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1、格形钢板桩码头结构施工中几个主要技术问题1 前言格形钢板桩结构是1988年引进首先用于广州港新沙港区一期1#～5#泊位中,1992年深圳盐田港一期3.5万、5万吨级集装箱码头工程中是第二次应用。这一结构以其施工筹备期之短、施工速度之快,施工质量之好,在国内引起强烈的反响。盐田港一期工程3.5万、5万吨级集装箱码头采用的是带基桩的格形钢板桩结构,岸线长694.6m,共设有直径21.65m的主格体33个及相应的副格体,使用的钢板桩总量为7138t/5192根,板桩长度17.5～21.5m。入土深度2.5m～6.0m。工程自1991年10月正式开工,至1993年10月竣工,历时2年。图1 格形钢板
2、桩码头断面图2关于钢围囹的结构型式钢围囹是钢板桩格体拼插成形的模具,也是钢板桩格体施工的操作平台,不论是整体安放工艺或是水上拼插工艺,都是必不可少的,它可分为固定式与浮式两种。图2是固定式钢围囹,它由主骨架(圆形框架)和支腿(钢管桩)组成,既可用于整体安放,也可用于水上拼插工艺。固定式钢围囹的整体性强,刚度大,有较大的空间,为施工设施的安置和施工操作提供了良好的条件,其缺点是自重大(总重大于110t),给起重设备选型增加了难度;另外,体积大,存放与搬运非常困难。图3所示浮式钢围囹是第一航务工程局七十年代在援外工程30万吨级干船坞施工中应用的结构形式。这种结构的特点是结构简单,轻便(自重约30
3、余t),环型导架上设有浮筒,除了可漂于水面进行锚泊定位外,还可以通过浮筒上的排灌装置调节主骨架的标高以满足施工需要,同时采用拼装式结构以便搬运;其不足之处在于整体刚度较差,只能适用于水上拼插工艺。另一种浮式钢围囹的设计,是在图2所示的钢围囹的基础上,在其内侧加挂四个6×3×3m的浮箱,以适用于水上拼插工艺。这一结构型式解决了组装式浮围囹刚度差的问题,与整体吊安工艺相比,对起重船的要求要小一些,但自重及外形尺寸依然较大,存放、搬运的矛盾仍不能有效的解决。格形钢板桩所用的钢围囹是一项较为复杂的大型施工设备,不仅造价高,而且加工制作也很费时。主骨架的外直径一经加工制作,如要改造利用,只能加大,不能
4、缩小,为了适应钢板桩格体直径的变化,今后研究制作一种通用化的钢围囹是非常必要的。图2—固定式钢围囹图3—浮式钢围囹3 关于格体施工工艺的评述3.1 整体吊装施工工艺3.1.1 工序流程图4整体吊装施工工艺的工序流程见图4示。3.1.2 施工工艺整体吊装施工工艺是格形钢板桩结构或格形钢板结构施工中机械化程度高、施工质量好、施工速度快的先进施工工艺。它的显著优点是将格形钢板桩闭合的难点从水上转移到陆上,避免了潮流、风浪的影响,使格体拼插能一次性的完整闭合(即不使用异形桩的闭合)。由于陆上拼插桩位易控制,锁口的松紧适度,吊运过程中钢板桩处于然悬垂状态,给水上钢板桩施振下沉打下良好的基础。同时,陆上
5、拼插与水上沉放格体是两个施工作业面,可以平行流水作业,因此,施工进度快。在盐田工程中曾创造了两天沉放一个格体,一个月沉放14个格体的最高纪录。整体吊装施工工艺的最大缺点是起重设备(包括起重船机及吊具)的技术性能要求很高。首先,需要制作一整套吊、索具,以保证格体在起吊、运输、安放过程中每根钢板桩都处于良好的悬垂状态,并使钢围囹与钢板桩之间的位置相对固定。因此,吊具的制作是相当复杂和费时的。其次,对起重设备的技术要求很高,不仅要起重能力大(一般要求500t起重量以上),更主要的是对起吊高度与起吊幅度也很苛求,需要说明的是,整体吊装施工中由于格体的体积大,其起吊的控制高度常常是下吊具与吊杆接触点(
6、尚应考虑一定的富裕量)至地面(水面)的高度hi(图5)。图5—格体整吊图根据施工实践,交通部广州救捞局的“南洋”号起重船(最大起重能力500t,最大起吊高度42m,最大吊幅25m),在起吊22m直径的钢板桩格体时的允许最大桩长约21.5m(相应的格体及吊具等的总重量一般不超过400t)。3.2 水上拼插施工工艺3.2.1 工序流程水上拼插施工工艺的工序流程见图6示。3.2.2 施工工艺水上拼插是格体施工中的常规施工工艺,它的特点是:(1)施工工序少,施工作业面小;(2)不占或少占陆域场地,这对新辟的港区或陆域面积非常紧缺的扩建工程来讲是非常难得,且深得业主欣赏的条件;(3)由于直腹式钢板桩的
7、自重轻,对起重设备的技术性能要求比较低,航务工程系统一般都具有满足施工要求的起重船机设备。水上拼插的作业面完全在水上,由于潮流与风浪的影响,钢板桩的就位精度难以控制,因此,格体的完整闭合(特别是一次性完整闭合)是水上拼插工艺中尚未妥善解决的技术难题,成为施工网络计划编制与实施过程中最难预控的制约因素。3.3 对格体施工工艺的评议综上所述,整体吊装工艺具有机械化程度高、施工质量好、施工速度快的优点,不足之处是对
