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【摘 要】通过将部分水上现浇胸墙改为陆上预制，将大大提高施工进度，减少工序交叉作业，大大降低施工成本，降低安全隐患，提前创造码头投产效益；陆上预制时预留马腿盒，不规则块体吊装采用马腿吊装工艺，与传统吊环安装，将增加吊装安全性，降低施工成本。
【关键词】现浇胸墙改陆上预制；马腿吊装
1.前言
在以往的独立墩式码头圆沉箱上部多为扇形块体，扇形块体上部为现浇胸墙。而施工现浇胸墙制约因素较多，钢筋需水上运输绑扎、模板需水上运输支拆、混凝土也需水上运输浇筑，施工成本大；各种工序穿插施工，船舶吊机、施工人员工种杂多，存在较大安全隐患；且受海况影响较大，施工进度缓慢。
在日照-仪征原油输送管道配套30万吨级油码头扩建工程施工中，山东港湾建设集团联合设计单位将设计方案优化，将每块2m高预制扇形块体增加至6.7-7.7m不等，形成不规则块体，增加陆上预制工程量，减少水上现浇工程量，利用马腿吊装工艺吊安，在施工进度、成本控制、安全控制方面取得了不错了成效，有明显的经济效益和社会效益。
2.工艺特点
与传统水上现浇胸墙比较，陆上预制水上安装有较明显的先进性和新颖性。2.1通过将部分水上现浇胸墙改为陆上预制，将大大提高施工进度，提前创造码头投产效益；2.2通过将部分水上现浇胸墙改为陆上预制，大大降低施工成本，且减少工序交叉作业，降低安全隐患；2.3陆上预制时预留马腿盒，不规则块体吊装采用马腿吊装工艺，与传统吊环安装，将增加吊装安全性，降低施工成本。
3.工艺原理
基本原理：将部分标高现浇胸墙进行图纸优化，改为陆上预制块体，再采用起重船吊装，马腿代替传统吊环吊装工艺；
关键技术的理论基础：选择出合适起重船，计算出不规则块体的重量，分清预制及现浇标高的界限；计算出不规则块体的行心重心布置马腿吊点位置，计算出钢丝绳、马腿、卸扣等吊具的承载力，计算出马腿孔处混凝土抗剪、抗冲切强度。
4.施工工艺流程及操作要点
4.1施工工艺流程。优化设计方案→确定块体高度及重量→陆上预制确定吊点→计算选择吊具→吊运块体→安装块体
4.2操作要点。4.2.1确定块体高度及重量日照-仪征原油输送管道配套30万吨级油码头扩建工程，12个独立墩，每个墩由四个不规则墩台块体组成，共计48个墩台块，针对不同墩台的结构形式，按照标高将墩台分为5种，以下将按照最大块体L进行演示说明此项工艺。
图1 L型块体优化前设计形式
圖2 L型块体优化后设计形式
4.2.2 陆上预制确定吊点
1. 马腿盒的预制及安装
1） 马腿盒预制与安装
马腿盒为预制柱形空心混凝土，混凝土壁厚150mm，上部开长方形入口，入口尺寸600mm×190mm×200mm（长×宽×高）。
马腿盒高度为1.0m或不大于1.0m，单个重量不大于0.85t，确保人力可搬运或翻转。为便于施工，马腿盒预制时倒立预制，以便形成上口的长方形入口。马腿盒的高度根据混凝土浇筑的分层情况确定。马腿盒模型图如下：
马腿盒上口示意图 马腿盒底口示意图
马腿盒位置依据吊装计算的吊点位置确定。施工时，提前对该位置进行放线，采用汽车吊配合施工人员安放到位。安放完成后，马腿盒接缝采用胶带或止浆条封堵防止漏浆。
2）马腿孔成孔模板支拆
马腿盒安放就位后，在异型块的顶部支立马腿孔成孔模板，模板坐在马腿盒上部。定位完成后，依托周边的钢筋进行必要加固。
马腿孔成孔模板上口尺寸704mm×304mm，下口尺寸与马腿盒上口长方形入口大小一致，为190mm×600mm。模板采用竹胶板与木条制作而成，外侧敷一层3mm厚钢板，钢板的表面涂黄油便于脱模。混凝土浇筑完成后，混凝土终凝前，将该模板在混凝土中提出成孔。模板尺寸设计如下：
