阮海波

（中交一航局第二工程有限公司，山東 青島 266071）

青島港董家口40萬(wàn)t礦石碼頭位于青島膠南泊里鎮(zhèn)董家口港區(qū)，是青島市實(shí)現(xiàn)“藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)”發(fā)展戰(zhàn)略和打造國(guó)家大宗散貨集散中心的重點(diǎn)工程，是我國(guó)建成的第一座40萬(wàn)噸級(jí)礦石接卸泊位，設(shè)計(jì)年通過(guò)能力為1 500萬(wàn)t。工程的建成投產(chǎn)奠定了青島港國(guó)際礦石中轉(zhuǎn)港地位，對(duì)抑制鐵礦石價(jià)格，降低鋼鐵成本，推動(dòng)我國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展起到了積極作用。

本工程分碼頭和引橋兩部分，碼頭平臺(tái)長(zhǎng)510 m，寬40 m，前沿水深-25.0 m（當(dāng)?shù)乩碚摮备呋鶞?zhǔn)面，下同），頂面高程+13.5 m，采用沉箱重力式結(jié)構(gòu)，由15個(gè)6 000 t橢圓形孤立墩沉箱組成，上部安裝168榀后張預(yù)應(yīng)力聯(lián)系梁形成碼頭平臺(tái)；引橋長(zhǎng)458 m，橋面寬20 m，橋跨（37+64×6+37） m，基礎(chǔ)由6個(gè)樁基墩臺(tái)和一個(gè)圓形沉箱墩臺(tái)組成，上部采用三向現(xiàn)澆后張預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)。

1 施工條件

與常規(guī)順岸碼頭相比，本工程施工難度大：1）工程地處外海，無(wú)任何掩護(hù)，通過(guò)波浪物理模型試驗(yàn)，碼頭前沿設(shè)計(jì)波高H1%=8.55 m，受南風(fēng)影響極大，水深、流急，海況復(fù)雜惡劣；2）工期緊，總工期只有10個(gè)月，各項(xiàng)節(jié)點(diǎn)工期明確；3）本工程為董家口港區(qū)規(guī)劃建設(shè)的首個(gè)工程，開(kāi)工時(shí)無(wú)施工通道、預(yù)制場(chǎng)地、水電接口，周邊養(yǎng)殖干擾大。

2 工藝流程

工藝流程為基槽挖泥→基床拋石→基床夯實(shí)→基床整平→沉箱預(yù)制安裝→箱內(nèi)回填→沉箱蓋板安裝→現(xiàn)澆蓋板接縫→現(xiàn)澆支座梁及靠船塊體→橡膠支座安裝→箱梁安裝→現(xiàn)澆面層→附屬設(shè)施安裝。

碼頭典型斷面見(jiàn)圖1。

圖1 碼頭典型斷面圖

3 施工布置

開(kāi)工前，通過(guò)系統(tǒng)、合理的施工布置，克服了惡劣的施工條件，保證了各項(xiàng)節(jié)點(diǎn)工期。1）組建董家口工程指揮部，統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮預(yù)制、水工、船舶等專業(yè)項(xiàng)目部；2）現(xiàn)場(chǎng)附近建設(shè)一個(gè)大型預(yù)制場(chǎng)，場(chǎng)內(nèi)布置沉箱預(yù)制區(qū)、沉箱蓋板及套箱預(yù)制區(qū)、箱梁預(yù)制區(qū)、拌和站、材料堆放區(qū)（鋼材、水泥、砂石料）、辦公區(qū)、生活區(qū)等功能分區(qū)；3）在黃島、膠南、日照征用多個(gè)石料場(chǎng)，保證海上石料供應(yīng)；4）現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)臨時(shí)駁載碼頭一座，確保鋼材、水泥、砂石料等原材料供應(yīng)及中小型設(shè)備裝船條件；5）優(yōu)化沉箱結(jié)構(gòu)，通過(guò)設(shè)計(jì)論證，將30個(gè)3 000 t雙排圓形沉箱改為15個(gè)6 000 t單排橢圓形沉箱，減少沉箱出運(yùn)安裝個(gè)數(shù)，縮短了工期；6）引橋墩臺(tái)由傳統(tǒng)支模改為安裝鋼筋混凝土有底套箱，最大限度降低了惡劣海況對(duì)施工的影響。

