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1、码头结构加固改造工程关键施工工艺探讨 镇江市兴华工程建设监理有限责任公司张定云 摘要 本文通过在某港口码头结构加固改造工程实施过程中的体验，描述了此工程规模、类型及 其施工难点，重点分析了工程实施中的关键工艺。本码头结构加固改造工程是交通部在长 江上的第一个试点项目，希望能为以后长江万吨级泊位码头改造成5 万吨以上的码头泊位 有所启发。 关键词 码头结构加固改造关键施工工艺 长江某港口港区一期工程4-5#泊位码头原设计为万吨级泊位，高桩梁板结构，于1985 年建成投产。码头平台总长为369m ，其中 4#泊位码头长 182m 、5#泊位码头长 187m ，码头总 宽度 28m ，其中码头宽14
2、.5m，平台宽 13.5m。码头排架间距12m ，平台排架间距10m ，基桩 为1200mm 钢管桩。上世纪90 年代后期 4-5#泊位码头通过技术改造、增配设备，原万吨级 泊位改造为 3 万吨级泊位。 为保证港口安全，适应江海、河海中转吞吐量快速增长和到港海轮大型化发展的需要， 缓解码头基础设施能力不足的矛盾，2007年初业主决定对港区2-5#泊位码头结构进行加固改 造，以适应停靠 7 万吨级船舶的需要， 2007年底得到交通部水运司核准。 一、工程规模与结构型式 本次结构加固改造范围为4-5号泊位码头，L=360.6m,利用原结构改建 8 个系靠泊点（新 建桩帽节点），包括拆除 8 榀原排
3、架结构江端部分及其左右各一跨前沿结构（前边梁、下层系 靠船梁） 、在该 8 榀原排架结构江端增设桩基，每榀排架增设4 根900mm 的钢管桩（两对叉 桩，桩长 51-53m） ， 上部浇筑节点与原排架结合成新的排架结构，设置 1500KN系船柱和 1250H 两鼓一板鼓型橡胶护舷；拆除16 根前边梁、 16 根下层系靠船梁并进行重建恢复；拆除本次 改造范围内 60 根原轨道梁及钢轨，重新预制安装 60 根预应力轨道梁和两根通长356.19mQU80 钢轨，并设置防风、锚定、顶升设施；拆除轨道两侧各一跨面板并重建恢复（共240 块） ；码 头面原面层凿除，新建码头面设置坡度，码头前沿设电缆槽，江
4、侧、岸侧布设两条排水明沟， 新建 6 个沉煤池以及结构修复；码头前沿水域浚深至-12.50m，并按 1：3 向岸侧削坡。 二、工程施工的难点 老码头结构加固改造比新建码头复杂，主要难点有： 构件拆除危险性较大；构件拆除要干净、彻底，不伤及不拆除的构件； 桩基施工对打桩船和测量控制的要求高； 桩帽施工受水位限制大； 码头面层混凝土浇筑时新老混凝土收缩裂缝控制难度大； 码头面下岸坡削坡挖泥难度大。 三、工程实施中的关键工艺 1、构件拆除工艺 构件拆除是首先进行的项目，设计要求构件拆除不能损伤不拆除的老构件。如用风镐凿 除，危险性大，振动大，对不拆除的老构件损伤大，工期长，施工产生的碎片多，粉尘多，
5、 污染环境。经多方案比较，典型切割试验，设计同意选用构件整体切割，60t 浮吊或 25t 吊 车整体起吊装车（船）外运，节点人工凿除的施工工艺。梁板构件整体切割采用无振动直线 切割，切割设备为液压金刚石链锯和墙锯，设备轻便、高效、无粉尘、无振动、灵活，能切 割钢筋含量 1% 的普通混凝土构件，适应不规则构件、大面积及大体积构件切割，安全可靠。 本工程 8 个排架桩帽、 16 根前边梁、 16 根系靠船梁、 60 根轨道梁及横梁节点用 DS-WS15 液压金刚石链锯切割， 链条直径 11mm ， ， 切割效率 0.7-1.5/h 。 60t 浮吊整体起吊装车外运。 本工程 240 块面板用 D-