2. 确定吊点
L型块体共布置吊点4个，4个吊点马腿孔预留在块体上表面，马腿孔高度1.1m，马腿盒高度3.6m（由3个1.0m高马腿盒和1个0.6m高封顶马腿盒组成）。采用双钩起重船吊装时，1、2和3、4分别挂同一大钩起吊。马腿孔及马腿盒布置图如下：
4.2.3 L型块体钢丝绳计算
吊装时，采用4根φ80钢丝绳进行吊装，每根绳长度为24m，每个吊点挂1根钢丝绳对折使用，即长度为12m。 采用双钩起重船吊装时，上部2个吊点挂同一吊钩起吊，下部2个吊点挂同一吊钩起吊。示意图如下：
由图可得到，sinQ=0.9937；
受力分析可到，2TsinQ=G/2，T=G/4sinQ=157.4t；由于T为2股钢丝绳的合力，因此每根钢丝绳拉力大小F=T/2=78.7t；由于无钢丝绳的实测数据，按照近似计算公式，φ80钢丝绳的最小破断拉力：P=50d2=50×8×8KN=3200KN；（F单位为kN，d单位为cm）经计算，钢丝绳安全系数为3200/（78.7×9.8）=4.15，满足要求；
4.2.4 卸扣计算
采用4点吊，每个吊点设置1个卸扣；每个吊点受力大小为：K=G/4=156.4225t，，现有卸扣的额定起重量为175t，满足要求；
4.2.5 吊具（马腿）承载力计算书
4.2.5.1 马腿的抗拉承载力
单个马腿最大受力为178t；现有马腿的直径为200mm圆钢制作而成，马腿的抗拉承载力为：F=?yA=210×3.14×0.1×0.1KN=6594KN，即672.8t；马腿的安全系数为672.8t/178t=3.78，满足要求。
4.2.5.2 马腿的抗剪承载力 设计马腿的断面尺寸为250mm×300mm矩形截面上的最大剪应力τ=1.5Q/A=1.5×178000×9.8/2/（0.25×0.3）Pa=17.44MPa马腿圆钢的抗剪强度120Mpa，马腿抗剪承载力安全系数120Mpa/17.44Mpa=6.9，满足要求；
4.2.6 吊孔承载力计算书
1. 马腿孔斜截面抗剪承载力计算
马腿孔距离马腿盒最大宽度为475mm，则混凝土的受剪承载力大小为 Vc=0.07 bh0，块体吊装时受剪力大小为：V=G/2n，其中G为块体重量，n为吊点的数量。
2. 马腿孔局部承压计算
马腿与马腿孔接触面积为250mm 240mm，三面受限，按局部承压计算，理论公式：
式中：=0.93；
轴心局部承压提高系数：
=1.2；F=G/6=835.45KN；=0.0625m2；=19.1MPa；则计算如下：
1.5×0.93×1.73×19100000×0.25×0.24/1.2=2304.75KN>F，马腿孔局部抗压满足规范要求。
3. 马腿孔抗冲切强度计算
马腿孔抗冲切强度理论公式为
式中：=1.2；=1.8MPa；=5.13；=0.95m，则
Fu=0.7×1800×5.13×0.95/1.2=5117.2KN>G/6=835.45KN，马腿孔抗冲切能力满足规范要求。
4.2.7 块体装运安装
块体安装采用1000t起重船。起重船颠钩使马腿端部落入块体马腿盒内，施工人员转动马腿手柄90度后使马腿就位，吊裝指挥及时清退吊装作业范围内的人员，指挥起重船进行块体装船。
块体安放前，为保证块体的稳固，对安放基面进行座浆，采用M50砂浆找平。
起重船通过扒杆从方驳上将块体吊起，然后缓缓绞动后锚进行大体就位，当块体处于沉箱正上方时，停止绞锚，吊钩颠钩。当块体距沉箱约30cm高度时，施工人员上沉箱利用撬棍及起重船扒杆根据先前块体绘好的位置结合块体上的晃绳，相互协调，将块体移至预定位置的正上方，吊钩颠钩的过程中，不断调整块体的平面位置。
