浅海有限条件下现浇结构施工技术

徐刚强，郭海松，李志旺

（1.民航机场智能建造与工业化工程技术研究中心，天津 300456；2.民航机场建设工程有限公司，天津 300456）

引言

海上现浇结构施工相较于一般陆域项目施工有较大差别，受环境因素影响大，具有显著施工特点，主要体现为作业面空间有限、设施料运输需跨越水域、部分分项施工需要考虑赶潮作业、模板支撑体系设置与拆除困难等，因此在施工组织过程中需要重点考虑作业平台设计、材料运输与周转、赶潮组织、机械设备选择与调配、施工段划分及施工顺序等诸多因素，本文以民航建工承建的神华福建罗源湾电厂新建工程深排项目为载体，总结提炼海上现浇结构施工特点。

1 工程背景

神华福建罗源湾电厂新建工程项目是福建省重点建设项目和国家能源局煤电机组节能升级与改造示范项目，规划建设2 台1 000 MW 超超临界火电机组。罗源湾项目的建设作为福建地区“十四五”开局之年的重点工程，意义重大。项目实施以来，受到业界高度关注，项目实施压力巨大。福建神华罗源湾电厂新建工程位于福建省福州市连江县罗源湾港可门作业区，由神华福建能源有限责任公司投资建设。其中深排工程为电厂配套项目，隶属电厂排水系统。

深排结构位于厂区西侧排洪沟入海口处3#、4#码头的后方，为高桩梁板、挂挡水板结构，用于将电厂排水疏导，其下部为水下填筑连续基床块石带夯，水上钻孔灌注桩，上部结构主要以现浇为主，包括：现浇纵横梁、现浇挡水板、预制一体梁板、现浇浇筑混凝土挡墙。结构示意图如下图1 所示。

图1 深排结构平面布置图及深排构件剖面示意图

图2 工程周边建筑示意图

2 环境因素

2.1 工程周围环境

施工位置位于罗源湾南岸可门作业区3～4#码头腹地，东侧与相邻3#搭接，西侧靠近4#泊位，与4#泊位无连接。深排工程施工搭设有海上施工平台，平台入口位于3#泊位，共有2 条电厂内部道路均可供通行使用。现场情况详见工程周边建筑示意图。

2.2 地表海水水文条件

拟建深排工程施工海域地貌上属浅海地貌,根据《福州港罗源湾港区可门作业区3#泊位工程施工图设计（陆域形成部分）设计说明书》（福建省交通规划设计院，2011 年9 月），罗源湾可门港区属正规半日潮，潮汐形态数F＝0.28。据门边验潮站1977 年8 月～1979 年12 月实测资料统计（潮位基准面为理论深度基准面）。潮位特征值为：

最高潮位：8.05 m（基准面为当地理论最低潮面，下同）；

最低潮位：-0.21 m；

平均高潮位：6.58 m；

平均低潮位：1.60 m；

设计高水位：+6.96 m（高潮累积频率10 %）；

设计低水位：+0.47 m（低潮累积频率90 %）；

2.3 气象情况

厂址所在位置属亚热带，基本无冬，暖热湿润，具有明显的海洋性气候特征。在厂址西北约25 km有罗源气象站。评估厂址区域气象要素特征时，选用罗源气象站资料进行统计分析，观测年限为1956年至今，多年平均大风天数为6 d，最多为1961 年的53 d。结合工程施工周期暂不考虑大风天影响。

3 海上现浇结构施工重难点分析

3.1 赶潮施工

根据水文条件，按照平均潮位计算，平均高潮位6.58 m，平均低潮位1.60 m，项目区域为正规半日潮，即现场每日具备两个施工作业时间段，根据设计要求现浇结构底标高为4.3 m，牛腿焊接、底模支撑安装、底模铺设、下部钢筋安装、模板施工及混凝土浇筑均为赶潮施工工序。施工时充分考虑水面高度及水面标高涨落速度并结合各个工序的施工特点组织施工。

