孫曉鴻

（廣州港工程設(shè)計院有限公司，廣東 廣州 510700）

隨著我國社會發(fā)展水平的逐步提升，海上交通體系的發(fā)展已經(jīng)逐步成熟，而一部分地區(qū)的碼頭在設(shè)計的過程中，考慮周邊環(huán)境因素以及前期投入因素，利用浮碼頭打造浮碼頭成了較為常見的現(xiàn)象，而浮碼頭的設(shè)計必然要考慮安全性和穩(wěn)定性，其中地錨結(jié)構(gòu)是進行浮碼頭固定的常規(guī)結(jié)構(gòu)，結(jié)合不同的應(yīng)用場景以及需求進行地錨結(jié)構(gòu)的分析，有助于提升浮碼頭結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，也可以為我國水運交通體系的高質(zhì)量發(fā)展提供參考。

1 基礎(chǔ)理論分析

1.1 浮碼頭工程的基本概況

浮碼頭工藝相對新穎，在我國西南地區(qū)較為常見，正是由于應(yīng)用場景較少，相關(guān)工藝體系正處于升級和發(fā)展的階段。從浮碼頭的結(jié)構(gòu)上來看，主要包含了浮橋、活動引橋、主/支浮橋以及錨定結(jié)構(gòu)，其中錨定結(jié)構(gòu)能夠為浮碼頭的正常運行提供穩(wěn)定的支撐，但是在實際施工過程中需要了解其重點的固定方法以及施工細節(jié)，才可以提升整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[1-2]。

1.2 浮碼頭的常見形式

結(jié)合目前較為常見的應(yīng)用結(jié)構(gòu)來看，綜合錨固的方法，可以將浮碼頭劃分為拉抱樁式和拉簧式兩種。前者的連接結(jié)構(gòu)是抱樁器和鋼管樁，能夠維持浮碼頭的穩(wěn)定性，而后者則是利用浮箱、拉簧、錨塊保持浮碼頭的穩(wěn)定性[3]。不同結(jié)構(gòu)的浮碼頭主要服務(wù)于不同的地質(zhì)狀況以及水文環(huán)境，部分地區(qū)的淤泥狀態(tài)以及水底基層質(zhì)量也會影響浮碼頭結(jié)構(gòu)的細節(jié)。

1.3 地錨結(jié)構(gòu)

從我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的角度來講，地錨結(jié)構(gòu)是較為常見的固定結(jié)構(gòu)，其可以分為錨點、錨樁、錨錠、拖拉坑等結(jié)構(gòu)。通過地錨結(jié)構(gòu)來固定拖拉繩，實現(xiàn)穩(wěn)固基礎(chǔ)的作用。大部分的地錨結(jié)構(gòu)都會利用鋼絲繩、鋼筋混凝土預(yù)制件或者原木等材料組成，將其埋入地下。結(jié)合目前的基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀來看，地錨結(jié)構(gòu)主要分為樁基式、平衡重法以及坑式地錨，而在浮碼頭施工領(lǐng)域，由于是水下施工，大部分的地錨結(jié)構(gòu)都會選擇坑式結(jié)構(gòu)，這對于地錨結(jié)構(gòu)自身的質(zhì)量以及施工期間的細節(jié)控制有較高要求[4]。

2 浮碼頭工程概況以及地錨結(jié)構(gòu)的應(yīng)用背景

2.1 工程概述

某項目結(jié)合后續(xù)的經(jīng)營和發(fā)展需求，需要針對當前的碼頭進行結(jié)構(gòu)改造，為了提升船舶?？康拿娣e，提高碼頭的客流輸送效率，重新劃定水域設(shè)置浮碼頭。在浮碼頭的后方設(shè)置了地錨、錨鏈、鋼引橋以及鋼撐桿等系留設(shè)施，原有的碼頭墩臺負責作為船舶撞擊力的承受結(jié)構(gòu)。碼頭的縱向長度約為55 米，詳細的設(shè)計參數(shù)如下。

2.1.1 設(shè)計水位

結(jié)合該區(qū)域的年降水情況以及潮汐情況確定設(shè)計高水位控制在4.2 米，設(shè)計低水位為0.9 米，極端高水位達到了5.86 米，極端低水位為0.205 米。

2.1.2 水流速度

該碼頭位于潮流明顯的區(qū)域，漲潮流持續(xù)時間為4 個小時，落潮流持續(xù)時間為8 個小時，常規(guī)流速約為2～3 千米，最大的漲潮流速可以提升至3.5 千米。

