码头大型靠船构件安装工艺浅谈

第17卷 第3期 中 国 水 运 Vol.17 No.3 2017年 3月 China Water Transport March 2017
收稿日期：2017-02-01
作者简介：张庆林（1981-），男，河南省濮阳县人，中交一航局第一工程有限公司 工程师，学士。

刘远森（1984-），男，山东省胶南市人，中交一航局第一工程有限公司
工程师，学士。

码头大型靠船构件安装工艺浅谈
张庆林，刘远森
（中交一航局第一工程有限公司，天津 300450）
摘 要：本文介绍了渤海基地综合公务码头1-4号泊位工程靠船构件的安装方法，为以后类似工程提供借鉴经验。

关键词：计算分析；安装方法；安装
中图分类号：U656 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2017）03-0225-03
一、工程概况
渤海基地综合公务码头1-4号泊位工程位于天津港北塘港区南侧岸线西部，毗邻永定新河，规划北塘港区5,000t 级航道北侧。

码头岸线总长625m，码头前沿设计水深-6.4m，码头设计顶标高+6.0m。

共布置4个3,000t 海监船专用泊位和2个工作船泊位，最大可停靠3,000总吨海监船。

该工程靠船构件共80件。

最大构件重达到89.25t，最小构件重70.75t，标准构件的外形尺寸为高4.9m，宽7.48m，靠船构件安装位置即码头前沿线位置。

靠船构件为整体预制后进行安装，在桩帽上的搁置长度为55cm。

通过浇筑桩帽上节点使其通过纵横梁现浇成整体。

图1 码头典型断面图（单位：mm）
图2 靠船构件结构图（单位：mm）
二、自然条件 1．风
用塘沽海洋站东突堤测站1997~1999年资料统计，本区常风为E 向，出现频率为11.71%；次常风向为S 向，频
率为10.34%；强风向为E 向，该向≥6级风的频率为1.96%，全年各向≥6级风所出现的频率为3.65%。

2．潮汐
本区潮汐类型为不规则半日潮型
根据塘沽海洋站1963~1999年实测资料统计 年最高高潮位：5.81m（1992年9月1日） 年最低低潮位：-1.03m（1968年11月10日） 年平均高潮位：3.74m 年平均低潮位：1.34m 年平均海平面：2.56m
年最大潮差：4.37m（1980年10月） 年平均潮差：2.40m 3．设计水位
设计高水位：4.30m 设计低水位：0.50m 极端高水位：5.88m 极端低水位：-1.29m 4．波浪
采用塘沽海洋站波浪实测资料统计，本区常浪向ENE 和E，频率分别为9.68%和9.53%，强浪向ENE，该向H4%>1.5m 的波高频率为1.35%，T≥7.0S 的频率仅为0.33%，各方向H4%>1.6m 的波高频率为 5.06%，H4%>2.0m 的波高频率为2.24%。

三、工程特点分析
（1）重心在桩帽之外，靠件挂在桩帽上； （2）结构尺寸大、体积大，重心较高，易失稳； （3）重量大，构件最大重量约达90t； （4）受潮水影响大。

靠船构件高4.9m，安装底标高为+0.5m，当地平均高潮水位+3.74m，靠船构件在水中达3.24m。

四、安装方法选择
高桩码头靠船构件的安装方法一般有先装法和后装法两种。

（1）先装法：先安装靠船构件，再浇筑桩帽或横梁。

该方法的优点是安装简便、速度快，构件与桩帽或横梁一起浇筑，整体性好；缺点是着力点少，对构件的重力有限制。

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（2）后装法：先浇筑桩帽，待混凝土达到设计强度后再安装靠船构件，最后浇筑节点混凝土。

该方法的优点是构件的着力点好，适合安装质量较大的构件，不足之处是构件安装后再焊接钢筋，工作量大，耗用时间长。

本工程靠船构件质量大（最大重量89.25t），着力点必须牢靠稳固，因此选用后装法。

五、施工前提
因靠船构件悬挂在桩帽上，所以在安装靠船构件时现浇桩帽必须已与码头主体连成整体，并在安装靠船构件完成后，具备桩帽节点施工的条件。

所以，在安装靠船构件之前，排架方向的横梁，前沿线方向的纵梁必须安装完成，使桩帽与码头主体连成整体。

这样，既保证了桩帽受力均匀、稳定，也为靠船构件安装后马上进行节点混凝土浇筑创造了条件。

六、计算分析 1．起重机械荷载计算
选用起重23号起重船进行吊运安装，起重23号的最大起重量为2,600K N。

以重量最大的KC H4为例进行核算，若KC H4满足要求，其他构件也满足要求。

[Fg]＝FgK
式中：[Fg]—起重设备允许荷载（k N）； Fg—构件吊装所受荷载总和（k N）； K—起重设备的安全系数，按下表取用。

表1 起重设备的安全系数
用途 安全系数 用途
安全系数 作缆风 1.2 作吊索、无弯曲时
6~7 用于手动起重设备 1.5 作捆绑吊索 8~10 用于机动起重设备
2
用于载人的升降机
14
Fg=89.25*10=892.5K N 根据上表K 取2
[Fg]＝FgK =2*892.5K N =1,785K N 起重23号的最大起重能力为2,600K N ＞[Fg] 所以起重船机满足吊装荷载要求。

