淺海有限條件下現澆結構施工技術

徐剛強，郭海松，李志旺

（1.民航機場智能建造與工業化工程技術研究中心，天津 300456；2.民航機場建設工程有限公司，天津 300456）

引言

海上現澆結構施工相較于一般陸域項目施工有較大差別，受環境因素影響大，具有顯著施工特點，主要體現為作業面空間有限、設施料運輸需跨越水域、部分分項施工需要考慮趕潮作業、模板支撐體系設置與拆除困難等，因此在施工組織過程中需要重點考慮作業平臺設計、材料運輸與周轉、趕潮組織、機械設備選擇與調配、施工段劃分及施工順序等諸多因素，本文以民航建工承建的神華福建羅源灣電廠新建工程深排項目為載體，總結提煉海上現澆結構施工特點。

1 工程背景

神華福建羅源灣電廠新建工程項目是福建省重點建設項目和國家能源局煤電機組節能升級與改造示范項目，規劃建設2 臺1 000 MW 超超臨界火電機組。羅源灣項目的建設作為福建地區“十四五”開局之年的重點工程，意義重大。項目實施以來，受到業界高度關注，項目實施壓力巨大。福建神華羅源灣電廠新建工程位于福建省福州市連江縣羅源灣港可門作業區，由神華福建能源有限責任公司投資建設。其中深排工程為電廠配套項目，隸屬電廠排水系統。

深排結構位于廠區西側排洪溝入?？谔?#、4#碼頭的后方，為高樁梁板、掛擋水板結構，用于將電廠排水疏導，其下部為水下填筑連續基床塊石帶夯，水上鉆孔灌注樁，上部結構主要以現澆為主，包括：現澆縱橫梁、現澆擋水板、預制一體梁板、現澆澆筑混凝土擋墻。結構示意圖如下圖1 所示。

圖1 深排結構平面布置圖及深排構件剖面示意圖

圖2 工程周邊建筑示意圖

2 環境因素

2.1 工程周圍環境

施工位置位于羅源灣南岸可門作業區3～4#碼頭腹地，東側與相鄰3#搭接，西側靠近4#泊位，與4#泊位無連接。深排工程施工搭設有海上施工平臺，平臺入口位于3#泊位，共有2 條電廠內部道路均可供通行使用?，F場情況詳見工程周邊建筑示意圖。

2.2 地表海水水文條件

擬建深排工程施工海域地貌上屬淺海地貌,根據《福州港羅源灣港區可門作業區3#泊位工程施工圖設計（陸域形成部分）設計說明書》（福建省交通規劃設計院，2011 年9 月），羅源灣可門港區屬正規半日潮，潮汐形態數F＝0.28。據門邊驗潮站1977 年8 月～1979 年12 月實測資料統計（潮位基準面為理論深度基準面）。潮位特征值為：

最高潮位：8.05 m（基準面為當地理論最低潮面，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；

設計高水位：+6.96 m（高潮累積頻率10 %）；

設計低水位：+0.47 m（低潮累積頻率90 %）；

2.3 氣象情況

廠址所在位置屬亞熱帶，基本無冬，暖熱濕潤，具有明顯的海洋性氣候特征。在廠址西北約25 km有羅源氣象站。評估廠址區域氣象要素特征時，選用羅源氣象站資料進行統計分析，觀測年限為1956年至今，多年平均大風天數為6 d，最多為1961 年的53 d。結合工程施工周期暫不考慮大風天影響。

3 海上現澆結構施工重難點分析

3.1 趕潮施工

根據水文條件，按照平均潮位計算，平均高潮位6.58 m，平均低潮位1.60 m，項目區域為正規半日潮，即現場每日具備兩個施工作業時間段，根據設計要求現澆結構底標高為4.3 m，牛腿焊接、底模支撐安裝、底模鋪設、下部鋼筋安裝、模板施工及混凝土澆筑均為趕潮施工工序。施工時充分考慮水面高度及水面標高漲落速度并結合各個工序的施工特點組織施工。

3.2 現澆結構模板支撐設計

現澆結構模板設計重點在于如何設置底模支撐，項目區域平均水深大于40 m，模板及支撐體系工藝選擇及實施是現澆結構的順利實施的重點和難點。

3.3 工序交叉多，空間調配難度大

工程搭設施工作業平臺，寬度為10 m，位于現澆結構上方，原有平臺在上部結構施工時逐步拆除不能全過程使用，且此過程中涉及預制掛板吊裝、現澆段設施料運輸等工序。工序交叉多，有限作業面內平臺空間合理調配難度大。

