夏、秋季节海况稍好，但也常有大浪天气发生。海平面常水位标高为+0.30m，胸墙底标高为+0.80m，胸墙底面与海平面平均距离仅为0.50m左右，且施工海域潮差小，多数情况下，高潮位与低潮位相差仅约0.30m左右，胸墙施工无法乘潮进行。

（2）相邻两沉箱间存在空腔.因沉箱为圆桶形结构，沉箱安装完成后，相邻两沉箱间存在空腔，其上部胸墙结构存在大面积悬挑部分。

2.施工方案

2.1 方案介绍

基于本工程码头胸墙的结构特点及施工环境，码头胸墙施工方案应能良好的解决悬挑部分胸墙模板的固定安装及模板抗浪能力等问题。而预制、安装盖板与现浇结合的施工工艺，良好的解决了上述问题。预制、安装盖板与现浇结合的施工工艺，是将码头胸墙在高度上，划分为两部分：底部一定高度范围内，采用预制、安装钢筋混凝土盖板的形式；盖板以上部分采用现浇形式。此方案的主要优点为：

（1）预制混凝土盖板安装完成后，两沉箱间空腔被封闭，盖板自身即作为现浇部分胸墙的底模，因其自重较大，抗浪能力强，很好地解决了悬挑式胸墙模板安装固定困难和抗浪能力等问题。

（2）盖板安装完成后，胸墙现浇部分起始标高提高，现浇施工作业面与海平面距离加大，胸墙施工作业对波浪适应性增强，在非恶劣天气情况下，均可正常施工，胸墙施工可作业天数可大幅增加。

（3）码头最终线型可通过现浇段进行调整，盖板安装方案不会影响码头外观质量。

2.2 方案设计

（1）盖板尺寸设计。盖板尺寸设计需综合考虑结构安全、盖板安装、设备起重能力等因素。盖板设计长、宽尺寸为15.90m、4.90m，较码头胸墙尺寸略小，利于盖板安装施工；盖板设计厚度应在保证结构自身受力要求的前提下尽量减小，控制盖板自重，以降低盖板吊装施工难度，本工程盖板设计厚度为1.20m，自重约为190T。

（2）预留孔设计。本工程胸墙为悬挑结构，胸墙除靠自重稳定外，还需与沉箱外露钢筋进行锚固，以抵抗波浪浮托力。且码头橡胶护舷的安装位置也在盖板的高度范围内。因此，盖板设计时需在合适位置预留槽口，以满足盖板与沉箱间锚固力需求，及橡胶护舷等码头设施的安装需求。

为满足胸墙锚固力及橡胶护舷安装需求，在预制盖板前端及两侧，预留3处槽口：前端槽口兼顾锚固槽口及橡胶护舷安装槽口，在盖板安装完成后进行现浇施工，护舷安装位置可在现浇施工时进行调整，可保证橡胶护舷的正确安装；两侧预留槽口，在盖板安装完成后与胸墙后侧现浇翼板形成3点式锚固，可满足锚固力要求。盖板底部与沉箱壁接触位置设置梯形凹槽，起抗滑、镶固作用，凹槽深度0.30m，底宽0.80m，较沉箱壁的宽度大0.30m，目的为使得盖板安装时可相对于沉箱壁进行移动，以调整盖板前沿线位置。具体见图1。

3.方案实施

3.1 盖板预制

图1 预制盖板设计图（mm）

盖板使用起重船进行吊运、安装，盖板预制场及堆存场地，应直接设置于起重船作业半径范围内，使得模位置进行调整；码头面标高通过在模板支架平台上，支垫厚薄不一的木板进行调整，最终达到设计要求的前沿线位置及标高。