4 施工關(guān)鍵技術(shù)與工藝創(chuàng)新

4.1 施工定位

定位時(shí)，將兩臺(tái)GPS接收機(jī)固定在船體兩側(cè)，并將船型參數(shù)、GPS接收機(jī)與船舶相對(duì)位置輸入定位軟件中，在軟件中以dxf格式導(dǎo)入CAD設(shè)計(jì)坐標(biāo)位置圖。

4.2 基床整平

本工程基床頂面高程為-25.0 m，設(shè)計(jì)流速為1.5 m/s，傳統(tǒng)人工潛水整平水下標(biāo)高測(cè)量誤差大、操作困難，整平料拋石方式落后，潛水作業(yè)效率低，危險(xiǎn)因素大。施工采用深水基床拋石整平船，可全天候作業(yè)，施工效率高。水下基床整平船系統(tǒng)由工作母船及動(dòng)力系統(tǒng)、整平機(jī)系統(tǒng)、中央控制及定位、遙控、質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、整平機(jī)鎖固系統(tǒng)、測(cè)量控制系統(tǒng)等組成，可實(shí)現(xiàn)深水基床拋石、整平、質(zhì)量檢測(cè)于一體的機(jī)械化整平作業(yè)。

先將整平船由拖輪拖至施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)水域，根據(jù)安裝在測(cè)量塔架和船體上的GPS測(cè)量裝置返回的數(shù)據(jù)指令調(diào)整船體位置，進(jìn)行精確定位。

施工前解開(kāi)鎖固裝置，由母船提升絞車，將整平機(jī)放入海底，并精確定位。通過(guò)安裝在框架橫梁上的4個(gè)壓力傳感器、框架縱橫梁上的4個(gè)傾斜儀、框架上的8個(gè)高精度液位連通器測(cè)量出框架的標(biāo)高，結(jié)合GPS按照水下監(jiān)控系統(tǒng)指令調(diào)整框架支腿伸縮，將框架調(diào)整到設(shè)計(jì)高度和水平狀態(tài)，滿足設(shè)計(jì)和施工要求。

施工中由母船抓斗機(jī)將駁船上的石料轉(zhuǎn)運(yùn)到整平機(jī)喂料臺(tái)車料斗，石料通過(guò)溜管進(jìn)入整平臺(tái)車料倉(cāng)，料倉(cāng)設(shè)有料位監(jiān)測(cè)儀，整平臺(tái)車在牽引馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)下，邊攤鋪石料邊用刮刀刮平基床。

4.3 沉箱預(yù)制

本工程卸船泊位共有15個(gè)6 000 t沉箱，高27.5 m，分7層預(yù)制。沉箱預(yù)制關(guān)鍵技術(shù)是解決6 000 t沉箱頂升、移運(yùn)問(wèn)題。施工采用液壓式膠囊臺(tái)車頂推上塢工藝，主要由膠囊臺(tái)車系統(tǒng)、膠囊注水系統(tǒng)、液壓頂推系統(tǒng)三部分組成。其中，高壓膠囊注水頂升沉箱是該項(xiàng)技術(shù)的核心，高壓注水膠囊與臺(tái)車共同組成頂升、移運(yùn)系統(tǒng)，從而使頂升和移運(yùn)合二為一。與之配套的膠囊注水系統(tǒng)和大推力液壓夾軌器頂推系統(tǒng)，是本工藝系統(tǒng)能正常、自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力保證。

4.4 沉箱安裝

6 000 t橢圓形沉箱在國(guó)內(nèi)為首次使用，采用半潛駁出運(yùn)，500 t起重船趁高潮吊扶出塢，低潮安裝。安裝前根據(jù)半潛駁型深、下潛吃水等參數(shù)在現(xiàn)場(chǎng)附近選擇水深合適的沉塢坑，通過(guò)計(jì)算，5.5 m（半潛駁型深） +17.0 m（塢內(nèi)吃水） +1 m（富裕水深） =23.5 m，因此，下潛出塢水深至少需要23.5 m。經(jīng)測(cè)量，現(xiàn)場(chǎng)附近水深-20 m，因此需要乘+3.5 m的潮高出塢。

為防止涌浪或水流晃動(dòng)沉箱，采用500 t起重船吊扶沉箱出塢。低潮安裝定位采用雙GPS接收機(jī)沿長(zhǎng)軸控制沉箱的中心偏位及軸線偏位，保證了沉箱精確安裝到位。圖2為沉箱出塢平面布置圖。

