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

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(yùn)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(jì)、三航局施工的全國首個(gè)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(yùn)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(yùn)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(shí)才能施工，投入工人數(shù)量多，在搶抓水位窗口期時(shí)需要多個(gè)工作面和多個(gè)班組同時(shí)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(shí)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(shí)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(gè)月的工期被大幅縮短至7個(gè)月。

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

擘畫行業(yè)新藍(lán)圖

時(shí)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(yùn)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(shí)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(jì)團(tuán)隊(duì)提前半年采用理論分析、數(shù)值模擬、物理模型、現(xiàn)場試驗(yàn)等多種手段進(jìn)行研究，優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，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(jì)團(tuán)隊(duì)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(jì)效果?！斑^程是痛苦的，結(jié)果是可喜的。”經(jīng)過數(shù)月的科研攻關(guān)，水工專業(yè)設(shè)計(jì)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(gè)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(jì)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(gè)樁帽集成為超大預(yù)制橫梁，精細(xì)化設(shè)計(jì)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(diǎn)、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(shí)間，將構(gòu)件裝配率提高至70%以上。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)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(shí)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(duì)設(shè)計(jì)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(shí)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(duì)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(duì)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(shí)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?yàn)橘|(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?！必?fù)責(zé)拆模的施工員匯報(bào)說。張國明立刻帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)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(shí)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(duì)走訪了行業(yè)內(nèi)專家、設(shè)計(jì)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(yùn)用千斤頂對內(nèi)模進(jìn)行上下頂升運(yùn)動，可徹底解決拆模問題。面對這項(xiàng)“神奇的脫模術(shù)”，項(xiàng)目技術(shù)團(tuán)隊(duì)?wèi)抑男慕K于落地。“原先需要6個(gè)人的活，現(xiàn)在2個(gè)人便能完成，外觀也特別光滑，一點(diǎn)坑洼都不存在，簡直太厲害了?！泵撃９と死侠钸呎f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(duì)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(shí)，建設(shè)團(tuán)隊(duì)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(shí)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”。“一旦出現(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(shí)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(shí)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(yùn)，減少了大量臨水、臨邊作業(yè)，降低了水上作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

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(jì)，科技進(jìn)步了，時(shí)代變了。”施工隊(duì)伍負(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(xiàng)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(shí)，還對船舶油污、廢棄物排放均進(jìn)行統(tǒng)一收集，并轉(zhuǎn)運(yùn)至陸上集中處理?！斑@是一個(gè)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(shí)踐。”項(xiàng)目設(shè)計(jì)總負(fù)責(zé)人郭兆珈感慨地說。

從設(shè)想到現(xiàn)實(shí)，從預(yù)制樁帽的試驗(yàn)到實(shí)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(shí)為編寫行業(yè)設(shè)計(jì)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(yùn)行業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)中交力量。