6、LP32/DS-TS32 液压墙锯切割， 锯片最大直径 1.6m，最大切割深度 73cm ，切割效率 3-6 /h 。25t 吊车整体起吊装车外运。 本工程面层混凝土拆除采用小型液压破碎机进行凿除。 拆除工艺和设备先进，进度较快，对老构件的损伤较少，拆除效果满足了设计要求。 图 1 液压金刚石链锯切割前边梁 图 2 液压金刚石墙锯切割面板 图 3 液压金刚石链锯切割桩帽 图 4 桩帽整体拆除 2、码头桩基施工工艺 桩基工程是本工程的关键项目之一，本工程改造的 8 个靠泊点打入桩共32 根钢管桩， 制 桩、运桩和打桩三个环节是关键点。 钢管桩制作：委托专业厂家制作，成品桩制作工艺、尺寸规格、焊接
7、质量满足设计要求， 成品桩出运规范合理。 沉桩设备 : 本工程 32 根900mm L=51-53m ，斜度 3.5 ：1 和 8：1 钢管桩须伸进码头排架 5m施打，因此打桩船必须桩架高、外伸龙口5m ，选用桩架高 86m ，外伸龙口 6m的三航奔腾 1 号打桩船，性能及尺度满足本工程须伸进码头排架5m进行沉桩的特殊要求。 沉桩测量控制：因设计不知原桩基偏位，未提供桩位准确坐标，经与设计现场会商，沉 桩桩位根据现场实测的原排架桩位偏位用经纬仪结合拉尺量距离进行控制，标高打到原桩顶 标高停锤。沉桩于 2007年 12 月 23日开始，2007年 12月 26 日全部结束， 共沉钢管桩 32 根
8、。 大应变动测 1 根，沉桩标高、斜度、承载力满足设计要求。 图 5 施打 53#靠泊点钢管桩 图 6 已打好的 58#靠泊点桩位 3、码头上部结构施工工艺 桩帽施工 桩帽施工是本工程的关键节点之一，为保证桩帽混凝土浇筑质量， 桩帽模板及支架强度、 刚度、稳定性必须符合规范要求，才能保证砼结构的几何尺寸。 由于新增靠泊点桩帽施工荷载较大，靠泊点桩帽底标高+0.8m（黄海基面）较低，受施 工水位影响，施工原方案采用钢梁和上承式钢桁架夹桩、现浇桩帽的荷载主要由钢横梁上的 吊带悬吊纵向夹桩槽钢承受。经监理方验算，桩帽混凝土一次浇筑，全部荷载全靠设在原码 头纵梁上的受力支点承受，上承式钢桁架刚度不够，
9、悬挑部分的挠度偏大，有很大的安全风 险，要求承包人在施工方案中增加横向夹桩槽钢与纵向夹桩槽钢组成整体平面刚架共同承受 桩帽荷载，桩帽模板一次装设，混凝土分二次浇筑，减少40% 桩帽荷载，减轻设在原码头纵 梁上的受力支点承受的荷载。承包人接受了监理方的审查意见，修改了施工方案，消除了不 安全因素，提高了施工安全度，同时加快了施工进度，避免下道工序施工受水位的影响。 图 7 桩帽施工 桩帽底模板铺设、钢筋绑扎、立模、预埋件、浇注砼每个环节要严格按设计要求施工， 特别是对桩帽桩芯排水、模板铺设及加固、钢筋绑扎、砼浇注顺序与质量等重点环节进行严 格检查，同时要求保证模板拼缝密实。由于桩帽浇筑受水位影响
10、较大，严格控制现场浇筑时 间，要求桩帽浇筑在最低水位时段进行，采取一切措施，保证桩帽隐蔽工程及外观质量。 桩帽砼使用商品砼， 配合比的执行总体良好，砼试块的留置、强度评定等符合有关规定， 经监理见证试块、平行检测，本工程砼结构强度满足设计要求。 砼保护层采用预制垫块控制，经第三方复检，本工程各构件的砼保护层控制满足要求。 构件预制与安装 本工程预制构件全部在预制构件厂制作。预制梁系采用整合钢模板浇筑工艺，前期预制 构件的沙线、气孔、粘模等缺陷比较明显，通过调整水灰比、控制坍落度、改变拆模时间、 改进振捣工艺、更换脱模剂等措施有效避免了上述缺陷的再现，后续制作的构件表面缺陷基 本消除，构件线条顺
