浅析大藤峡蓄水后库区码头水工施工方法

2023-05-11廖敏广西纳海交通设计咨询有限公司

珠江水运 2023年8期

◎廖敏广西纳海交通设计咨询有限公司

1.引言

大藤峡水利枢纽工程位于珠江流域西江水系黔江河段末端大藤峡峡谷出口处，是流域防洪、流域水资源配置的关键性工程，同时，大藤峡水利枢纽的建设可从根本上改善和提高柳黔江航道的通航条件，显著地降低水运运输成本，对促进腹地经济发展和物资外运具有重要意义，将带动柳黔江港口的建设与发展。

随着粤港澳大湾区建设进程的不断推进，珠三角地区重大交通基础设施建设也需要加快步伐。广西邻近珠三角地区，能提供丰富充足的资源，其中，来宾和梧州拥有丰富的矿建材料，并且大量的矿建材料需要通过水露运输到达珠三角地区。珠三角地区基础设施建设的加快推进给大藤峡库区港口事业带来新的发展契机。

随着大藤峡蓄水，坝前水位常年维持在61m，大藤峡库区水深将达到约20m，对于传统的现浇混凝土框架码头，施工水位以下现浇混凝土施工难度很大，且洪水期水位暴涨暴落，施工水位以下的水位持续时间较短、存在不确定性，在施工水位以下采用传统钢筋混凝土系梁，导致浇筑混凝土结构的施工组织难度较大，且由于水位的不确定性导致施工存在安全隐患，质量无法保证，极大的增加了施工的难度和施工组织措施费用。

本文以大藤峡库区某码头项目为例，在大藤峡蓄水以后，对较高施工水位以下的码头框架施工进行分析。

2.项目概况

该项目位于来宾港武宣港区、武宣大桥下游约13.1km的黔江右岸处，上距石龙三江口约60.8km，下距在建大藤峡水利枢纽约49.4km。项目建设规模为：新建1个3000吨级散货泊位，设计年通过能力150万吨，年吞吐量130万吨。

3.设计水位

码头设计高水位：61.34m（10年一遇）；

设计低水位：47.90m（规划Ⅱ级航道最低通航水位）；

施工水位：61.34m。

4.工程地质

拟建项目区场地表层大部分为第四系覆盖，下伏基岩为石炭系中统大埔组白云岩、灰岩。根据岸坡底部一带基岩出露地质测绘成果，岩石呈中厚～厚层构造，岩层产状313°∠40°；主要发育两组节理裂隙，产状为L1：145°∠42°，L2：23°∠87°；岩体表面可见特征明显的溶蚀现象，局部地段节理裂隙发育密集，呈破裂状结构。

参考区域地质调查报告资料及前期勘察资料，根据现场地质调查及钻探揭露，场地内揭示的地表覆盖层主要为第四系(Q4)素填土、冲积粉质黏土，残积黏土，下伏基岩为石炭系中统大埔组（C2d）白云岩。

场地内分布的岩土层，黏土③为中等压缩性，可作为陆域区办公楼等附属建筑的天然地基基础持力层；中风化白云岩④2可作为码头桩端持力层。黏土③厚度大，且地基压缩层范围内全部由该层组成，当单体建筑地基持力层均为黏土③时，可按均匀地基考虑。中风化白云岩④2为坚硬岩，抗变形能力强，厚度大，但由于局部段落分布破裂结构岩层（体），码头桩基础均以白云岩④2层作为桩端持力层时，属较均匀地基。

5.建设方案

5.1 总平面布置

本项目布置1个3000吨级散货泊位，码头长度115m，码头前沿装船作业采用移动式装船机。码头陆域前沿线的走向与码头前沿线走向一致，大致呈N-S（北-南）走向，后方陆域纵深321.3～328.9m，港区总面积56.08亩。码头上游侧与已建护岸相接，下游侧设长度不小于20m护岸。码头前沿设计顶高程为62.74m。本项目货种为散货，后方集疏运均通过公路运输解决。

陆域平面布置总体分为两个功能分区：码头生产区及生产生活辅助区。堆场生产区根据陆域纵深和货种要求，泊位后方纵深方向布置1列2排堆场。生产辅助区位于码头堆场后方，生产辅助区西侧设有办公楼（3F）、供水调节站、变电所等设施；生产辅助区东侧与西侧以绿化带隔开，设有含油污水处理站、生活污水处理站、流动机械冲洗场、材料库、候工房等设施。具体布置详见图1。

图1 码头总平面布置图

根据《河港总体设计规范》（JTS166－2020），回旋水域沿水流方向的长度不宜小于船长的2.5倍，沿垂直水流方向的宽度不宜小于船长的1.5倍。

根据船型尺度，船长取90m，经计算，码头回旋水域沿水流方向的长度不小于225m，垂直水流方向的宽度取135m，回旋水域布置在泊位正前方。码头前沿停泊水域不占用主航道，和主航道通过港内连接水域连接。

5.2 装卸工艺方案

散货：码头前沿装船作业采用移动式装船机，堆场归堆、取料及卸车由装载机完成。

工艺流程如下：散货（出口）：

货主汽车→堆场→装载机→皮带机→移动式装船机→船。

货主汽车→皮带机→移动式装船机→船。

5.3 水工建筑物

水工结构采用现浇高桩梁板式结构方案，码头平台前沿顶高64.88m，港池底高程42.50 m。码头平台总长115.00 m，前沿作业平台宽度26.00m。码头平台分为3个结构段，结构段长度依次为41.39m、32.18m、41.39m，上、下游引桥宽均为23.6m。结构缝宽 20mm，悬挑连接。