筆者所在醫(yī)院重癥監(jiān)護(hù)室臨床實(shí)踐觀察結(jié)果顯示，每年均有部分患者因各種原因撤銷LSTs的情況發(fā)生；撤銷LSTs的原因有經(jīng)濟(jì)情況、陪護(hù)時(shí)間、陪護(hù)成本等多種因素。撤銷LSTs的建議無(wú)論由何方提出，其決定因素為患者或患者家屬。因此建議對(duì)相關(guān)問(wèn)題建立完善的法律法規(guī)。在相應(yīng)的法律法規(guī)未能完善之前對(duì)臨終期患者或家屬有強(qiáng)烈意愿的情況下，撤銷LSTs時(shí)，醫(yī)生應(yīng)在不違背診療規(guī)范的基礎(chǔ)上尊重患者及家屬的意見(jiàn)。應(yīng)在有高級(jí)職稱人員參與，至少2個(gè)治療小組會(huì)商，確定繼續(xù)治療價(jià)值有限時(shí)，履行完善的知情同意告知并簽字程序后，方可進(jìn)行撤銷LSTs的操作。

圖2 沉箱出塢平面布置圖

4.5 引橋套箱安裝

為減少海上支立模板，克服惡劣海況影響，便于上部承臺(tái)結(jié)構(gòu)施工，通過(guò)設(shè)計(jì)論證，引橋采用在每個(gè)高樁承臺(tái)預(yù)制安裝一個(gè)混凝土套箱的施工工藝。套箱平面尺寸為16 m×11 m，高3 m，壁厚0.4 m，總重量270 t。套箱就位后在其內(nèi)澆筑承臺(tái)混凝土。為預(yù)防承臺(tái)大體積混凝土溫度應(yīng)力導(dǎo)致套箱開(kāi)裂，澆筑承臺(tái)混凝土前在套箱內(nèi)壁設(shè)置5 cm泡沫縫板。施工完成后未出現(xiàn)套箱開(kāi)裂現(xiàn)象，提高了引橋承臺(tái)的耐久性。

4.6 沉箱箱內(nèi)填石

本工程橢圓形沉箱頂面長(zhǎng)34 m，寬15 m，共18個(gè)倉(cāng)格，沉箱頂面高程+2.5 m。沉箱內(nèi)回填10～100 kg塊石，單個(gè)沉箱回填石料1.1萬(wàn)m3。

施工采用大型方駁配履帶式起重機(jī)，拋填前，將起重機(jī)固定在方駁甲板上，方駁下錨就位，根據(jù)拋填需要調(diào)整方駁位置，拋填時(shí)，石料船綁靠定位方駁，石料裝填在由鋼絲繩編織的網(wǎng)包內(nèi)，起重機(jī)吊鉤安裝自動(dòng)脫鉤裝置，并起吊網(wǎng)包塊石，緩緩放入沉箱倉(cāng)格內(nèi)，網(wǎng)包就位后，起重機(jī)自動(dòng)脫鉤，塊石放入倉(cāng)格，網(wǎng)包及自動(dòng)脫鉤裝置隨吊鉤一起提出倉(cāng)格，進(jìn)行再次裝料拋填。石料船上，一臺(tái)挖掘機(jī)同時(shí)裝填多個(gè)網(wǎng)包，人工配合掛鉤。采用該工藝的優(yōu)點(diǎn)是方駁不用綁靠沉箱，避免了沉箱邊緣及頂面碰損現(xiàn)象，消除了安全隱患，同時(shí)方駁一次下錨駐位可拋填多個(gè)沉箱。

4.7 基床升漿

引橋與碼頭連接處為1個(gè)圓形沉箱墩、2個(gè)橢圓型沉箱墩及1個(gè)變電所沉箱墩。為防止沉箱后期不均勻沉降對(duì)引橋和變電所的上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響，對(duì)拋石基床進(jìn)行升漿處理，使其形成一個(gè)固結(jié)整體，滿足承載力要求。

沉箱預(yù)制時(shí)，在沉箱隔墻和底部大趾處每隔2 m預(yù)埋1個(gè)鉆孔注漿管。圖3為基床升漿斷面圖。

圖3 基床升漿斷面圖

升漿前在沉箱頂面搭設(shè)施工平臺(tái)，采用回轉(zhuǎn)沖擊鉆機(jī)通過(guò)鉆孔注漿管鉆至拋石基床底面以下0.5 m，鉆進(jìn)過(guò)程中，詳細(xì)記錄孔內(nèi)情況，如巖石破碎、夾泥厚度等。鉆孔結(jié)束后將注漿管或觀測(cè)管打至孔底。升漿前，先對(duì)注漿管進(jìn)行起拔、試水試驗(yàn)，使注漿管離開(kāi)孔底，保證注漿管貫通，每個(gè)注漿管起拔高度不超過(guò)10 cm；然后現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行水泥砂漿性能調(diào)試，使?jié){液滿足灌入要求；施工中通過(guò)壓漿管將砂漿壓入基床塊石空隙內(nèi)，使之形成一定強(qiáng)度的固結(jié)整體。升漿結(jié)束，潛水員水下檢查，基床表面有同稠度砂漿溢出，即認(rèn)為注漿質(zhì)量合格。