当块体还有10cm落差时，现场起重指挥人员加强与起重船的联系，使起重船操作人员及时了解情况，收放有度，位置对准后颠钩，安装人员检查安装合格后摘钩，否则吊起重新安装，直至安装合格后摘钩，然后进行下一块体的安装。
5.材料与设备
5.1 主要材料表
5.2 主要设备表
6.质量控制
6.1质量保证措施
6.1.1 项目部成立质量管理小组，建立完善的质量管理、质量监控及质量保证体系，使质量保证体系有效运行。同时，坚持全面的、全员的、全过程的质量管理活动，加强所有参与施工人员的质量意识教育，坚持不懈的抓好质量教育、质量管理、质量检查工作。
6.1.2施工前对测量、试验仪器进行校核，确保质量控制精度。事先做好块体的安放位置测量放线，安装过程中及时进行测量校核，保证块体轴线偏差在允许范围内。
6.1.3组织技术人员依据现场实际对吊具及吊索强度、刚度及允许拉力验算过程进行复核，确保块体吊装安全可行。
6.1.4块体安装前，召开技术交底会，将本次安装的重点、难点及各项质量要求传达到每个施工人员，使所有人员了解整个安装工艺流程和各项质量要求，明确各自的工作内容及职责，确保本次安装顺利进行。
6.1.5安装过程中，技术员、测量员、质量员全程跟进，加强施工过程中的质量控制。
6.1.6安装后，确保块体与支撑面（点）接触严密，坐浆饱满。
6.1.7坚决执行工艺纪律，严格遵守施工程序、强化各船舶的协调配合，组织好工序衔接和交叉作业。
6.1.8严格工序施工过程的质量检验，严格执行“三检”制度，采取班组自检、班组互检、项目部专检相结合的质量检验措施，做到不合格不报验不进行下道工序施工。
6.1.9及时进行内业资料及影像资料的收集与整理，确保与施工同步。
6.2安装允许偏差值
墩台块安装允许偏差、检验数量和方法
注：①H 为墩台块高度，单位为mm。
7.安全措施
7.1施工前7天内，项目总工组织领导工管科将施工方案和安全技术措施向全体参加施工的人员进行详细交底，明确施工任务、施工方法、吊装构件重量、人员分工及安全注意事项等。
7.2起重钢丝绳应具有检验合格证明，钢丝绳在吊装过程中，不得直接与其它物体发生摩擦，并防止打结或扭曲，严禁与带电体接触。
7.3起重、倒运工作应有统一的指挥和信号。指挥人员应由有经验的起重工担任，并持证上岗。
7.4吊装的重物不得在空中长时间停留。必须作短时间停留时，操作及指挥人员严禁离开工作岗位。
7.5当工作地点遇有雷雨、风力达到6级，波高达到0.5m，能见度小于1000m时，不得进行起重工作。7.6进入施工现场必须正确佩带安全帽，临海或水上作业必须穿救生衣与防滑鞋。7.7作业前必须检查作业环境、吊具、防护用品。吊装区域内无闲散人员，障碍已排除。吊索具无缺陷，捆绑正确牢固，确认安全后方可作业。7.8凡参加吊装、运输的施工人员都必须坚守工作岗位，并听从指挥，统一行动，吊装、运输人员必须详细检查马腿、卸扣是否安装牢固，船机设备状态是否良好。7.9施工船舶在航行或施工作业时，船舶操作人员要加强了望，谨慎操作，遇有来船时主动用高频与对方取得联系，商妥避让方法，确保航行及施工安全。7.10施工人员需至块体顶部挂钩时，应采用钢结构爬梯上下，禁止采用块体侧面外伸钢筋上下。施工人员在异型块顶部施工时，必须正确佩戴安全带。
参考文献：
1、《水运工程质量检验标准》 JTS257—2008
2、《重力式码头设计与施工规范》 JTS167—2—2009
