全國首座全裝配式碼頭科技創(chuàng)新引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)升級

中國交建 · 2023-02-14 11:22 留言

碧海藍(lán)天之間,江蘇連云港港徐圩港區(qū)六港池64至65號液體散貨泊位如巨龍盤旋,將一灣碧波擁于懷中,氣貫長虹。2022年9月,運載6.5萬噸原油的8萬噸級巴拿馬型油輪“天龍座”號順利靠泊,由三航院設(shè)計、三航局施工的全國首個全裝配式高樁碼頭——連云港港徐圩港區(qū)64至65號泊位正式投產(chǎn)運營。

“化零為整,既安全又整潔,相比過去,煥然一新?!笔⒑鐭捇B云港港口儲運有限公司副總經(jīng)理陳昌林感嘆道。傳統(tǒng)的高樁碼頭,水上現(xiàn)澆工序繁雜,依次架設(shè)鋼抱箍圍囹支撐系統(tǒng)、鋪設(shè)底模、綁扎鋼筋、安裝側(cè)模、澆筑混凝土、拆除側(cè)模及鋼抱箍圍囹,以上工序均需要等到潮落時才能施工,投入工人數(shù)量多,在搶抓水位窗口期時需要多個工作面和多個班組同時開展施工。如今,全裝配式碼頭施工場景完全不同,采用插槽式構(gòu)件實現(xiàn)與樁基的連接,通過樁頂自支撐,僅需架設(shè)操作平臺輔助安裝,安裝人員在低潮水時可以快速批量化安裝,建設(shè)工效得到極大提高。同規(guī)模傳統(tǒng)高樁碼頭結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件總數(shù)量高達(dá)1000余件,64至65號泊位工程預(yù)制構(gòu)件總量僅195件,均采用工廠化制造,可快速拼接吊裝,大大減少了水上預(yù)制件吊裝次數(shù)和現(xiàn)場混凝土澆筑量。采用新工藝后,原定12個月的工期被大幅縮短至7個月。

從“藍(lán)圖”變“美圖”,從設(shè)想到現(xiàn)實,三航院、三航局?jǐn)y手攻克了多項關(guān)鍵技術(shù),形成的《裝配式高樁碼頭設(shè)計與施工規(guī)范》被立項為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

擘畫行業(yè)新藍(lán)圖

時間回到2021年4月。連云港港徐圩港區(qū)64至65號液體散貨泊位位于大型石化港區(qū)內(nèi),港內(nèi)生產(chǎn)任務(wù)繁忙,液化船只進(jìn)出港頻繁。工程所在地距離后方陸地區(qū)域約16公里,僅有公共管廊旁一條7米寬道路相接,建設(shè)通道嚴(yán)重受限,采用常規(guī)高樁碼頭結(jié)構(gòu),水上作業(yè)船舶多,與港區(qū)生產(chǎn)干擾大,工程建設(shè)期長,不能滿足業(yè)主要求。為解決生產(chǎn)干擾和建設(shè)期長的問題,工程技術(shù)人員大膽創(chuàng)新,提出了模塊化裝配式高樁碼頭設(shè)想。

模塊化裝配式高樁碼頭采用“搭積木”理念,將高樁碼頭“肢解”為標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件和非標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件,在工廠進(jìn)行批量制作后,再運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場,通過拼裝形成碼頭。模塊化裝配式高樁碼頭的施工方式實現(xiàn)了碼頭在陸地工廠里制造。

為最大限度提升碼頭全裝配式比例,三航院設(shè)計團(tuán)隊提前半年采用理論分析、數(shù)值模擬、物理模型、現(xiàn)場試驗等多種手段進(jìn)行研究,優(yōu)化工藝設(shè)計,對吊裝工藝、構(gòu)件堆放等進(jìn)行4D模擬。以“安裝量減少80%、施工人員減少85%、建設(shè)工期縮短40%”為目標(biāo),設(shè)計團(tuán)隊對方案精雕細(xì)琢。方案經(jīng)過5輪“大修”、8輪“小修”,終于達(dá)到預(yù)計效果?!斑^程是痛苦的,結(jié)果是可喜的?!苯?jīng)過數(shù)月的科研攻關(guān),水工專業(yè)設(shè)計負(fù)責(zé)人盛佳珺欣慰地說。