4.8 海上現(xiàn)澆大體積混凝土

碼頭上部結(jié)構(gòu)除需安裝沉箱墩臺(tái)混凝土塊體285塊、預(yù)應(yīng)力混凝土縱向聯(lián)系梁168塊外，還需現(xiàn)澆塊體接縫、支座梁、靠船塊體等大體積混凝土6萬(wàn)余m3。施工安排2艘拌和船晝夜施工，拌和船能力為60 m3/h，同時(shí)配備砂石料運(yùn)輸船、水泥船、加水船、起錨艇等船舶，保證混凝土連續(xù)施工需要。

大體積混凝土施工中摻加礦粉，減少水泥用量，降低水化熱，并在面層混凝土中摻加聚丙烯纖維及鋼筋網(wǎng)片，有效避免了大體積混凝土的開(kāi)裂，提高了混凝土的耐久性。

4.9 引橋變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁

引橋上部結(jié)構(gòu)為八跨一聯(lián)、單箱雙室、三向預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁，引橋全長(zhǎng)458 m，橋跨布置為（37+6×64+37） m，橋面寬20 m，該寬度在海港碼頭引橋連續(xù)梁結(jié)構(gòu)中尚屬首次采用。施工采用棱形掛籃工藝，掛籃按照集中荷載加載，每個(gè)節(jié)段施工分為掛籃移動(dòng)、澆筑、張拉預(yù)應(yīng)力并移動(dòng)掛籃三個(gè)施工階段。

0號(hào)塊采用支架施工，為檢驗(yàn)支架的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，消除支架的非彈性變形，使用前對(duì)0號(hào)塊模板進(jìn)行堆載預(yù)壓，預(yù)壓荷載為施工荷載的120%。0號(hào)塊施工完成后開(kāi)始懸臂梁施工，懸臂梁梁段數(shù)及段長(zhǎng)從支點(diǎn)至跨中為：4×3 m+4×3.5 m，懸臂總長(zhǎng)26 m。掛籃在0號(hào)塊墩頂拼裝完畢后，對(duì)掛籃進(jìn)行預(yù)壓，充分消除掛籃的非彈性變形。為降低海上起重船舶施工成本，消除惡劣海況對(duì)施工的影響，在每個(gè)墩臺(tái)0號(hào)塊側(cè)面安裝一臺(tái)塔吊，配合施工。圖4為引橋箱梁支點(diǎn)斷面圖。

圖4 引橋箱梁支點(diǎn)斷面圖

4.10 箱梁安裝

本工程碼頭上部縱向聯(lián)系梁為預(yù)制安裝后張預(yù)應(yīng)力箱梁，單榀梁重500 t，共168榀。箱梁安裝采用3 000 t方駁運(yùn)輸，為克服外海涌浪對(duì)安裝的影響，采用1 500 t起重船起吊，擱置在待安裝位置，然后采用4個(gè)三維千斤頂同時(shí)頂起箱梁，通過(guò)縱向、橫向移動(dòng)箱梁，精確調(diào)整箱梁安裝位置，提高了安裝效率和安裝質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)諸多關(guān)鍵技術(shù)及工藝創(chuàng)新的實(shí)施，達(dá)到了質(zhì)量好、工期短、投資省的目標(biāo)。本工程2010年3月15日開(kāi)工，2010年12月31日交工驗(yàn)收并成功試靠，創(chuàng)造了用最短時(shí)間建設(shè)世界上最大礦石碼頭的筑港奇跡。通過(guò)兩年試運(yùn)行，已接卸鐵礦石3 000萬(wàn)t，業(yè)主對(duì)工程質(zhì)量非常滿意。本工程已順利通過(guò)交通運(yùn)輸部組織的竣工驗(yàn)收。

[1]中交第一航務(wù)工程局有限公司.港口工程施工手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，1994.

[2]JTS167-2—2009，重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范[S].

[3]JTS257—2008，水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[S].