3、《水运工程混凝土施工规范》 JTS202-2011
4、《水运工程混凝土结构设计规范》 JTS151-2011
5、《港口工程施工手册》
6、《粗直径钢丝绳》GB20067-2006-T
【关键词】现浇胸墙改陆上预制；马腿吊装
1.前言
在以往的独立墩式码头圆沉箱上部多为扇形块体，扇形块体上部为现浇胸墙。而施工现浇胸墙制约因素较多，钢筋需水上运输绑扎、模板需水上运输支拆、混凝土也需水上运输浇筑，施工成本大；各种工序穿插施工，船舶吊机、施工人员工种杂多，存在较大安全隐患；且受海况影响较大，施工进度缓慢。
在日照-仪征原油输送管道配套30万吨级油码头扩建工程施工中，山东港湾建设集团联合设计单位将设计方案优化，将每块2m高预制扇形块体增加至6.7-7.7m不等，形成不规则块体，增加陆上预制工程量，减少水上现浇工程量，利用马腿吊装工艺吊安，在施工进度、成本控制、安全控制方面取得了不错了成效，有明显的经济效益和社会效益。
2.工艺特点
与传统水上现浇胸墙比较，陆上预制水上安装有较明显的先进性和新颖性。2.1通过将部分水上现浇胸墙改为陆上预制，将大大提高施工进度，提前创造码头投产效益；2.2通过将部分水上现浇胸墙改为陆上预制，大大降低施工成本，且减少工序交叉作业，降低安全隐患；2.3陆上预制时预留马腿盒，不规则块体吊装采用马腿吊装工艺，与传统吊环安装，将增加吊装安全性，降低施工成本。
3.工艺原理
基本原理：将部分标高现浇胸墙进行图纸优化，改为陆上预制块体，再采用起重船吊装，马腿代替传统吊环吊装工艺；
关键技术的理论基础：选择出合适起重船，计算出不规则块体的重量，分清预制及现浇标高的界限；计算出不规则块体的行心重心布置马腿吊点位置，计算出钢丝绳、马腿、卸扣等吊具的承载力，计算出马腿孔处混凝土抗剪、抗冲切强度。
4.施工工艺流程及操作要点
4.1施工工艺流程。优化设计方案→确定块体高度及重量→陆上预制确定吊点→计算选择吊具→吊运块体→安装块体
4.2操作要点。4.2.1确定块体高度及重量日照-仪征原油输送管道配套30万吨级油码头扩建工程，12个独立墩，每个墩由四个不规则墩台块体组成，共计48个墩台块，针对不同墩台的结构形式，按照标高将墩台分为5种，以下将按照最大块体L进行演示说明此项工艺。
图1 L型块体优化前设计形式
圖2 L型块体优化后设计形式
4.2.2 陆上预制确定吊点
1. 马腿盒的预制及安装
1） 马腿盒预制与安装
马腿盒为预制柱形空心混凝土，混凝土壁厚150mm，上部开长方形入口，入口尺寸600mm×190mm×200mm（长×宽×高）。
马腿盒高度为1.0m或不大于1.0m，单个重量不大于0.85t，确保人力可搬运或翻转。为便于施工，马腿盒预制时倒立预制，以便形成上口的长方形入口。马腿盒的高度根据混凝土浇筑的分层情况确定。马腿盒模型图如下：
马腿盒上口示意图 马腿盒底口示意图
马腿盒位置依据吊装计算的吊点位置确定。施工时，提前对该位置进行放线，采用汽车吊配合施工人员安放到位。安放完成后，马腿盒接缝采用胶带或止浆条封堵防止漏浆。
2）马腿孔成孔模板支拆
马腿盒安放就位后，在异型块的顶部支立马腿孔成孔模板，模板坐在马腿盒上部。定位完成后，依托周边的钢筋进行必要加固。
马腿孔成孔模板上口尺寸704mm×304mm，下口尺寸与马腿盒上口长方形入口大小一致，为190mm×600mm。模板采用竹胶板与木条制作而成，外侧敷一层3mm厚钢板，钢板的表面涂黄油便于脱模。混凝土浇筑完成后，混凝土终凝前，将该模板在混凝土中提出成孔。模板尺寸设计如下：
2. 确定吊点
