高桩码头150t履带吊构件安装方案的可行性与经济性分析

于渤 李宝闯

摘 要：在印尼维达贝码头有限公司5万吨散货船专用码头工程中，由于该工程受地域条件影响，设备资源匮乏，梁板等预制构件安装采用了150t履带吊安装方案进行施工，通过严谨的受力分析及加强措施确保该方案的安全性，并结合现场实际情况，合理布置施工顺序，解决了各工序之间的相互干扰等问题，在提高了施工效率的同时也降低了施工成本。

关键词：150t履带吊;预制构件安装;受力计算;施工成本

中图分类号：U692           文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2021）03-0046-04

目前国内高桩码头梁板安装施工常采用起重船安装方案，但在海外工程中，时常遇到由于当地设备资源匮乏而导致租赁费用过高，或从国内调遣自有设备所发生的调遣费过高等成本问题。常规履带吊安装工艺存在施工效率低的问题，不适合工期压力大的工程中使用。在印尼维达贝码头有限公司5万吨散货船专用码头工程中通过优化150t履带吊安装方案，解决了施工成本及效率问题。积累了此类施工经验，可以为类似工程提供借鉴。下面结合该工程情况，对此工艺的可行性与经济性进行分析。

1 工程背景

1.1工程概况

印尼维达贝码头有限公司5万吨散货船专用码头工程位于印度尼西亚北马鲁古省哈马黑拉岛中部地区，纬达贝工业园区（东经128度、赤道至北纬0.5度之间）内，距离印尼首都雅加达约2500km。该码头结构形式为高桩梁板式，码头尺寸为216m×28m，码头及引桥基础全部为预制预应力管桩结构，桩径为1.0m与1.2m两种，主体结构包含29个排架，排架中心距为8m。东侧与已建成的5万吨泊位毗邻，并设有1座引桥。码头平面图及典型断面图如下所示：

本工程预制构件数量共475件。其中，预制轨道梁单件重最大37.9t，板单件重最大30.1t，预制靠件单件重24.85t。构件型号及其数量见表1所示。

1.2施工特点、难点

该项目施工所在地域无起重船，无法采用海上安装方案。

预制构件均为非预应力构件，构件尺寸及重量较国内常规预应力构件相比较大，同时相对应的履带吊设备需使用150t方可满足施工，增加了施工难度。

项目工期紧，成本压力大，实际从上部结构开始施工到主体完工仅用时3个月。

2 简述施工方案

2.1施工方法

码头构件安装采用XGC150型履带吊上码头的方式进行施工，根据履带吊行驶路线，安装作业分为两个流水作业面，由东向西推进。

2.1.1第一流水作业面——形成施工通道

以相邻已建成的码头西侧为起点，首先履带吊驻位在老码头，对29排架～27排架内的GDL1（前排轨道梁）、LXL1（前排连系梁）、GDL2（后排轨道梁）、LXL2（后排连系梁）、HL1～HL3以及预制板B2～B3等预制构件进行安装作业。履带吊将沿着LXL1为中心线，以B2和B3板作为施工通道上码头开始作业，对27排架至26排架内的构件进行安装，此时构件运输车辆由东侧驶入。第一流水作业时，重点针对横纵梁及通道区域进行安装，一是为后续现浇梁节点提供作业面，二是尽快形成施工通道，使运输构件可以从西侧进入，为后续现浇板缝提供作业空间。以此类推。具体行驶路线如图3所示：

2.1.2第二流水作业面

在完成第一流水作业面后，履带吊重新退回至码头东侧，并以此为起点，对B1、B4、B5、B6、B7及靠船构件、预制管沟进行安装，安装后即可施工现浇接缝。至此，构件安装工作全部完成。

2.2机械配置

2.2.1安装设备的选择

作为安装设备的履带吊型号选用XGC150型150t履带吊，该型号履带吊在跨距为16m时，吊重为41.4t，满足使用要求。XGC150履带吊整机质量（主吊钩、全配重、基本吊臂）154t，主吊钩质量2.175t，80t吊钩质量1.945t，12m吊臂质量1.65t，考虑主机+全配重+基本臂+12m吊臂+80t吊钩组合，施工时，整机质量为155.42t（含吊钩）具体参数见图5、图6：

2.2.2运输车辆的选择

项目部根据设计说明中的码头设计流动荷载为依据，选用2台40t平板车作为构件运输设备，以上述的各条施工通道作为构件运输通道，将预制场内的构件直接运送至履带吊作业区域。