3.2 现浇结构模板支撑设计

现浇结构模板设计重点在于如何设置底模支撑，项目区域平均水深大于40 m，模板及支撑体系工艺选择及实施是现浇结构的顺利实施的重点和难点。

3.3 工序交叉多，空间调配难度大

工程搭设施工作业平台，宽度为10 m，位于现浇结构上方，原有平台在上部结构施工时逐步拆除不能全过程使用，且此过程中涉及预制挂板吊装、现浇段设施料运输等工序。工序交叉多，有限作业面内平台空间合理调配难度大。

3.4 施工作业段划分

受赶潮施工影响，各施工工序在每个施工段施工时尽量保证在一个潮汐内完成，但考虑有限的作业面及成本因素，制约着无法通过调配大量资源完成，因此各施工段大小的划分至关重要。

4 方案设计与选择

本项目原方案为利用原有钢平台进行施工作业，需要施工一跨结构同步拆除一跨钢平台，该方案施工周期长不满足业主要求，同时钢平台会严重超期，租赁费用增加，不利项目成本控制。综合考虑现场实际和各项目标要求，拟采用以下方案：

4.1 施工作业段划分

根据现场运输条件，考虑同三航局施工整体协调因素，纵横梁施工分两个施工阶段，现场配置两套施工班组，配合平台拆除进度同步进行施工。第一阶段：平台拆除初期，材料采用以陆运为主、小船水运为辅相结合，陆上运输及作业平台为我部现有钢平台。采用起重船及履带吊进行材料的吊运，距离钢平台30 m 范围内使用履带吊，超过30 m 部分使用起重船；第二阶段：我部现有钢平台大面积拆除，起重船撤场，现浇结构施工利用深排工程两侧施工平台进行作业。具体两个施工阶段平面划分见图3。

图3 施工阶段施工段划分图

图4 分层施工图

施工段划分：除首个施工段外，每两个横轴范围内的现浇纵横梁为一个施工段。考虑构件尺寸及赶潮施工因素，每个施工段分两次施工，第一次施工为标高4.3 m～6.3 m 范围内现浇纵横梁；第二次施工为标高6.3 m～9.4 m 范围内现浇纵横梁及现浇挡水板。

4.2 模板及支撑体系技术方案设计

1）临时钢牛腿设计

钢牛腿包括预制梁板钢牛腿、纵横梁模板支撑用钢牛腿，预制梁板钢牛腿经加固后兼做纵横梁模板支撑钢牛腿。其中临时钢牛腿采用14 mm 厚的Q235 钢板加工制作，钢牛腿焊接在灌注桩钢护筒上，牛腿顶标高为4.30 m，全部为双面焊焊接，焊接质量同预制梁板钢牛腿。

2）底模支撑设计

底模支撑采用焊接钢牛腿与挂板永久钢牛腿联合，作为底模受力支撑点，模板支撑结构采用32B工字钢搭设在钢牛腿上，横梁设置3 根，间距1 120 mm，纵梁设置2 根，间距1 100 mm，工字钢上铺设150 mm×100 mm 木方，间距200 mm，满铺15 mm 厚竹胶板，竹胶板与木方用铁钉固定。

4.3 赶潮施工组织安排

主要分项施工功效表如表1。

表1 分项施工功效表

经过试验段初步统计，在不考虑拆模板时间情况下，每个施工段用施工周期约12 d。

4.4 钢筋、模板运输方式选择

钢筋、模板集中加工后运至现场，初期主要采用吊车配合起重船安装。现有钢平台拆除进度快于现浇段施工时，采用平板驳配合三航局施工平台进行运输倒料，4.3～6.3 m 处施工先安装横梁钢筋，再安装纵梁钢筋。现浇纵横梁主筋就位后利用灌注桩主筋、预制梁板主筋固定牢固，整体成型。上部钢筋陆上整体成型后吊运安装就位。

5 方案实施

5.1 施工流程图

图5 施工流程图

5.2 主要施工方法

1）作业平台

各施工段作业平台分两次设置，分别在4.3 m和6.3 m 处搭设。4.3 m 处作业平台主梁采用I14#工字钢，4.3 m 处主梁搭设在模板支撑工字钢上，间距1 m；I14#工字钢上搭设脚手管满铺脚手板或钢笆片，6.3 m 处作业平台原理相似。

