高樁碼頭墩臺(tái)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

關(guān)鍵詞：高樁墩臺(tái) 分層澆筑設(shè)計(jì) 模板支撐設(shè)計(jì) 施工縫處理 

　　目前，在高樁碼頭設(shè)計(jì)中，墩臺(tái)結(jié)構(gòu)由于其整體穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，承受荷載較大等特點(diǎn)，得到越來越多的應(yīng)用。但由于大體積墩臺(tái)一般體積大、自重大，施工中涉及到模板底支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工、大墩臺(tái)鋼筋籠施工、大體積混凝土的施工、施工縫的處理等多項(xiàng)施工技術(shù)，對(duì)施工單位的施工技術(shù)水平提出了較高的要求。 

　　從接觸到的一些實(shí)例中，各種工序的施工方法多樣，難以統(tǒng)一，仍存在有待研究、探討的問題。例如在模板支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要考慮各個(gè)樁上的支座所受荷載的不同，而不應(yīng)統(tǒng)一按平均值考慮；主次梁設(shè)計(jì)中如何全面分析驗(yàn)算正壓力、剪應(yīng)力、折算應(yīng)力、撓度等；大體積墩臺(tái)澆筑分層分塊設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮上一層混凝土施工時(shí)對(duì)下一層已澆筑的混凝土的荷載作用所造成的影響以及需要采取的措施，分析確定各層分層高度時(shí)需要考慮的因素，各層澆筑的合理間隔時(shí)間等，不應(yīng)隨意而為；探討合理、高效的施工縫處理方法等。本文結(jié)合江西彭澤核電碼頭項(xiàng)目，簡(jiǎn)述高樁碼頭墩臺(tái)結(jié)構(gòu)施工的主要施工技術(shù)。 

　　2 高樁墩臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式 

　　在高樁碼頭工程中，下部為樁基，上部直接為大體積墩臺(tái)的一種結(jié)構(gòu)形式。樁基一般有兩種，鋼管樁或者預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（即PHC樁）。樁基中一般有部分為斜樁，以加強(qiáng)其整體穩(wěn)定性。上部墩臺(tái)體積較大，一般大于1000m3，有些大的墩臺(tái)甚至達(dá)3000m3以上。墩臺(tái)高度一般在2.0m～3.0m左右。 

　　以彭澤核電碼頭為例，該碼頭為內(nèi)河高樁碼頭，有兩個(gè)墩臺(tái)：一個(gè)墩臺(tái)尺寸為24.0m×20.0m×2.7m（高），下部樁基為32根Φ900鋼管樁；一個(gè)墩臺(tái)尺寸為20.0m×20.0m×2.7m（高），下部樁基為30根Φ800PHC樁。施工期間最大水位落差達(dá)11.8m。 

　　3 高樁墩臺(tái)施工技術(shù) 

　　墩臺(tái)底模板支撐系統(tǒng)由樁上支座和主次梁等構(gòu)成。 

　　3.1支座設(shè)計(jì) 

　　支座根據(jù)樁的形式的不同可以選用不同的方法，概括起來有兩種，一種為鋼抱箍，一種為鋼牛腿。在PHC樁上一般采用鋼抱箍，在鋼管樁上多采用鋼牛腿，也可采用鋼抱箍。 

　　1）確定支座反力 

　　設(shè)計(jì)前，先確定支座反力。支座的所承受的力由上部主梁傳遞，因此，需求出主梁在各支座部位的剪力，其絕對(duì)值之和即為支座反力。一般在不等跨連續(xù)梁上，支座兩邊的跨度較大，其支座反力也較大。具體的剪力圖可采用查“建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)”或采用一些結(jié)力計(jì)算軟件求得。 

　　主梁對(duì)支座的作用時(shí)的荷載需要考慮的因素有：第一層混凝土的澆筑高度 、人機(jī)施工荷載、垂直面振搗荷載、底模及主次梁自重等。荷載取值可查《水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范》附錄。 