模塊預(yù)制品質(zhì)好

作為國內(nèi)首個新型全裝配式高樁碼頭,64至65號液體散貨泊位借鑒了“樂高”積木精巧、裝配化、模塊化的設(shè)計理念,以“搭積木”方式組建碼頭結(jié)構(gòu),創(chuàng)造性地將碼頭主體結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)的3個樁帽集成為超大預(yù)制橫梁,精細(xì)化設(shè)計減少混凝土用量。

碼頭上部結(jié)構(gòu)則由原來的預(yù)制縱梁、縱橫梁現(xiàn)澆節(jié)點、預(yù)制面板集成為異形梁板——π型預(yù)制梁板,大大縮短構(gòu)件安裝時間,將構(gòu)件裝配率提高至70%以上。項目團(tuán)隊將水上現(xiàn)澆施工轉(zhuǎn)至陸上預(yù)制,細(xì)化受力分析,完善預(yù)制卡槽,實現(xiàn)了工廠化、模塊化生產(chǎn)。

然而,轉(zhuǎn)至陸上預(yù)制并不意味著簡單易做。π型預(yù)制梁板最大板長14.7米,寬9.2米,高1.75米,重達(dá)220噸,相當(dāng)于22頭成年大象的重量,是國內(nèi)高裝碼頭施工最大單體構(gòu)件。作為碼頭的重要構(gòu)件,π型梁板承擔(dān)著碼頭“脊柱”的作用,直接承受作用于碼頭上的各種載荷和外力,質(zhì)量要求極為嚴(yán)格?!半m然是首次制作,我們一定保證每一榀梁板的高品質(zhì)!”接到預(yù)制任務(wù)的三航局灌河工程處總工張國明鄭重地說。

高質(zhì)量梁板施工的第一步便是模板的選擇。開工之初,三航局預(yù)制團(tuán)隊設(shè)計了木模板和整體式鋼內(nèi)模兩套模板方案。但經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn),相比整體式鋼內(nèi)模,木模板剛性不高、易變性,長時間使用表面會產(chǎn)生一定損壞,容易導(dǎo)致澆筑的梁板表面坑坑洼洼。

于是,三航局建設(shè)團(tuán)隊果斷決定采用整體式鋼內(nèi)模??砷_工不久,鋼筋伸出模板外的槽口處就出現(xiàn)了漏漿問題,預(yù)制團(tuán)隊迅速開展技術(shù)“會診”。經(jīng)現(xiàn)場勘察,很快找到了癥結(jié)。原來,直徑14毫米的外露鋼筋同模板槽口存在2毫米、不耐老化縫隙。雖采用密封膠條密封,但其彈性不好,在澆筑時容易出現(xiàn)漏漿,從而嚴(yán)重影響梁體外觀質(zhì)量。如果漏漿問題不解決,肯定會因為質(zhì)量不達(dá)標(biāo)影響各構(gòu)件之間的拼接。

苦思冥想之際,張國明從修理組的套筒扳手中得到啟發(fā),提出采用預(yù)埋鋼筋套筒的方式,將鋼筋端部用滾軋工藝加工成直螺紋,并用相應(yīng)的連接套筒將鋼筋連接,套筒正好可以將間隙完美覆蓋。這樣不僅能達(dá)到止漏效果,而且外形美觀、易于模板拆裝,一舉多得。提議得到了大家充分肯定,加工好的鋼筋安上了套筒,有效解決了漏漿問題。

解決了漏漿問題,新的問題又接踵而至。“張總,內(nèi)模與混凝土吸附在一起,無法正常脫模了。”負(fù)責(zé)拆模的施工員匯報說。張國明立刻帶領(lǐng)團(tuán)隊奔赴脫模施工現(xiàn)場,就地召開裝配式π型梁板技術(shù)研討會商量對策。

原來,π型梁板是四面封閉的凹形結(jié)構(gòu),內(nèi)模與π型梁板混凝土產(chǎn)生了“真空吸附”效應(yīng),并且澆筑時混凝土給四周模板施加側(cè)向壓力,導(dǎo)致脫模困難,只能采用人工脫模形式。但是,人工脫模效率太低,很難完成每天的制梁任務(wù),而且需借助外力敲擊,脫模過程會對模板造成局部損壞,拆模后的梁板外觀質(zhì)量較差。