码头前沿作业平台共包含14榀排架，排架间距9.00m，分缝处排架间距5.20m，共布置42根冲孔灌注桩。每榀排架布置三根桩，桩距10.5m，前排桩为直径1.80m的冲孔灌注桩，钢护筒采用Φ2.00m厚20mm规格；后两排桩为直径1.60m的冲孔灌注桩，钢护筒采用Φ1.80m厚20mm规格。桩底进入完整中风化岩（微风化岩）的深度不小于3倍桩径。

桩顶上部结构为现浇C30钢筋砼横梁、纵梁和面板。横梁为倒T型梁，总高2.80m，腹板宽0.80m，翼缘宽2.40m，翼缘厚度为1.20m；纵梁截面尺寸为：宽×高=0.60m×1.60m，轨道梁截面尺寸为：宽× 高=0.80m×2.60m；面板厚0.50m，磨耗层0.05～0.18m；分别在高程50.98m、56.98m处设置Φ1.50m厚20mm规格的横纵向钢连系梁；靠船构件采用Φ1.00m厚18mm规格的钢结构，在前排高程48.98m、52.48m、55.48m、58.48m和61.48m布置系船柱的位置隔跨设置Φ800厚16mm钢连系梁用于安装系船柱。

5.4 施工方案

①码头工程。水工采用现浇高桩梁板式结构方案，考虑施工进度安排，搭设钢平台进行冲孔灌注桩的施工，现浇面层板等采用Q355及以上等级材质并采用热浸镀锌表面处理工艺的碗扣式钢管脚手架、承插型盘扣式钢管支撑架、钢管柱梁式支架、移动模架等施工。

②陆域形成。陆上开挖方量大于陆域回填方量，利用岸上开挖土方进行回填，分层填筑，采用重型压路机压实。剩余运至6km外弃土场。

③护坡施工。护岸采用斜坡式结构，分为陆上、水上两部分。护岸坡脚处局部需进行岩石开挖，岩石采用液压破碎。护岸陆上边坡土方开挖采用2m3挖掘机开挖，水下采用1m3铲斗挖泥船开挖，达到设计护岸坡比后进行护面结构施工。

护岸采用斜坡式结构，局部需进行岩石液压破碎，护岸根据地形情况对岸坡进行削坡或回填，达到设计护岸坡比后，高程53.50m以上陆上铺设2层土工布、0.40m的级配碎石倒滤层、0.15m厚的砼护面；高程53.50m以下水上抛填0.60m的级配碎石倒滤层、0.20m的二片石垫层、1.00m厚的块石护面。护脚块石采用100～200kg块石。

图2 码头结构断面图

6.大藤峡蓄水之后码头水工施工存在的问题

大藤峡蓄水之后，坝前水位常年维持在61米。若该项目在施工水位61.34m以下梁系结构和靠船构件全部采用现浇混凝土结构，则施工难度极大，仅在每年的5～8月份洪水期大藤峡清库容时水位下降时方可浇筑，但是洪水期水位受洪水的影响随时会有上涨的可能，水位存在极大的不确定性，导致浇筑混凝土结构的施工组织难度较大，且由于水位的不确定性导致施工存在安全隐患，质量无法保证，极大的增加了施工的难度和施工组织措施费用。

7.解决对策

在施工水位以下的系梁结构和靠船构件采用钢制结构就能有效解决该问题。钢构系梁可以在施工前将预制构件制作后，待水位降到施工水位以下的合适位置，将预制钢构系梁起吊至指定位置焊接，然后涂上防腐材料即可，能在短时内完成下部钢结构的安装，既能控制施工周期，又能有效保证施工质量。因此，在施工水位以下采用钢构系梁替代传统的混凝土系梁，能有效解决码头施工水位以下的梁系结构施工问题。

同时在制作安装钢结构的过程中要注意以下事项：

（1）钢材的品种、型号、规格和质量必须符合设计要求和规范规定。

（2）钢构件制作质量必须符合设计要求和规范规定。由于运输、堆放和吊运造成的构件变形必须矫正，达到设计要求。钢构件制作允许偏差应符合表1要求。

表1 钢构件制作允许偏差表

（3）钢护筒筒身焊缝采用对接焊缝，焊接要求遵照《码头结构设计规范》（JTS 167-2018）规定执行。钢护筒管节长度应尽量加大，不得小于1.5m，每根管节只准有一条纵向焊缝，相邻管节的纵向焊缝必须错开90°。

（4）钢构件现场焊接可采用电弧焊，并按分段或跳焊方式多层多道进行，所有焊缝外观应符合表2要求。

表2 焊缝外观质量标准表

（5）钢结构安装时相邻管节的焊缝必须错开1/8周长以上。管节对口拼接时，如管端的椭圆度较大，可采用夹具和楔子等辅助工具校正，相邻管节对口的板边高差Δ应符合：δ≤20mm时，Δ不超过2mm；δ＞20mm时，Δ不超过δ/10，且不大于3mm。焊缝坡口形式应满足设计和相关规范的要求。

（6）焊缝质量等级要求达到二级。焊缝外观检查合格后，应进行焊缝无损探伤的检测。焊缝无损探伤的方法、数量、部位和质量应满足设计和现行规范的要求。

（7）为了延缓钢构件腐蚀速度，在钢结构表面涂环氧沥青进行涂层保护。要求码头平台钢护筒及钢纵、横撑、钢靠船构件涂层前应将表面的铁锈、氧化层、油污、水气及杂物清理干净，除锈等级达到Sa2.5。钢护筒及钢纵、横撑、钢靠船构件表面涂环氧沥青漆（底层+面层），成膜厚度不小于350μm。钢结构防腐满足《码头结构设计规范》（JTS 167-2018）的要求。

（8）在钢护筒及钢纵、横撑运输吊运过程中，涂层有破损时，应及时修补，修补时采用的涂料应与原涂层材料相同或配套。