2）支撑结构预压

在首件施工时对支撑结构进行预压作业，预压施工前布置测量控制点，预压逐级加载，每级加载后均静载3 h，测设支撑结构沉降量并做好记录。测设支撑结构回弹情况，预压结束后根据预压记录对资料进行整理，对数据进行分析，以确定支撑结构整体稳定性。

3）底模铺设压载

采用吊车或起重船吊运材料，模板采用铁钉与木方固定牢固，保证模板平整、牢固，拼缝严密。模板铺设完成及时吊运钢筋压载，防止潮水上涨后对模板体系造成破坏。同时采用粗铁丝将木方与工字钢绑扎牢固。

4）侧模布设与施工

侧模需赶潮作业，按照模板专项方案设置。

5）钢筋、混凝土工程

钢筋混凝土工程利用钢栈桥施工操作平台及临时搭设平台配合施工，钢筋利用端部履带吊进行吊装。混凝土采用地泵方式进行分层浇筑施工，需赶潮作业，钢筋与混凝土作业严禁跨越两次半日潮，避免钢筋锈蚀，其余工艺按照一般工艺施工，不在赘述。

6）模板拆除

侧模拆除为常规工艺，本处重要就底模拆除进行描述。为便于描述根据拆除工艺、使用部位和作用分类，对模板支撑较重构件进行编号。

7）底模及支撑拆除顺序

纵梁牛腿切割→纵梁木方、底模拆除、作业平台拆除→纵梁工字钢3→横梁中部工字钢1 牛腿切割→横梁中部工字钢1 拆除→横梁两侧工字钢2 牛腿切割→横梁木方、底模拆除、作业平台拆除→横梁两侧工字钢2 拆除。

8）拆除设备

运输小船2 艘、手动葫芦8 套。

拆除作业重点：模板支撑体系拆除时，对应施工段已不具备使用大型起重设备条件，整体拆除需使用人工拆除，较重的材料计划使用固定于现浇梁上部的手动葫芦临时垂直吊运，材料直接吊放到下方小型运输船上。在现浇梁施工时预埋拉环，后期拆模使用；现浇横梁内竖向预埋PVC 管2 个，用于起吊横梁中部模板支撑工字钢。

将手动葫芦和预埋拉环可靠连接，一端与工字钢连接。临时钢牛腿与模板支撑I32B 工字钢、作业平台I14#工字钢与模板支撑I32B 工字钢临时焊接固定，拆除时一起吊运，防止临时钢牛腿、I14#工字钢吊运过程滑动和不受控。

9）工字钢1 拆除

利用手动葫芦，经预留孔道吊住工字钢（工字钢与临时牛腿临时焊接），切割临时牛腿，下放临时牛腿一侧手动葫芦，提升预制梁板一侧手动葫芦，受自重影响，工字钢在悬挂状态下自动抽离预制梁板一侧钢牛腿，调整两个手动葫芦，将工字钢调平后下放至下方的小型运输船上，运至下个作业点备用。详见图6 工字钢拆除图。

图6 工字钢拆除图

工字钢2、3、4 拆除：将手动葫芦一端与预埋拉环连接，一端与工字钢连接牢固。下放临时牛腿一端手动葫芦20～30 cm，为木方及底模拆除提供空间，将作业平台工字钢4 与工字钢2、3 临时焊接，利用自重下发工字钢，手动葫芦调整水平度，装卸至下个作业点备用。

6 实施效果

在现场有限作业面条件下，通过多种运输方式相结合、赶潮作业实现作业段流水高效衔接，使现场施工生产有条不紊开展。模板经过专项设计，保证现浇结构分层浇筑质量及施工安全。施工过程中严格控制机械设备、材料投入，加强过程质量验收，完成成本投入控制目标。工程于2022 年3 月31 日全部完工，满足合同工期、安全、质量目标，并顺利通过竣工验收。

7 结语

项目利用现有钢平台、平板船、小型运输船多种运输方式相结合解决作业面狭窄问题。结合半日潮环境因素特点，合理穿插作业平台拆除、模板铺设各项工序，节约时间成本。通过模板支撑体系专项设计、混凝土分段浇筑等技术措施解决海上现浇结构技术领域难点，高效地完成了项目履约，对于浅海有限条件下现浇结构施工具有一定指导意义。