水下井字梁安装施工技术研究

    张盖新

    摘 要：为保证大型滑道水下工程的质量，避免两侧轨道出现不均匀沉降，水下部分通常采用井字梁结构。为确保施工质量，需要在各施工环节中制定合理的控制措施。本文详细阐述水下井子梁的基础施工以及吊装、安放等施工过程，并指出施工中应注意的问题和细节。

    关键词：水下；井子梁；安装施工技术

    中图分类号：TV52 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2017）02-0064-02

    1 工程概况

    1.1 工程简介

    威海船厂整体搬迁扩建工程3万吨船台滑道长度600m，其中陆地船台长320m，为现浇钢筋砼结构；水上滑道长度280m，为预制安装井字梁。本工程共需预制井字梁28榀，每榀井字梁长度为9.78m，宽度11.95m，高度1.2m，每榀砼96m3，重240t。井字梁在现场临时预制场进行预制，预制完成后采用气囊顶升移运至码头前沿，由300t起重船水上吊装、安放。

    2 水下滑道施工概况

    2.1 施工特点及难点分析

    本工程滑道为弧形，水下安装井字梁28榀，顶标高由±0至-9.0m，单榀井字梁重约240吨，安装要求精度高。

    工期紧张：本工程炸礁方量较大，海上施工外侧无掩护，受北风，东北风影响大，加之在冬季施工，北风大于6级或者波高大于0.8m时，海上将停止施工，业主又有在建船只等待下水，工期十分紧张。

    本工程施工海域较狭窄，施工高峰期，各种船只需交叉作业。施工区域外约1海里处为大片养殖区，干扰因素多，管理难度大。

    2.2 水下滑道施工总流程

    水下基槽开挖 基床抛石、夯实、整平、极细平 井字梁出运、安装 护坡块石抛理 滑道钢轨安装 井字梁内侧干插块石 滑道验收

    2.3 主要施工工序简介

    2.3.1 基槽挖泥

    工程开工后首先进行基槽清淤开挖。水下部分开挖长度为320米，标高由-5.0m渐变到-20.0m，采用8m3抓斗式挖泥船按照由深到浅的顺序分层进行开挖，临近岸边处必须乘高潮作业，部分区域低潮时由陆上反铲配合挖除。

    2.3.2 水下炸礁、清碴

    水下炸礁采用钻孔爆破的方式，由两艘炸礁船同时作业，采用GPS定位，空压机钻孔爆破，布孔方式采用梅花状布孔。清碴采用1艘8m3抓斗式挖泥船配500m3自航泥驳进行施工。在水下爆破完成的区域内，分段清除爆破后的碎碴，确保清碴干凈。若出现高点，要及时标出并进行补炸。

    2.3.3 基床抛石、夯实、整平

    基床抛石采用方驳定位、甲板驳装运驳载、抛石工指挥挖掘机抛填的工艺施工，基床厚度超过2m的分两层施工；基床夯实采用打夯船吊重锤夯实的工艺施工；基床整平采用方驳装料定位、挖机喂料、潜水员水下埋设整平轨道拉刮道整平的工艺。

    2.3.4 井字梁出运、安装

    井字梁利用气囊顶升移运至临时码头前沿，由300t起重船进行吊装，然后移船至施工区域进行安放，水下由潜水员根据事先放置好的安装线进行控制安装，井子梁坐底后再由陆上的测量员进行测量，无误后再摘钩。

    2.3.5 钢轨安装

    采用方驳载履带25t吊进行吊放，潜水人员水下摆放，测量人员通过全站仪进行控制轴线和标高。

    3 主要工序工艺技术要点

    3.1 水下基床整平

    由于井子梁在安装完成后，需要直接在其上部铺设滑车钢轨，因此滑道基床的整平要求要远远高于普通码头基床的要求，需要经过细平、极细平和极极细平三道工序才能满足要求。

    3.1.1 准备工作

    整平施工船组装：采用一条600t方驳改装成整平工作船，配置75kW发电机一部、空压机、过滤罐等设备。该船应具备可同时供四组潜水员施工的条件。

    制作轨道及刮道：导轨采用DN108mm钢管，焊接成10m长度，整平用刮刀长度14m，采用双[12对扣，满焊，两端封口，刮刀长度为井字梁底宽每边加长一米。

    3.1.2 整平标高的确定

    由于滑道为圆弧形结构，因此每榀滑道梁的前后标高均不相同，因此需要根据不同的里程位置控制不同的标高。并且随着上部荷载的加大，不同厚度的抛石基床将会产生相应的压缩沉降量，K0+420以北段预留沉降量为5cm，K0+420～ K0+340段预留沉降量为4cm，K0+340以南段预留沉降量为3cm，K0+290处标高与现浇滑道梁基础相同。

    3.1.3 整平

    基床整平需要经过细平、极细平和极极细平三道程序，分别用二片石、1～3cm碎石和0.5～1cm碎石进行。每次调整整平导轨时，要将水尺依据趈标尽可能竖直。潜水员在根据导轨标高进行基床整平。