3.4 施工作業段劃分

受趕潮施工影響，各施工工序在每個施工段施工時盡量保證在一個潮汐內完成，但考慮有限的作業面及成本因素，制約著無法通過調配大量資源完成，因此各施工段大小的劃分至關重要。

4 方案設計與選擇

本項目原方案為利用原有鋼平臺進行施工作業，需要施工一跨結構同步拆除一跨鋼平臺，該方案施工周期長不滿足業主要求，同時鋼平臺會嚴重超期，租賃費用增加，不利項目成本控制。綜合考慮現場實際和各項目標要求，擬采用以下方案：

4.1 施工作業段劃分

根據現場運輸條件，考慮同三航局施工整體協調因素，縱橫梁施工分兩個施工階段，現場配置兩套施工班組，配合平臺拆除進度同步進行施工。第一階段：平臺拆除初期，材料采用以陸運為主、小船水運為輔相結合，陸上運輸及作業平臺為我部現有鋼平臺。采用起重船及履帶吊進行材料的吊運，距離鋼平臺30 m 范圍內使用履帶吊，超過30 m 部分使用起重船；第二階段：我部現有鋼平臺大面積拆除，起重船撤場，現澆結構施工利用深排工程兩側施工平臺進行作業。具體兩個施工階段平面劃分見圖3。

圖3 施工階段施工段劃分圖

圖4 分層施工圖

施工段劃分：除首個施工段外，每兩個橫軸范圍內的現澆縱橫梁為一個施工段?？紤]構件尺寸及趕潮施工因素，每個施工段分兩次施工，第一次施工為標高4.3 m～6.3 m 范圍內現澆縱橫梁；第二次施工為標高6.3 m～9.4 m 范圍內現澆縱橫梁及現澆擋水板。

4.2 模板及支撐體系技術方案設計

1）臨時鋼牛腿設計

鋼牛腿包括預制梁板鋼牛腿、縱橫梁模板支撐用鋼牛腿，預制梁板鋼牛腿經加固后兼做縱橫梁模板支撐鋼牛腿。其中臨時鋼牛腿采用14 mm 厚的Q235 鋼板加工制作，鋼牛腿焊接在灌注樁鋼護筒上，牛腿頂標高為4.30 m，全部為雙面焊焊接，焊接質量同預制梁板鋼牛腿。

2）底模支撐設計

底模支撐采用焊接鋼牛腿與掛板永久鋼牛腿聯合，作為底模受力支撐點，模板支撐結構采用32B工字鋼搭設在鋼牛腿上，橫梁設置3 根，間距1 120 mm，縱梁設置2 根，間距1 100 mm，工字鋼上鋪設150 mm×100 mm 木方，間距200 mm，滿鋪15 mm 厚竹膠板，竹膠板與木方用鐵釘固定。

4.3 趕潮施工組織安排

主要分項施工功效表如表1。

表1 分項施工功效表

經過試驗段初步統計，在不考慮拆模板時間情況下，每個施工段用施工周期約12 d。

4.4 鋼筋、模板運輸方式選擇

鋼筋、模板集中加工后運至現場，初期主要采用吊車配合起重船安裝?，F有鋼平臺拆除進度快于現澆段施工時，采用平板駁配合三航局施工平臺進行運輸倒料，4.3～6.3 m 處施工先安裝橫梁鋼筋，再安裝縱梁鋼筋?，F澆縱橫梁主筋就位后利用灌注樁主筋、預制梁板主筋固定牢固，整體成型。上部鋼筋陸上整體成型后吊運安裝就位。

5 方案實施

5.1 施工流程圖

圖5 施工流程圖

5.2 主要施工方法

1）作業平臺

各施工段作業平臺分兩次設置，分別在4.3 m和6.3 m 處搭設。4.3 m 處作業平臺主梁采用I14#工字鋼，4.3 m 處主梁搭設在模板支撐工字鋼上，間距1 m；I14#工字鋼上搭設腳手管滿鋪腳手板或鋼笆片，6.3 m 處作業平臺原理相似。