2.1.3 設(shè)計荷載

浮碼頭結(jié)構(gòu)中的鋼平臺、鋼引橋、浮碼頭均布荷載達到了3KPa，船舶荷載需要結(jié)合該區(qū)域日常行船的實際型號以及規(guī)格進行調(diào)整。該碼頭負責作為疏散游客的節(jié)點，結(jié)合日常停船的類型劃分為游船碼頭和游覽碼頭。游船碼頭的停泊船只長度為55 米，船寬9 米左右，型深為1.8 米，滿載吃水能夠達到0.9 米，而游覽船只的船長為57 米，船寬達到了17 米，型深為4.1米，現(xiàn)在時的吃水深度為3.2 米。

2.1.4 浮碼頭的平面設(shè)置

為了提升船舶停靠的安全性和穩(wěn)定性，碼頭前沿線需要和上游的其他碼頭前沿線齊平，并且結(jié)合當前的墩臺位置確定浮碼頭的設(shè)置位置，浮碼頭全長55 米。

針對碼頭前沿線進行挖泥疏浚，確保最低水位時浮碼頭以及停泊船只不會擱淺。

2.2 工程整體構(gòu)思

本工程的核心特點在于工程量較小，但是工程項目較多，動用的施工設(shè)備較多，因此進行施工現(xiàn)場的精細化管理至關(guān)重要，需要結(jié)合實際的施工需求，打造完善的施工總體方案。

本工程的核心目標在于實現(xiàn)浮碼頭的安裝和固定，因此需要盡早完成地牛、錨塊等基礎(chǔ)設(shè)施的施工。等待混凝土結(jié)構(gòu)，強度滿足標準之后才可以進行安裝。其中浮碼頭安裝之前必須安裝好地錨等相關(guān)結(jié)構(gòu)，通過錨鏈與浮碼頭連接之后才可以安裝搭板以及引橋。在上述工程施工期間，還需要同步完成干砌護岸的作業(yè)，能夠為浮碼頭的施工提供基礎(chǔ)保障[5]。

在工程開始之前，還需要結(jié)合具體的施工方案進行施工，放樣便于施工測量以及細節(jié)控制。綜合前期原油碼頭的結(jié)構(gòu)和特點，在獲取既有施工文件和相關(guān)信息的基礎(chǔ)上，設(shè)置可視化模型，通過工程測量微網(wǎng)、平面控制網(wǎng)等信息化手段，明確施工重點，確定地錨設(shè)置的點位、確保穩(wěn)定性較強，且不容易產(chǎn)生位移和沉降，便于后續(xù)的日常保護和運維。

2.3 水工結(jié)構(gòu)的設(shè)計

由于本工程作為碼頭改造工程，需要將一艘55 米長的浮碼頭遷移至此，在設(shè)置的過程中，需要堅持按照以下原則展開結(jié)構(gòu)設(shè)計分析。首先，建立在因地制宜原則的基礎(chǔ)上進行浮碼頭細節(jié)上的改造。著重針對鋼撐桿以及鋼引橋位置進行優(yōu)化，在浮碼頭的后援位置設(shè)置了擱斗；浮碼頭后方以及側(cè)面設(shè)置了多個錨環(huán)，與擱斗相互利用。浮碼頭內(nèi)壁增加了肋板，進行內(nèi)地加強。全部替換周邊欄桿，以提升穩(wěn)定性和質(zhì)量。

2.3.1 地錨結(jié)構(gòu)的設(shè)計

地錨結(jié)構(gòu)是本工程中的重點結(jié)構(gòu)，為了提升浮碼頭的安全性和穩(wěn)定性，通過地錨結(jié)構(gòu)進行固定，綜合整體工程的設(shè)計需求，錨定結(jié)構(gòu)分為混凝土地毛以及地牛兩種，結(jié)合不同的區(qū)域進行施工。

2.3.2 地牛的施工

本次工程設(shè)置了兩個地牛，分別位于浮碼頭中軸線兩側(cè)的岸上，形成軸對稱結(jié)構(gòu)，每個地牛設(shè)置了兩個錨環(huán)，其一與浮碼頭中軸線相距5 米，材質(zhì)為φ37圓鋼，另一個距離浮碼頭中軸線8.48 米，材質(zhì)為φ72圓鋼，在地牛的下方設(shè)置了地瓜石墊層，來提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。地牛的整體高度為2 米，所選擇的混凝土強度為C20，在其中參加了20%的粗石塊，快時的強度需要控制在50MPA 以上，單個重量在10～50 千克左右，在滿足工程強度和剛度需求的同時，也可以合理控制成本。