“既然整體式鋼內(nèi)模不行,為什么不將內(nèi)模分為兩塊,用設(shè)備代替人工脫模呢?”張國明提出了新的想法。帶著新思路,技術(shù)團(tuán)隊走訪了行業(yè)內(nèi)專家、設(shè)計單位尋求解決辦法。經(jīng)過一番調(diào)研,找到了最終的“鑰匙”——液壓可調(diào)節(jié)式內(nèi)模板。該內(nèi)模板分為兩塊,每塊內(nèi)模板的頂面下方放置液壓千斤頂,運用千斤頂對內(nèi)模進(jìn)行上下頂升運動,可徹底解決拆模問題。面對這項“神奇的脫模術(shù)”,項目技術(shù)團(tuán)隊?wèi)抑男慕K于落地?!霸刃枰?個人的活,現(xiàn)在2個人便能完成,外觀也特別光滑,一點坑洼都不存在,簡直太厲害了。”脫模工人老李邊說邊豎起大拇指。

不僅如此,為了保證施工進(jìn)度以及質(zhì)量,建設(shè)團(tuán)隊還購置了混凝土養(yǎng)護(hù)專用的蒸汽發(fā)生器,控制好溫度、濕度,讓這些“巨無霸”在溫室里得到高質(zhì)量養(yǎng)護(hù),出模速度也由之前的5天1榀提升到2天1榀。

與此同時,建設(shè)團(tuán)隊將信息化同質(zhì)量管理有效結(jié)合,采用二維碼和標(biāo)識牌噴涂相結(jié)合的方式,標(biāo)明產(chǎn)品的編號、生產(chǎn)日期、工序的操作時間。二維碼內(nèi)含有工序責(zé)任人、施工圖紙等具體信息,為π型梁板量身打造出“身份證”?!耙坏┏霈F(xiàn)質(zhì)量問題,技術(shù)員便可依據(jù)身份信息迅速追溯到相關(guān)責(zé)任人,及時進(jìn)行整改,確保π型梁板質(zhì)量優(yōu)異?!睆垏餍判臐M滿地說道。

綠色環(huán)保有實效

“綠水青山就是金山銀山。”在建設(shè)過程中,三航局、三航院積極踐行徐圩新區(qū)“綠色石化產(chǎn)業(yè)基地”的環(huán)保理念,以工藝創(chuàng)新從源頭降低施工對海洋污染。

碼頭組件經(jīng)新型結(jié)構(gòu)安裝后,可立即形成水上施工工作面,避免抱箍、鋼筋、模板等水上現(xiàn)澆材料的頻繁吊運,減少了大量臨水、臨邊作業(yè),降低了水上作業(yè)風(fēng)險。

預(yù)制場里,操作工王興北正在對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行防腐處理。他邊刷著防腐涂料邊感嘆道:“20多年了,我不是腳踩小船,就是綁著安全繩在海上施工,沒想到還能在岸上完成這些工作。”“老伙計,科技進(jìn)步了,時代變了?!笔┕り犖樨?fù)責(zé)人曹世忠拍著老王的肩膀說。采取全裝配工藝后,水上作業(yè)人員由原來的“千人會戰(zhàn)”壓縮到幾十人班組攻關(guān),人員減少85%,很多原本需要王興北們在水上作業(yè)工序都改成了陸上施工,大大減少了建筑材料對海洋的污染,也有效避免傳統(tǒng)施工階段長期浸泡海水對鋼筋混凝土耐久性產(chǎn)生影響。

此外,項目部采用大型起重船代替小型施工船舶,將現(xiàn)場施工船組數(shù)量減少近一半。同時,還對船舶油污、廢棄物排放均進(jìn)行統(tǒng)一收集,并轉(zhuǎn)運至陸上集中處理。“這是一個從無到有,從一張白紙到一幅藍(lán)圖的艱辛過程。我們將繼續(xù)深耕水工市場,為中交在裝配式碼頭領(lǐng)域繼續(xù)探索實踐?!表椖吭O(shè)計總負(fù)責(zé)人郭兆珈感慨地說。

從設(shè)想到現(xiàn)實,從預(yù)制樁帽的試驗到實現(xiàn)碼頭主體結(jié)構(gòu)全裝配化,三航局與三航院齊心聚力,以“交通強(qiáng)國”“智慧交通”建設(shè)為引領(lǐng),在助力地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時為編寫行業(yè)設(shè)計與施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范貢獻(xiàn)中交智慧,為推動我國交通水運行業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)中交力量。

編輯:余丹丹

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