2）支撐結構預壓

在首件施工時對支撐結構進行預壓作業，預壓施工前布置測量控制點，預壓逐級加載，每級加載后均靜載3 h，測設支撐結構沉降量并做好記錄。測設支撐結構回彈情況，預壓結束后根據預壓記錄對資料進行整理，對數據進行分析，以確定支撐結構整體穩定性。

3）底模鋪設壓載

采用吊車或起重船吊運材料，模板采用鐵釘與木方固定牢固，保證模板平整、牢固，拼縫嚴密。模板鋪設完成及時吊運鋼筋壓載，防止潮水上漲后對模板體系造成破壞。同時采用粗鐵絲將木方與工字鋼綁扎牢固。

4）側模布設與施工

側模需趕潮作業，按照模板專項方案設置。

5）鋼筋、混凝土工程

鋼筋混凝土工程利用鋼棧橋施工操作平臺及臨時搭設平臺配合施工，鋼筋利用端部履帶吊進行吊裝?；炷敛捎玫乇梅绞竭M行分層澆筑施工，需趕潮作業，鋼筋與混凝土作業嚴禁跨越兩次半日潮，避免鋼筋銹蝕，其余工藝按照一般工藝施工，不在贅述。

6）模板拆除

側模拆除為常規工藝，本處重要就底模拆除進行描述。為便于描述根據拆除工藝、使用部位和作用分類，對模板支撐較重構件進行編號。

7）底模及支撐拆除順序

縱梁牛腿切割→縱梁木方、底模拆除、作業平臺拆除→縱梁工字鋼3→橫梁中部工字鋼1 牛腿切割→橫梁中部工字鋼1 拆除→橫梁兩側工字鋼2 牛腿切割→橫梁木方、底模拆除、作業平臺拆除→橫梁兩側工字鋼2 拆除。

8）拆除設備

運輸小船2 艘、手動葫蘆8 套。

拆除作業重點：模板支撐體系拆除時，對應施工段已不具備使用大型起重設備條件，整體拆除需使用人工拆除，較重的材料計劃使用固定于現澆梁上部的手動葫蘆臨時垂直吊運，材料直接吊放到下方小型運輸船上。在現澆梁施工時預埋拉環，后期拆模使用；現澆橫梁內豎向預埋PVC 管2 個，用于起吊橫梁中部模板支撐工字鋼。

將手動葫蘆和預埋拉環可靠連接，一端與工字鋼連接。臨時鋼牛腿與模板支撐I32B 工字鋼、作業平臺I14#工字鋼與模板支撐I32B 工字鋼臨時焊接固定，拆除時一起吊運，防止臨時鋼牛腿、I14#工字鋼吊運過程滑動和不受控。

9）工字鋼1 拆除

利用手動葫蘆，經預留孔道吊住工字鋼（工字鋼與臨時牛腿臨時焊接），切割臨時牛腿，下放臨時牛腿一側手動葫蘆，提升預制梁板一側手動葫蘆，受自重影響，工字鋼在懸掛狀態下自動抽離預制梁板一側鋼牛腿，調整兩個手動葫蘆，將工字鋼調平后下放至下方的小型運輸船上，運至下個作業點備用。詳見圖6 工字鋼拆除圖。

圖6 工字鋼拆除圖

工字鋼2、3、4 拆除：將手動葫蘆一端與預埋拉環連接，一端與工字鋼連接牢固。下放臨時牛腿一端手動葫蘆20～30 cm，為木方及底模拆除提供空間，將作業平臺工字鋼4 與工字鋼2、3 臨時焊接，利用自重下發工字鋼，手動葫蘆調整水平度，裝卸至下個作業點備用。

6 實施效果

在現場有限作業面條件下，通過多種運輸方式相結合、趕潮作業實現作業段流水高效銜接，使現場施工生產有條不紊開展。模板經過專項設計，保證現澆結構分層澆筑質量及施工安全。施工過程中嚴格控制機械設備、材料投入，加強過程質量驗收，完成成本投入控制目標。工程于2022 年3 月31 日全部完工，滿足合同工期、安全、質量目標，并順利通過竣工驗收。

7 結語

項目利用現有鋼平臺、平板船、小型運輸船多種運輸方式相結合解決作業面狹窄問題。結合半日潮環境因素特點，合理穿插作業平臺拆除、模板鋪設各項工序，節約時間成本。通過模板支撐體系專項設計、混凝土分段澆筑等技術措施解決海上現澆結構技術領域難點，高效地完成了項目履約，對于淺海有限條件下現澆結構施工具有一定指導意義。