L型块体共布置吊点4个，4个吊点马腿孔预留在块体上表面，马腿孔高度1.1m，马腿盒高度3.6m（由3个1.0m高马腿盒和1个0.6m高封顶马腿盒组成）。采用双钩起重船吊装时，1、2和3、4分别挂同一大钩起吊。马腿孔及马腿盒布置图如下：
4.2.3 L型块体钢丝绳计算
吊装时，采用4根φ80钢丝绳进行吊装，每根绳长度为24m，每个吊点挂1根钢丝绳对折使用，即长度为12m。 采用双钩起重船吊装时，上部2个吊点挂同一吊钩起吊，下部2个吊点挂同一吊钩起吊。示意图如下：
由图可得到，sinQ=0.9937；
受力分析可到，2TsinQ=G/2，T=G/4sinQ=157.4t；由于T为2股钢丝绳的合力，因此每根钢丝绳拉力大小F=T/2=78.7t；由于无钢丝绳的实测数据，按照近似计算公式，φ80钢丝绳的最小破断拉力：P=50d2=50×8×8KN=3200KN；（F单位为kN，d单位为cm）经计算，钢丝绳安全系数为3200/（78.7×9.8）=4.15，满足要求；
4.2.4 卸扣计算
采用4点吊，每个吊点设置1个卸扣；每个吊点受力大小为：K=G/4=156.4225t，，现有卸扣的额定起重量为175t，满足要求；
4.2.5 吊具（马腿）承载力计算书
4.2.5.1 马腿的抗拉承载力
单个马腿最大受力为178t；现有马腿的直径为200mm圆钢制作而成，马腿的抗拉承载力为：F=?yA=210×3.14×0.1×0.1KN=6594KN，即672.8t；马腿的安全系数为672.8t/178t=3.78，满足要求。
4.2.5.2 马腿的抗剪承载力 设计马腿的断面尺寸为250mm×300mm矩形截面上的最大剪应力τ=1.5Q/A=1.5×178000×9.8/2/（0.25×0.3）Pa=17.44MPa马腿圆钢的抗剪强度120Mpa，马腿抗剪承载力安全系数120Mpa/17.44Mpa=6.9，满足要求；
4.2.6 吊孔承载力计算书
1. 马腿孔斜截面抗剪承载力计算
马腿孔距离马腿盒最大宽度为475mm，则混凝土的受剪承载力大小为 Vc=0.07 bh0，块体吊装时受剪力大小为：V=G/2n，其中G为块体重量，n为吊点的数量。
2. 马腿孔局部承压计算
马腿与马腿孔接触面积为250mm 240mm，三面受限，按局部承压计算，理论公式：
式中：=0.93；
轴心局部承压提高系数：
=1.2；F=G/6=835.45KN；=0.0625m2；=19.1MPa；则计算如下：
1.5×0.93×1.73×19100000×0.25×0.24/1.2=2304.75KN>F，马腿孔局部抗压满足规范要求。
3. 马腿孔抗冲切强度计算
马腿孔抗冲切强度理论公式为
式中：=1.2；=1.8MPa；=5.13；=0.95m，则
Fu=0.7×1800×5.13×0.95/1.2=5117.2KN>G/6=835.45KN，马腿孔抗冲切能力满足规范要求。
4.2.7 块体装运安装
块体安装采用1000t起重船。起重船颠钩使马腿端部落入块体马腿盒内，施工人员转动马腿手柄90度后使马腿就位，吊裝指挥及时清退吊装作业范围内的人员，指挥起重船进行块体装船。
块体安放前，为保证块体的稳固，对安放基面进行座浆，采用M50砂浆找平。
起重船通过扒杆从方驳上将块体吊起，然后缓缓绞动后锚进行大体就位，当块体处于沉箱正上方时，停止绞锚，吊钩颠钩。当块体距沉箱约30cm高度时，施工人员上沉箱利用撬棍及起重船扒杆根据先前块体绘好的位置结合块体上的晃绳，相互协调，将块体移至预定位置的正上方，吊钩颠钩的过程中，不断调整块体的平面位置。