2．起吊索具
（1）钢丝绳强度验算（取质量最大构件）
最大构件为非标准件，重量为892.5K N，计算按4点吊考虑，吊点所承受的重量为G=892.5/3=223.1K N。

最大构件吊点间距不一致，取钢丝绳长度最大的一侧进行拉力计算，如图3（靠船构件吊装图）所示。

钢丝绳承受拉力F=G/S inα（S inα=6.745/7.736= 0.87）=223.1/0.87=256.4K N
采用￠56mm（钢丝6×37，绳芯1）公称抗拉强度1,700N /mm 2钢丝绳。

钢丝绳允许拉力按下列公式计算： [Fg]＝αFg/K
式中：[Fg]—钢丝绳的允许拉力（K N）； Fg—钢丝绳的钢丝破断拉力总和（K N）； α—换算系数（钢丝6×37的换算系数为0.82）；
K—钢丝绳的安全系数，按下表取值。

表2 钢丝绳的安全系数
使用情况 安全系数 使用情况 安全系数缆风绳用 3.5 用作吊索，无弯曲时 6~7 用于手动起重设备 4.5 用作绑扎吊索 8~10 用于机动起重设备
5~6
用于载人的升降机
14
查表得￠56mm（钢丝6×37，绳芯1）公称抗拉强度1,700N /mm 2钢丝绳的破断拉力总和是2,000k N。

[Fg]=0.82×2,000÷6 [Fg]=273.3 k N>256.4K N 钢丝绳满足使用要求。

图3 靠船构件吊装图（单位：mm）
3．起吊高度
选取最大靠船构件进行计算，最大靠船构件KC H4吊点吊距不一致，按钢丝绳与构件起吊最小夹角60°计算，钢丝绳垂直起吊高度6.8m，构件起吊高度：
H =4.9m+6.8m =11.7m，起重23号的最大起吊高度37m。

起吊高度满足安装要求。

七、安装过程 1．施工工艺流程
图4 施工工艺流程
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2．安装方法
（1）构件安装前，测量人员要提前进行测量放样，用墨线在桩帽上弹出安装线。

（2）构件运至施工现场后，进行起吊安装，安装加固遵循“下顶，上压，横拉”的加固原则，先主后次的加固。

靠件吊运至安装位置后操作工人先要缓慢的调整靠件的位置，等到与安装线位置基本平行一致后缓慢的下放靠件至桩帽上。

下部用木方支顶，上部用直角靠尺控制调整上边线和垂直
度。

图5 靠船构件吊运图
（3）等构件安放平稳后，用捯链对靠件的安装位置进行微调，直至满足上边线和垂直度的要求，并与安装线完全一致，然后进行加固。

图6 靠船构件下放安装图
（4）加固首先采用￠32的圆钢将靠件吊点与前承台前沿预应力大板的吊点通过焊接连接起来，对靠件进行横向斜拉加固。

初步加固完成后将靠件外伸钢筋与横梁外伸钢筋进行焊接。

最后浇筑靠件节点及梁节点混凝土，使靠船构件与码头连接
成整体。

图7 靠船构件安装加固图
八、工艺总结
渤海基地综合公务码头1-4号泊位工程靠船构件于2015年10月4日完成全部安装。

靠船构件安装位置即为码头前沿线位置，安装质量直接影响码头观感质量。

由于提前对安装可能存在的问题进行了分析和预控，靠件安装质量平稳受控。

通过本次施工总结了以下几点经验： （1）本工程靠船构件非标准件吊点的吊距不一致，在选用吊索时，一定要计算好各吊点钢丝绳的长度，如计算不精确，会导致各吊点位置受力不均，产生应力集中，从而出现崩边现象。

（2）由于构件较重，在吊运安装时动作一定要缓慢，现场起重指挥人员与船上起重人员要默契配合，指令明确。

因靠件在安装前，桩帽上梁板已安装完成并与码头连成整体，靠件一旦因操作失误碰到桩帽可能会使码头产生位移。

（3）靠船构件高4.9m，安装底标高为+0.5m，当地高潮水+4.3m，低潮水+0.5m。

构件安装好后大部分在水面以下，无法观察到水面下的安装情况。

因此构件在安装完成后不要急于焊接外伸钢筋。

等到低水位以后，对靠船构件底部安装质量进行复核，符合无误后再焊接靠件钢筋，浇筑靠件节点混凝土。

（4）靠件节点混凝土浇筑完毕后，至少7d 以后才能拆除吊点部位的加固钢筋，如拆除过早，混凝土顶部容易因混凝土强度不足同时受到构件斜向拉力的影响产生开裂。

参考文献
[1] 《水运工程质量检验标准》（JTS257-2008）[S]. [2] 《水运工程混凝土施工规范》（JTS202-2011）[S]. [3] 《水运工程混凝土质量控制标准》（TS202-2-2011）[S]. [4] 《港口工程施工手册》（交通部第一航务工程局）[S]. [5] 中交第一航务工程局船舶手册[M].。