　　2）鋼抱箍設(shè)計(jì)與安裝 

　　鋼抱箍是由兩塊鋼板彎成兩個(gè)半圓箍，再用高強(qiáng)螺栓及其聯(lián)接件而成連接，兩邊各焊一個(gè)鋼牛腿以支撐上部主梁，一般鋼牛腿采用“∏”樣式。是利用擰緊高強(qiáng)連接螺栓在鋼抱箍和被抱箍體之間產(chǎn)生的壓力以及摩擦力來承受上部荷載的。具有裝拆簡(jiǎn)便、不留痕跡、可重復(fù)使用等特點(diǎn)。鋼抱箍的設(shè)計(jì)包括抱箍鋼板厚度、抱箍高度、高強(qiáng)螺栓的規(guī)格數(shù)量及布置、鋼牛腿的尺寸等。 

　　鋼抱箍設(shè)計(jì)的影響因素有：支座反力的大小以及與樁表面的距離，抱箍與樁間的摩擦系數(shù)。鋼抱箍設(shè)計(jì)有詳細(xì)的分析論證和推導(dǎo)公式等技術(shù)資料，在此不再論述。 

　　為增大抱箍與樁體之間的摩擦系數(shù)，一般在鋼抱箍?jī)?nèi)側(cè)粘貼橡膠墊，在安裝前，先進(jìn)行確定摩擦系數(shù)試驗(yàn)。試驗(yàn)方法為將制作好的兩套鋼抱箍一上一下安裝在樁上（若現(xiàn)場(chǎng)有廢樁，可以安裝在廢樁上）方便操作的高度，下面一個(gè)抱箍正放（即鋼牛腿面板朝上），上面一個(gè)抱箍倒放（即鋼牛腿面板朝下）。對(duì)抱箍上的高強(qiáng)螺栓施加一個(gè)總的預(yù)拉力T，使抱箍抱緊樁身。然后在下面一個(gè)鋼抱箍的兩個(gè)牛腿上各安放一個(gè)頂升力大于支座反力的液壓千斤頂。頂桿頂住上面抱箍的牛腿面板。兩個(gè)千斤頂緩慢地、均勻頂升。當(dāng)施加到一定的頂升力P時(shí)，抱箍出現(xiàn)滑動(dòng)的趨勢(shì)。注意在鋼抱箍安裝時(shí)，高強(qiáng)螺栓在緊固過程中以及上部荷載變化過程中，其拉力值不斷的變化，需要反復(fù)的用扭矩扳手進(jìn)行矯正，以保持在預(yù)拉力控制值。 

　　3.2主次梁設(shè)計(jì)與施工 

　　支座上部為縱橫向的主次鋼梁體系。主鋼梁夾住樁身安裝在支座的牛腿上，主鋼梁的布置方向一般為沿著叉樁（斜樁）相對(duì)方向的各排樁基布置。次梁均勻布置在主鋼梁上部。每排樁上的兩根主梁用對(duì)拉螺桿緊固以夾住樁身。每條主鋼梁由型鋼焊接成通長(zhǎng)，在支座上形成連續(xù)梁。 

　　主鋼梁設(shè)計(jì)步驟有： 計(jì)算彎矩和剪力→根據(jù)彎矩求抗彎截面抵抗矩→根據(jù)截面抵抗矩查表選取型鋼截面→根據(jù)彎矩和剪力求該型鋼的正應(yīng)力和剪應(yīng)力→求不利位置的折算應(yīng)力并與容許應(yīng)力比較→驗(yàn)算型鋼撓度。 

　　在連續(xù)梁中，在跨度較大的支座位置，正壓力和剪應(yīng)力都較大，即可驗(yàn)算該處位置型鋼截面上的點(diǎn)的折算應(yīng)力。由于在型鋼截面上正應(yīng)力與中和軸的距離成正比，上下翼緣處最大，剪應(yīng)力在翼緣位置突變后，在腹板截面上大致均勻布置，故在上下翼緣與腹板連接位置折算應(yīng)力比較大，對(duì)該點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)算。 