11、直、棱角分明、砼表面光洁。预制的梁板经第三方复检, 主体尺寸规格、 表观质量及内在强度、保护层厚度满足设计要求，总体质量较好。 构件安装直接影响上部面层的施工质量，构件出运过程中做好构件成品保护，防止边角 破损。安装前检查轴线放样和标高抄平落实情况，确保支承面砂浆饱满、接触严密，构件吊 装准确到位，外伸钢筋焊接方式、焊接数量、焊接质量满足设计要求，监理按频率对焊接件 抽检合格，构件安装总体线条顺直整齐，外观质量较好。 面层施工 码头、平台面层施工面积大、钢筋绑扎密度高、预埋件多，同时又是码头的面子工程， 因此也成为上部结构质量控制的重点。为了确保码头面层施工质量， 先在平台进行典型施工， 总结
12、施工经验及参数后进行大面积施工。在典型施工段曾出现表面砼干缩裂缝的现象，监理 及时通知承包人暂停施工，从施工工艺、原材料、砼配合比、养护等各方面认真分析原因， 督促承包人加强现场管理，要求现场施工班组提高振捣、磨面收光质量，用土工布覆盖并潮 湿养护。在后续平台面层混凝土大面积施工中基本避免了表面砼干缩裂缝的现象，保证了面 层混凝土外观质量。 4、岸坡削坡挖泥工艺 码头面下岸坡削坡挖泥难度很大，经多种方法试挖比较，码头前平台下水深超过6m 的部 分利用拆除部分平台面板后的空挡用吊车配抓斗挖泥，水深6m 以下的水下削坡使用水陆两 栖挖泥船分区进行开挖效果较好；水上后沿挡墙下12m范围采用陆上机械挖
13、泥、整平；岸坡 削坡挖泥以标高控制，经第三方水下测量检测，标高和坡比基本符合设计要求。 图 8 水陆两栖挖泥船 四、结语 随着长江口深水航道治理工程完成，5-7 万吨级海轮已能进入长江南京以下各港口装卸 货物，但长江南京以下各港口码头泊位大多只能停靠3 万吨以下船舶，新建能靠5 万吨以上 船舶的码头投资大且深水岸线已很少，在此情况下，走老码头结构加固改造是一条增大码头 靠泊能力的可行之路。本项目4-5#泊位码头结构加固改造工程是交通部在长江上的第一个试 点项目，为长江万吨级泊位码头改造成5 万吨以上的码头泊位积累了以下经验： 1、对桩基为钢管桩、使用年限在30 年以下、经检测结构基本完好的码头
14、进行改造是可行 的。 2、码头老构件拆除采用液压链锯和墙锯切割工艺是成功的，设备先进，进度较快，对老构 件的损伤较少，拆除效果满足设计要求，在技术层面上值得推广。 3、本工程由于新增系靠泊点桩帽施工荷载较大（200t ） ，桩帽底标高 +0.8m（黄海基面）， 在本地区低于黄海基面 +0.8m 的施工水位只有1 月份才有，桩帽施工期很紧，如不能在1 月 份将 8 个系靠泊点桩帽全部完成，上部结构改造就不能全部进行，施工要跨两个枯水期，工 程不能如期完工，将会给业主带来很大的损失。因此，施工采用钢梁和上承式钢桁架夹桩、 桩帽模板一次装设、混凝土分二次浇筑的施工工艺，现浇桩帽的荷载主要由钢横梁上的吊带 悬吊纵横向夹桩槽钢组成的整体平面刚架承受，实践证明是安全可靠的，8 个系靠泊点桩帽 如期完成，避免了施工水位对施工进度的影响，上部结构改造得以顺利进行。这种施工工艺 是不得以才用的，如施工单位有潜水员配合夹桩、装拆模板，施工安排紧凑，还是采用常规 水工夹桩、装拆模板工艺为好，既安全可靠还可能降低造价。 4、码头面下岸坡削坡挖泥难度很大，水深6m 以下的水下削坡使用水陆两栖挖泥船分区进 行开挖效果较好，但要控制好标高，避免超挖。 5、本文所述，仅为一己之见，仅供探讨，不妥之处，欢迎赐教。