地牛施工選擇現(xiàn)澆混凝土施工技術(shù)。施工之前需要由測量人員結(jié)合整體工程的區(qū)域規(guī)劃出施工位置，通過反鏟開發(fā)的方式進行基坑開挖，基坑開挖結(jié)束之后在底部鋪設(shè)地瓜石，厚度控制在30 毫米左右。

接下來進行模板施工。本次錨塊模板采用定型組合鋼模板，坡面區(qū)域的模板則選擇木模板，以便在其中安裝錨環(huán)。模板圍檁采用10＃槽鋼，相鄰兩片銘板之間需要利用緊張器進行固定，避免出現(xiàn)松動和縫隙，模板交接位置利用膠條進行堵漏。

在混凝土攪拌時，需要按照既定的配合比施工，落實全過程精細化管理，所有的計量偏差要符合既定的施工規(guī)范。混凝土澆筑之前需要檢查模板和支架的穩(wěn)定性以及強度，避免模板內(nèi)部出現(xiàn)雜物；混凝土澆筑之后，利用插入式振搗棒進行振搗，遵循先外后內(nèi)的順序，移動間距需要控制在25 厘米左右，避免碰撞周邊模板?；炷翝仓扇》謱訚仓姆椒?，每一層振搗合格之后才可以進行下一層的施工?；炷林兴尤氲膲K石要求沒有水銹、裂縫和雜物，沖洗干凈，并且保持表層濕潤，放置在新疆混凝土層之上，直到被充分包裹。

混凝土澆筑結(jié)束之后進行覆蓋和養(yǎng)護，確保強度滿足標準強度的95%以上時，才可以撤去模板；模板拆卸時避免對混凝土表層造成影響和破壞。

2.3.3 地錨結(jié)構(gòu)的施工

本工程在浮碼頭后方設(shè)置了兩個地錨，均為混凝土錨塊，平面尺寸為3.6×3 米，高度為2 米，混凝土強度為C25?？偡搅窟_到了34 立方米，單個重量約為41 噸。在錨塊上設(shè)置φ25 吊環(huán)一個，前腳內(nèi)預(yù)埋∠"形護腳，材質(zhì)為δ8 鋼板，斷面尺寸結(jié)合整體錨塊的尺寸進行規(guī)劃，為4×4×2.5 米，分布于浮碼頭后方兩側(cè)。

利用錨鏈將錨塊連接之后，通過起重船將其放置在錨坑內(nèi)部。搭配兩個邊長均為1.1 米的混凝土懸垂，懸掛在靠近浮碼頭的一側(cè)，和錨和鏈之間保持6.32 米的距離。

所有的混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護標準，均以14 天為主，養(yǎng)護結(jié)束之后需要按規(guī)程進行強度的檢測。

錨塊預(yù)制工藝流程按照底胎清理放線、鋪油氈原紙、支立模板、預(yù)埋件固定、模板及預(yù)埋件驗收、混凝土澆筑、振搗、拆模、養(yǎng)護這一流程為主。其中值得注意的是底胎膜主要選擇混凝土地坪，其他的模板結(jié)構(gòu)和地牛澆筑所用模板一致。由于模板自重較大，在拆卸的過程中利用吊機輔助完成拆卸。錨塊的預(yù)埋件包含了錨環(huán)，材質(zhì)為φ72 圓鋼，吊環(huán)，材質(zhì)為φ25吊環(huán)，以及∠"形護腳。

吊環(huán)利用烘焙加工的工藝制作而成，固定方法則選擇在專用支架上固定；護腳鋼板后需要焊接螺紋鋼筋最大化錨固效果。所有的鋼材選擇以及施工方法都需要符合工程規(guī)范。

混凝土施工以及各項細節(jié)的落實與地牛施工方案相符，但其中的混凝土澆筑環(huán)節(jié)采取了階梯式分層澆筑方式，在頂部利用二次振搗以及抹面的方法進行施工，最后還需要利用木抹子打造粗糙面，能夠進一步提升錨塊的密實度。錨塊的養(yǎng)護方法為“圍堰”蓄水法，和后續(xù)使用期間周邊環(huán)境條件一致，能夠提升使用壽命。

