自动化集装箱码头堆场与道路设计及施工工艺优化

韩志强，俞吉繁，高平原

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

改革开放以来，全国各大港口都在推进具有装卸速度快、错误率低、人员投入少等优势的自动化集装箱堆场建设。但该类工程设计施工技术文献相对较少，本文以营口港鲅鱼圈港区堆场与道路工程为例，论述了自动化集装箱码头堆场和道路设计及施工工艺的优化。

本工程新建堆场与道路38.6 万m2，主要包括地基处理、现浇混凝土基础、堆场铺面结构、房建单体以及配套的给排水、供电照明、控制、通信等。施工中存在以下难点：

1）涉及内容多，工程量大，工期紧张。本工程中CFG 桩长度总计20.9 万m，现浇集装箱龙门吊轨道梁9 500 m，现浇箱角条形基础18 144 m，配套的综合管网总计2 万m，新建8 座单体建筑，现浇混凝土约10 万m3。因该场地需尽快投产使用，合同工期压缩至仅10 个月，其中因其它原因对施工造成影响约2 个月，导致工期更加紧张。

2）现浇构件数量多，质量要求高，成品保护困难。现浇集装箱龙门吊轨道梁共602 段，分14 条轴布置，单轴长678 m，顺直度允许偏差不超过10 mm，施工质量要求高。轨道梁浇筑时需要预留轨道安装螺栓孔，螺栓孔两两一组间距500 mm 布置，预埋数量多且精度要求高。现浇箱角条形基础1 890 段，分散布置在14 个箱区，与土方回填、联锁块铺装等工序存在交叉作业，成品保护难度大。

3）已投产设施对施工的影响。由于是改造工程，施工区域周边是已投产的码头、堆场及道路等，为保证这些设施正常生产运行，施工场地只能分阶段分区域提供，对施工流水、机械配置等造成影响，需要合理安排施工以免工期延误和施工成本增加。

对设计方案的优化本着“更优质量、更快进度、更低成本”的原则，选择更易于控制施工质量、提高施工效率和降低后期运维成本的施工工艺。特对以下方面进行了优化[3-7]。

1）强夯工艺改为CFG 复合地基工艺。本工程主要对轨道梁与箱角条形基础区域进行地基加固，该区域由港池疏浚土吹填形成，主要包括淤泥质黏土、粉土及中粗砂等。采用强夯工艺对场地周边设施影响大，对存在的软弱夹层的地基处理效果差，易在后续使用中产生不均匀沉降，影响集装箱堆放和龙门吊运行。相比较而言CFG 复合地基施工采用长螺旋钻机，对周围设施几乎无影响，设备占用场地小，可以多台钻机同时施工，提高施工效率，而且CFG 复合地基工艺适用性强，可以大幅度提高地基承载力且沉降量小。

2）轨道梁垫层由水泥稳定碎石垫层改为C15混凝土垫层和优化轨道梁高度类型。水泥稳定碎石属于柔性材料适应性好，但刚度不及混凝土垫层，且开槽宽度窄，边缘压实度不好控制，影响轨道梁支模和混凝土浇筑施工质量。

原设计龙门吊轨道梁基础中共有高度800 mm、1 200 mm、1 400 mm 3 种类型并间隔布置，垫层高程变化部位碎石垫层压实度不易控制，在不影响使用功能的前提下将轨道梁基础调整高度为800 mm 和1 400 mm 2 种类型，减少垫层接茬部位，避免发生不均匀沉降。

3）重箱区箱角条形基础之间由碎石铺面改为联锁块铺面。使用碎石铺面后期易出现长草、积水等问题，增加维护工作量。联锁块铺面可以较好地避免上述问题，且现场整洁美观、方便清理，同时采用原堆场拆除的联锁铺装，减少工程投资。

4）主干道路由混凝土大板路面改为沥青混凝土路面。现浇混凝土大板刚度大，对不均匀沉降适应性差，一旦因沉降发生损坏后维修复杂、周期长、费用高。沥青混凝土路面属于柔性材料，具有稳定性好、沉降适应性强、行车舒适等优点，而且损坏后维修方便、快速，对生产作业影响小。

3.1 现浇构件支模工艺创新

本工程现浇混凝土构件包括轨道梁、拖缆槽和箱角条形基础等，数量多，分布密集，混凝土浇筑量大，成品质量要求高，是施工重难点之一。

1）对轨道梁支模工艺进行优化。模板底部采用顶丝支撑工艺，在浇筑好的混凝土垫层上钻孔，将顶丝顶板埋入垫层内，顶板与模板横围囹间使用螺杆连接，通过调节螺母加固模板，避免出现横向位移，保证侧模底部的安装精度和稳固性，同时采用橡胶条止浆，杜绝了涨模和底边漏浆情况的发生。模板顶部使用对拉螺栓间穿限位钢管加固工艺，保证了模板顶部安装精度和顺直度。轨道螺栓孔采用预埋波纹管的方式，在轨道槽模板上增加限位装置，波纹管底部使用钢筋限位架固定，避免在混凝土浇筑过程中发生偏移，保证预埋孔位置准确。通过对轨道梁支模工艺优化，大大提高了轨道梁施工质量，拆模后测量混凝土尺寸合格率达到100%，同时该工艺还具有适用性强、操作简单等优点。轨道梁模板见图1。