当块体还有10cm落差时，现场起重指挥人员加强与起重船的联系，使起重船操作人员及时了解情况，收放有度，位置对准后颠钩，安装人员检查安装合格后摘钩，否则吊起重新安装，直至安装合格后摘钩，然后进行下一块体的安装。
5.材料与设备
5.1 主要材料表
5.2 主要设备表
6.质量控制
6.1质量保证措施
6.1.1 项目部成立质量管理小组，建立完善的质量管理、质量监控及质量保证体系，使质量保证体系有效运行。同时，坚持全面的、全员的、全过程的质量管理活动，加强所有参与施工人员的质量意识教育，坚持不懈的抓好质量教育、质量管理、质量检查工作。
6.1.2施工前对测量、试验仪器进行校核，确保质量控制精度。事先做好块体的安放位置测量放线，安装过程中及时进行测量校核，保证块体轴线偏差在允许范围内。
6.1.3组织技术人员依据现场实际对吊具及吊索强度、刚度及允许拉力验算过程进行复核，确保块体吊装安全可行。
6.1.4块体安装前，召开技术交底会，将本次安装的重点、难点及各项质量要求传达到每个施工人员，使所有人员了解整个安装工艺流程和各项质量要求，明确各自的工作内容及职责，确保本次安装顺利进行。
6.1.5安装过程中，技术员、测量员、质量员全程跟进，加强施工过程中的质量控制。
6.1.6安装后，确保块体与支撑面（点）接触严密，坐浆饱满。
6.1.7坚决执行工艺纪律，严格遵守施工程序、强化各船舶的协调配合，组织好工序衔接和交叉作业。
6.1.8严格工序施工过程的质量检验，严格执行“三检”制度，采取班组自检、班组互检、项目部专检相结合的质量检验措施，做到不合格不报验不进行下道工序施工。
6.1.9及时进行内业资料及影像资料的收集与整理，确保与施工同步。
6.2安装允许偏差值
墩台块安装允许偏差、检验数量和方法
注：①H 为墩台块高度，单位为mm。
7.安全措施
7.1施工前7天内，项目总工组织领导工管科将施工方案和安全技术措施向全体参加施工的人员进行详细交底，明确施工任务、施工方法、吊装构件重量、人员分工及安全注意事项等。
7.2起重钢丝绳应具有检验合格证明，钢丝绳在吊装过程中，不得直接与其它物体发生摩擦，并防止打结或扭曲，严禁与带电体接触。
7.3起重、倒运工作应有统一的指挥和信号。指挥人员应由有经验的起重工担任，并持证上岗。
7.4吊装的重物不得在空中长时间停留。必须作短时间停留时，操作及指挥人员严禁离开工作岗位。
7.5当工作地点遇有雷雨、风力达到6级，波高达到0.5m，能见度小于1000m时，不得进行起重工作。7.6进入施工现场必须正确佩带安全帽，临海或水上作业必须穿救生衣与防滑鞋。7.7作业前必须检查作业环境、吊具、防护用品。吊装区域内无闲散人员，障碍已排除。吊索具无缺陷，捆绑正确牢固，确认安全后方可作业。7.8凡参加吊装、运输的施工人员都必须坚守工作岗位，并听从指挥，统一行动，吊装、运输人员必须详细检查马腿、卸扣是否安装牢固，船机设备状态是否良好。7.9施工船舶在航行或施工作业时，船舶操作人员要加强了望，谨慎操作，遇有来船时主动用高频与对方取得联系，商妥避让方法，确保航行及施工安全。7.10施工人员需至块体顶部挂钩时，应采用钢结构爬梯上下，禁止采用块体侧面外伸钢筋上下。施工人员在异型块顶部施工时，必须正确佩戴安全带。
参考文献：
1、《水运工程质量检验标准》 JTS257—2008
2、《重力式码头设计与施工规范》 JTS167—2—2009
3、《水运工程混凝土施工规范》 JTS202-2011
4、《水运工程混凝土结构设计规范》 JTS151-2011
5、《港口工程施工手册》
6、《粗直径钢丝绳》GB20067-2006-T