施工好的錨塊需要運送到施工場地進行安裝，本工程采用200 噸起重船執(zhí)行安裝任務(wù)。安裝之前需要利用挖泥船開挖錨坑，尺寸為4×4×2.5 米，分別位于浮碼頭中軸線兩側(cè)后方。錨塊、懸錘的強度達到要求之后，將錨鏈的一端連接于錨塊上，運送到錨坑，在潛水員和專業(yè)人員的指揮下安裝就位，錨鏈的另一端需要和浮碼頭連接。施工需要選擇風浪較小且天氣晴朗的時間，避免周邊環(huán)境對施工造成影響。

2.3.4 錨鏈結(jié)構(gòu)的設(shè)計

本工程共設(shè)計了8 根錨鏈，其中斜鏈兩根、倒鏈兩根、橫鏈四根，直徑均為φ60，投入使用之前，需要利用水泊油實現(xiàn)防腐防銹處理。

2.3.5 鋼撐桿、鋼引橋設(shè)計

為了提升浮碼頭結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，本工程設(shè)計了一座鋼撐桿以及兩座鋼引橋。

鋼撐桿的長度為22.5 米，斷面尺寸為0.6×0.6 米，結(jié)構(gòu)為箱型結(jié)構(gòu)；鋼引橋1 的長度為20 米，寬度為2 米，采取下沉式結(jié)構(gòu)，主梁的高度達到了1 米，鋼引橋2的長度為21.5 米，寬度為3.5 米，同樣采取下沉式結(jié)構(gòu)，主梁高度為1.1 米。這兩座鋼引橋的目的在于提供日常人員通行，同時也可以發(fā)揮一部分撐桿作用。

2.4 墩臺結(jié)構(gòu)的改造

由于本工程涉及原有碼頭結(jié)構(gòu)的改造，為了確保碼頭結(jié)構(gòu)符合當前浮碼頭的應(yīng)用需求，考慮原有防汛墻的穩(wěn)定性，將原有一部分墩臺和防汛墻之間的磚塊清除掉，通過填充混凝土的方式使其形成一個整體，來提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，也可以避免新的浮碼頭結(jié)構(gòu)對原有地下設(shè)施造成影響。

本工程中共涉及三座墩臺的改造和優(yōu)化，由于在墩臺之間搭設(shè)了引橋，分別和浮碼頭進行連接，在水面下降時，浮碼頭也會一同下降；當另一座獨立的墩臺所在的區(qū)域為水域時，也會利用撐桿和浮碼頭連接。在這個過程中需要注意的是，假如其中的獨立墩臺所處的區(qū)域為陸地，為了提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，合理利用剩余的空間，在墩臺的上方以及兩側(cè)搭建了平臺，兩側(cè)的陸地區(qū)域，通過平臺連接，這樣可以結(jié)合該碼頭的實際情況開發(fā)出更多的區(qū)域，比如觀光區(qū)、娛樂區(qū)、休息區(qū)、等候區(qū)，能夠最大化空間利用價值。

與此同時，由于本碼頭的水下結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，為了避免地面平臺建設(shè)對地下結(jié)構(gòu)以及水下結(jié)構(gòu)造成影響，利用新型的混凝土錨塊作為地錨來提升浮碼頭的穩(wěn)定性。兩個地錨結(jié)構(gòu)分別位于浮碼頭中軸線兩側(cè)后方、碼頭落地前方的水域之下，并且和浮碼頭平行，在這個過程中需要合理調(diào)整浮碼頭和引橋之間的距離。結(jié)合實際情況進行測算，兩個地錨所形成的垂直線與浮碼頭平行，其距離和引橋的長度比例為115:215，可以滿足日常的固定需求，也可以提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；另外在夾角設(shè)計方面也需要進行優(yōu)化。引橋和地錨之間的錨鏈夾角度數(shù)為62 度，可以起到傳遞沖擊力的作用。而新型的混凝土地錨也有著較強的抓地力，能夠解決浮碼頭使用以及防汛墻結(jié)構(gòu)維護等方面的矛盾，同時避免打樁帶來的大量不確定因素，也可以實現(xiàn)成本和施工質(zhì)量的控制。

3 結(jié)語

本文建立在理論以及案例分析的基礎(chǔ)上，利用地錨、錨鏈相結(jié)合的方式進行浮碼頭固定，配合鋼撐桿、引橋，能夠提升穩(wěn)定性和強度，適合現(xiàn)有水域資源以及老碼頭結(jié)構(gòu)的改造，改造成本較低，靈活性較強，值得進行推廣，也具備創(chuàng)新空間。