图1 轨道梁支模工艺效果图Fig.1 Effect of erected formwork for track beam

2）对拖缆槽支模工艺进行优化。拖缆槽位于已浇筑完成的轨道梁侧面，只能使用单侧支模工艺，单侧模板加固困难且极易在混凝土浇筑过程中出现涨模、跑模等现象。对模板顶部加固，使用槽钢制作桁架，一端与模板竖围囹相连，另一端通过卡槽固定在浇筑完成的轨道槽内；
对模板底部加固，提前在混凝土垫层内预埋圆台螺母，采用绑夹底工艺，通过调节螺母对模板底部进行加固。杜绝了跑模、涨模现象的发生，有效提高了拖缆槽的实体质量和观感质量。拖缆槽模板见图2。

图2 拖缆槽模板上部加固效果图Fig.2 Effect of reinforcement of upper formwork for touring trough

3.2 混凝土边角保护工艺及设备创新

1）对现浇混凝土边角保护工艺进行优化。本工程中现浇混凝土构件数量多、布置分散，与土方回填、水稳碾压及联锁块铺装等工序存在交叉作业，若不对混凝土边角进行保护，在后续施工及使用中极易出现崩边掉角的情况。为解决此类问题采取对轨道梁、拖缆槽及电缆沟等构件在边缘增加护边角钢，见图3，提高混凝土构件边缘强度和顺直度；
对于箱角条形基础混凝土边缘采取倒角处理，倒角为10 mm×10 mm 倒45˚结构形式，见图4，避免混凝土边缘受到动荷载冲击时发生崩边掉角。通过上述方法提高了成品保护率，同时减少了后期维护费用。

图3 增设护边角钢效果图Fig.3 Effect of angle steel added for edge protection

图4 混凝土倒角效果图Fig.4 Effect of concrete chamfering

2）对倒角设备创新。目前常用工艺是使用角磨机进行弹线后人工打磨，打磨精度差，成品质量难以控制。为解决这一问题，对已申请专利的倒角设备进行改造，通过调节螺栓将导向轮、锯片和电机固定在限位架上，根据倒角尺寸及角度调节锯片位置，通电后推动扶手向前移动进行混凝土边缘倒角。改造后的倒角设备不但提高了倒角的精度和顺直度而且操作方便，节省人力的同时大大提高施工效率。该设备已授权实用新型专利。

3.3 预制盖板工艺创新

通过对预制混凝土盖板的工艺创新，提升盖板的预制质量。电缆沟盖板护边角钢采用先焊接打磨后整体镀锌的工艺，避免镀锌保护层在焊接过程中被破坏，提高了防锈能力[8]。使用新式盖板模板桁架加固工艺，侧模使用紧张器代替传统木楔子加固工艺，避免模板连续使用后出现涨模现象。电缆沟盖板吊点采用预埋螺栓及套筒代替传统拉环，盖板安装后使用橡胶塞将套筒孔进行封堵防止返锈。通过上述一系列措施提高了电缆沟盖板的观感质量、实体质量以及耐久度。

3.4 轨道安装工艺创新

选用新型的轨道沉降快速调节固定系统，系统采用分体式设计，见图5，可对沉降部位轨道进行局部调高维修，而且配件中使用聚乙烯高分子材料代替部分钢构件，具有耐久性好、维修速度快、维修费用低等优点。将轨道焊接方式由传统手工电弧焊工艺改为铝热焊工艺。相比于手工电弧焊，铝热焊是一种利用自身的反应来进行焊接的工艺，具有焊缝强度高于轨道自身强度、操作方便快速、平顺性好的优点，在使用过程中不会出现因为轨道应力集中导致开焊的现象。

图5 轨道快速调节固定配件图Fig.5 Fixing accessories for quick adjustment of tracks

结合场地实际情况将场地分为重箱区、空箱区及辅建区，分别围挡形成3 个工区，再将重箱区由电缆沟分为南北2 个分区，各自形成流水作业，满足拆除条件后进行该区域施工。各工区内施工安排按照“先地下后地上，先复杂后简单”的施工原则，先进行拆除工程，之后进行地基处理和地下综合管网施工，再进行现浇混凝土构件施工，最后进行铺面结构和附属设施安装施工，各自形成流水作业，再进行整合。通过合理安排施工流程不但避免了工序交叉，而且可以加快施工进度，顺利完成各施工节点。

通过设计优化、工艺创新、施工安排等具体的施工措施，很好地克服了施工中的重难点，使工程实体质量及观感质量得到显著提升，并按时完成各工期节点。特别是通过技术创新提高了混凝土工程的施工质量，包括轨道梁及拖缆槽的顺直度、预埋孔的准确性、箱角条形基础等混凝土构件边角的成品保护率以及预制盖板的耐久性等方面，效果显著。

营口港鲅鱼圈港区钢杂泊位改造一期工程施工过程中以提升质量为核心，不断从耐久性、可施工性、可维护性等方面进行设计优化，开展工艺改进创新和质量通病治理，在工程实体质量及观感质量得到显著提高的同时还控制了施工成本、提高了施工效率。