（2）混凝土浇筑。因盖板安装在沉箱上时，两侧处于悬挑状态，混凝土浇筑过程为使得盖板处于均衡受力状态，宜依照如下顺序进行：浇筑施工由盖板中部开始，而后依次由中央向两侧对称进行浇筑，使盖板上部混凝土在浇筑过程中，对盖板的压载均衡进行。盖板预制完成后，可直接进行吊运、安装；盖板在专用台座上进行预制，盖板底部凹槽通过在台座底板上设置凸台形成，凸台两侧裹附泡沫板或其他柔性材料，目的为减小盖板起吊时与底板的附着力，利于盖板起吊，同时也可防止台座破坏；盖板预制时，提前预埋上部现浇部分施工所需使用到的预埋件、预留孔等。

3.2 盖板起吊、寄存、安装

3.2.1 吊点布置

盖板吊环采用φ35m m圆钢制作，圆钢材质采用SJR 275型钢材（抗拉强度430MPa～580MPa），单根吊环圆钢可承受拉应力最小值为413.5kN。盖板自重约1900kN，取2.5倍安全系数验算，即吊环数量=（1900×2.5）/413.5=11.49，取整为12个。因此，布置4处吊点，每处吊点由3根φ35mm圆钢并排拼接，可满足盖板吊装受力需求。

因盖板形状不规则，吊点布置时，首先需确定盖板重心线位置。盖板重心线需先求出盖板质心，通过盖板质心，且平行于盖板纵、横向轴线的，即为盖板的重心线。吊点沿盖板重心线两侧对称布置。

3.2.2 盖板吊运

盖板吊运及安装使用500 T 级“三航起11”固定拔杆式起重船。盖板理论重量约为190T，因盖板混凝土与预制台座存在粘附力，盖板离开台座时的实际起重吊力将超过190T。盖板起吊应遵循如下操作方法：（1）起吊钢丝绳达到受力状态后，观察4处吊点是否同时受力，未同时受力时，及时进行调整；（2）起吊应缓慢进行，当起重船吊力接近或达到190T时，停钩，观察盖板状态；（3）若盖板未脱离台座底板，继续缓慢起钩，按每增加5T吊力，停钩1min的操作方法，直至盖板成功脱离台座底板。

3.2.3 盖板安装

盖板安装采用500T级起重船，GPS（RTK）定位；考虑到盖板的安装精度难以满足码头前沿线的线型要求，安装时，盖板前沿线可较码头设计前沿线后移5cm～10cm，码头前沿线型通过现浇段进行调整，以保证码头前沿线平顺、美观。

3.3 胸墙现浇部分施工

（1）模板安装。盖板安装完成后，两沉箱间空腔封闭，胸墙现浇施工起始标高由+0.80m提高至+2.00m，施工作业面与常水位距离由0.50m增加至1.70m，非恶劣天气条件下，模板的安装工作均可正常进行。盖板自身即作为现浇部分胸墙的底模，胸墙前后模、侧模，利用盖板预制时已设置的预留孔、预埋件进行安装固定。码头前沿线通过胸墙前

4.建议及改进

预制盖板在正常工况条件下，可视为简支梁结构，其顶部不会承受过大拉应力。但盖板在如：脱离台座瞬间；安装时随起重船上下起伏；安装完成后，未锚固前受大浪冲击等工况条件下，因重力加速度或震动等原因，会使盖板跨中顶部承受的拉应力增大。而盖板跨中因预留护舷安装槽口原因，截面积变小，为结构最薄弱点。在本工程的施工过程，曾因为上述一种或多种因素叠加，造成少数盖板顶部产生裂缝。

因此，盖板模型内力计算时，应充分考虑盖板在施工期全过程可能出现的各类工况条件，盖板顶部跨中薄弱位置的配筋应适当加强，并增加弯起钢筋的配置，以增强结构薄弱位置的抗拉及抗剪切破坏能力，防止裂缝等情况发生。

5.结束语

阿尔及利亚Bethioua港矿业码头胸墙的施工，通过预制、安装盖板与现浇相结合的施工工艺，良好的解决了敞开式海域、大风浪施工环境下，悬挑式胸墙施工的难题。同时也提高了码头胸墙的施工质量及施工进度，获得了良好的社会和经济效益，对类似工程的施工具有一定的借鉴意义。