    3.2 井字梁出运

    3.2.1 施工准备

    根据井字梁宽度和长度，选用气囊直径为60cm，长度13m，数量5条。准备两台8t卷扬机，码头前沿预埋直径40mm地锚6个。出运前，将每个块体的轴线用Φ10膨胀螺栓标记，以方便潜水员拉线与安装基线进行双控。

    3.2.2 气囊顶升、移运

    基床整平完成，井字梁强度达到出运要求后，将台座不穿气囊的地方拆除，剩余部分作为井字梁的支座，然后在井字梁下穿气囊，进行充气将井字梁顶起，拆除剩余台座。气囊将井字梁顶起后，立即清理井字梁下的垃圾，然后开动卷扬机，将井字梁移运至码头前沿，等候300t起重船吊装。

    3.2.3 起重船吊装就位

    起重船从预制场吊装井字梁后，移船至施工区域，顺井字梁基床轴线下锚定位。轨道梁安装乘低平潮、潮流流速较小时进行。安装前，潜水员下水重新检查基床情况，确保基床无异物、未破坏。

    3.3 井子梁水下安装

    3.3.1 井字梁吊装索具

    为保证井字梁吊装过程的受力均匀，且方便安装，井字梁设计专用吊具，通过吊具改变钢索起吊力的作用方向，使井字梁垂直受力。本工程通过计算，设计吊装架采用20#工字钢，吊索采用φ70钢丝绳。

    3.3.2 安装基线放设

    安装基线放设从K0+290向北进行。安装基线采用三脚架辅助铅锤，潜水员水下做点的办法。每隔20m架立三脚架，测量人员在船台西侧距离滑道边沿5cm处架设全站仪，严格控制垂球线的东西方向。待确定后，潜水人员水下将此点定牢，以便于潜水人员水下引出其他安装控制点。

    3.3.3 井字梁水下安装

    起重船吊井字梁到达预定位置后，先将梁完全放入水中，潜水员下水，指挥起重船，在距基床约20～30cm时停止下放，潜水员再指挥精确安装。在安装过程中，未到达准确位置，井字梁严禁放到基床上，以保护基床不被滑道梁反复起落而破坏。安装过程中，必须采用安装基线和轴线或者西侧轨道中心线进行双控，保证安装的质量。

    第一榀梁位于K0+290～K0+300段，上接现浇滑道梁。安装第一块时，将梁端头的榫槽及梁中心线分别对齐已现浇好的井字梁上的榫槽和轴线，利用系在井字梁两侧的棕绳人工调整井字梁的位置，然后缓缓下落吊钩，使井字梁下沉到临近安装位置，由潜水员水下参照已安装井字梁控制梁的上端，全站仪陆上控制安装在一侧钢轨上的标杆。起重船絞缆移动，使井字梁位置准确后，下落大钩，潜水员在井字梁之间用20mm木闸板作缝，使两井字梁靠紧，颠钩是井字梁座在基床上。然后顺里程向北依次安装剩余井字梁。

    当每榀安装完成后，及时验收，用全站仪测量轴线，水准仪测量钢轨标高，潜水员用靠尺靠梁接头外侧，是否错牙。如测量误差不满足设计要求和规范规定，重新吊起用钢板找平基床，直至满足安装精度验收合格后，将各数据详细记录，以方便安装下一榀滑道梁。

    3.4 滑道钢轨安装

    井字梁安装完成，经监理验收合格后，应立即安排潜水员进行钢轨安装。安装采用方驳载汽车吊进行吊放，潜水人员水下摆放。摆放完成后，依据最西侧一道轨道为基准，调整其轴线和标高，标高和轴线每2m检测一个点进行控制。潜水人员使用千斤顶调整轴线位置，标高通过垫不同厚度的钢板进行调整。然后依据最西侧轨道，利用轨道尺调整其他轨道。钢轨安装完毕后，及时进行护坡块石的抛填。

    4 施工中的经验总结

    水下井字梁的安装要求精度非常高，因此其施工控制重点应放在测量控制、基础施工质量控制、安装精度控制及钢轨安装质量控制上。施工前，针对现场实际施工条件，对各施工工序制定详细的施工措施，施工过程中，严格测量控制、技术交底等环节，施工完成后及时复测验收并抛填两侧块石进行防护。该滑道已顺利投入使用，多艘万吨级船舶安全下水，表明该工程的施工完全满足设计和规范的要求，为类似工程的实施提供了借鉴。

    参考文献：

    [1]港口工程施工手册.中交第一航务工程局有限公司

    [2]仇兆虎.船台滑道水下施工[C].中国水运协会2009年就捞论文集，2009.

    [3]隋简武.船台滑道测量方法浅议[J].甘肃科技纵横，2010（10）.

    [4]金毅.大型预制构件水下高进度安装施工控制技术[J].大坝与安全，2011（12）.