3 方案可行性分析

3.1方案适用条件

（1）适用于无自有起重船设备地域内的施工项目，节省外租或调遣费用。

（2）适用于横梁整体为预制安装结构，在视为简支梁的情况下受力满足要求。

（3）适用于有可能形成施工通道的码头形式，如本工程中可以借助原码头与自身引桥形成通道，或码头自身两端均有引桥的结构形式。

3.2技术保证措施

（1）通过履带吊性能参数表，确定可安装的范围;同时尽量选用以纵梁为中心的行进路线，使两跨横梁同时受力，以此确定安装行进路线。

（2）要合理分析各种工况，并对梁板构件进行受力验收，结合本工程情况，采用midas civil建模进行计算，整理受力计算情况如表2所示：

（3）上述3、4工况下，预制板结构不满足承载力需求，需要通过钢平台做为加强措施，代替预制板进行受力。钢平台共设3组，每组2个，跨度为8m，位于履带下方，每个钢平台由8根350×175H型钢组合焊接而成，两端使用3cm厚钢板进行垫高，垫高高度高于钢梁的挠度变形，使其在横向排架顶部形成简支结构，支座净距6.4m。形式如下图所示。安装过程中，履带吊须在钢平台上行驶作业，并每次移动设备时，将最后一组钢平台自行吊至最前方，輪流交替前行。

（4）为保证施工效率，由于横梁受力满足要求，所以在安装完成之后，直接安装预制板并安放钢平台，履带吊即可进入下一排架进行施工。需要注意的是为了防止梁体发生倾覆，在横梁安装后，利用安装其他梁的时间，对横梁外伸钢筋进行有效焊接，并且行进路线上的梁节点，要在预制板下进行施工。

3.3工效分析

结合本工程实际数据分析，构件安装开始施工日期为2020年2月28日，结束时间为2020年4月2日，共计34天，累计完成预制构件安装481件，平均每日安装构件数量为14.15件。得出结论如下：

经过优化后的150t履带吊安装方案在无特殊情况下每日施工效率可到20件预制构件。

码头前沿区域，受紧前工序影响较大，该区域的安装效率较低。

过每个结构段伸缩缝时，需要调整钢平台样式，更换尺寸满足该位置排架间距的钢平台，且为确保履带吊在同一水平面行使，需要在钢平台下支垫与预制板厚度相同的钢支座，并与梁体外伸钢筋做有效焊接加固措施。

延长日间作业时长，调整该工序作业人员上下班时间，避免夜间施工，确保在视线较好的条件下进行安装作业，相关准备工作可在夜间进行，为第二天工作提供作业空间。

4 方案经济性分析

结合现场实际情况，与传统海上安装施工方案进行对比，进而对该方案进行经济性分析。

印尼维达贝码头有限公司5万吨散货船专用码头工程及印度尼西亚大部分地区，均无法找到满足工程使用要求的起重船设备，如果计划采用海上安装，则需要借助打桩船。

（1）根据《沿海港口水工建筑工程定额》中可知，若采用起重船进行构件安装，本工程中各预制构件按照构件重量分类所对应的安装效率为：预制梁12.0件/艘班;预制板12.6件/艘班;管沟梁12.0件/艘班;靠件6件/艘班。考虑现场延长日间作业时间，起重船效率几乎与本工程150t履带吊施工实际效率相差无几。然而用打桩船替代起重船后，由于船机工作原理不同，施工效率必定会降低。同时水上安装施工方案施工效率也会受海况影响而存在不确定因素。

（2）结合印尼市场实际情况及本工程实际用工时间，两种方案在考虑施工效率相同的情况，仅机械费用的计算结果如表3所示。

综上分析，150t履带吊安装施工方案较水上安装施工方案相比，存在较大的经济上的优势。

5 结语

在特殊的地域中（如印尼或其他东南亚等国），可采用大型起重设备陆上安装的施工方案，不仅可以有效控制施工成本，同时也可以保证现场生产进度及施工质量。选用该方案时，要求技术人员前期做好可行性分析，通过严谨的受力计算及缜密的生产组织安排方能达到預期的效果。该方案在降低施工成本保证企业利益最大化的同时，也提高了经营市场的竞争力。

参考文献：

[1] JTS/T 276-1-2019，沿海港口水工建筑定额[S].

[2] 郑捷，陈松鹤，林明辉，等.150t履带式起重机作业钢平台设计研究[J].施工技术，2017（S1）：1079-1081.

[3] 成小飞.MIDAS CIVIL在高桩码头承载能力计算分析中的应用[J].山东工业技术，2015.