　　在設(shè)計(jì)與施工中，注意以下幾點(diǎn)：主梁應(yīng)選取對(duì)稱截面，如工字鋼、雙槽鋼等受力較為合理；主梁對(duì)接焊接時(shí)應(yīng)可靠，以形成連續(xù)梁；有懸挑的連續(xù)梁，往往在懸挑根部為最不利位置，宜采取措施對(duì)懸挑的端部予以支撐，可大大改善受力。 

　　3.3大墩臺(tái)鋼筋籠安裝 

　　墩臺(tái)的鋼筋布置一般由縱橫向整體鋼筋箍、側(cè)壁水平箍和上下底板結(jié)拉筋組成。安裝后將形成了底板雙向鋼筋、面層雙向鋼筋、側(cè)壁豎向鋼筋和側(cè)壁水平鋼筋。 

　　鋼筋安裝可以采用如下順序：底板下層鋼筋和錯(cuò)開一定高度的側(cè)壁鋼筋→底板上層鋼筋和錯(cuò)開一定高度的側(cè)壁鋼筋→安裝側(cè)壁下部分的水平鋼筋→每間距2m抽出一根頂板上層鋼筋和側(cè)壁鋼筋下移至頂板下層鋼筋下部先行安裝作為骨架→采用上下拉結(jié)筋斜向布置固定該骨架→安裝頂板下層鋼筋和對(duì)接側(cè)壁鋼筋→安裝頂板上層鋼筋和對(duì)接側(cè)壁鋼筋→安裝側(cè)壁上部分的水平鋼筋→在骨架位置補(bǔ)償頂板上層鋼筋→安裝其余的拉結(jié)筋。 

　　3.4施工縫的處理 

　　墩臺(tái)混凝土分層澆筑，水平施工縫的處理尤為重要。由于一般墩臺(tái)結(jié)構(gòu)面積大，墩臺(tái)內(nèi)有拉結(jié)筋，且為封閉式，凈空間小，不管采用人工鑿毛、機(jī)械鑿毛還是在澆筑過程中搓毛等措施，要么操作困難、工效底，要么質(zhì)量難以達(dá)到規(guī)范要求。我們結(jié)合我公司多年來在水利建設(shè)中，在大體積混凝土施工中豐富的施工縫處理的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合港工碼頭的特點(diǎn)，采用了一套簡(jiǎn)易的高壓水沖毛設(shè)備作沖毛處理，沖毛設(shè)備為一臺(tái)壓力大于2.5Mpa的洗車用的高壓沖洗泵與一臺(tái)5.5KW的水泵配合使用。 

　　施工方法為：在混凝土初凝后，采用高壓沖洗泵沖刷混凝土表面，沖開上部浮漿，緊跟著用大功率水泵將浮漿沖走。該套設(shè)備重量輕，造價(jià)低，操作簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)適用，處理質(zhì)量達(dá)到了規(guī)范中的去掉乳皮，露出石子的要求。在彭澤核電碼頭施工中取得了良好的效果。 

　　4 結(jié)語 

　　通過對(duì)高樁碼頭墩臺(tái)結(jié)構(gòu)幾個(gè)主要施工控制點(diǎn)的分析論證，并采取了相應(yīng)的施工技術(shù)措施，為類似的工程施工提供參考借鑒。在彭澤核電碼頭兩個(gè)墩臺(tái)的實(shí)際施工中，達(dá)到了安全、經(jīng)濟(jì)、高效、適用的效果，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。文中如有不妥之處，歡迎各位同仁給予指正。 

　　參考文獻(xiàn) 

　　（1） 韓理生 港口水工建筑物 人民交通出版社 2000年08月 

　�。�2） 王炳煌 高樁碼頭工程 人民交通出版社 2010年09月