可门码头建设“提档升级”

从空中俯瞰,可门港就像一条依附于产业链上的“分配器”——港口万吨轮船不断靠泊,岸吊装卸高效迅速。而可门作业区1-3号泊位正在升级扩能,提升改造完成后,可同时靠泊2艘30万吨级散货船,助力福州加快建设丝路海港城。

由中交三航局六公司承建的可门作业区1-3号泊位扩能改造工程是福建省重点工程,工程水工主体包括高桩梁板式码头平台、“L”型栈桥及高桩墩台。

泊位工程建设头一遭便是要在海上搭设施工平台进行灌注桩施工,而施工平台的搭设又需要往海里插入钢管桩作为基础。“很大一部分钢管桩位于护岸抛石斜坡区域,钢管桩无法稳固坐落”,项目总工林猛为此犯了难。

由于护岸斜坡区域堆积着数量众多的抛石,最大抛石层厚达50米,重重石块构成了一面长达60米的斜坡。斜坡呈现“等腰三角形”的结构,这使得钢管桩不仅要嵌入抛石,还要稳稳立在倾斜的坡面上。

按照常规做法,钢管桩施打往往采用振动锤沉桩工艺,通过振动力使钢管桩在自重与机械力的作用下沉入地层中。然而,面对抛石地层,这种方法不仅工效低下,严重的甚至会造成抛石地层坍塌的风险。常规路子行不通,项目团队不得不另觅新路。

可以明确的是,新的工艺一是要成孔高效,二是要能够有效隔绝桩基施工对周围地层的扰动。就在抛石区地层情况检测中,套管钻孔取芯的方法让林猛联想到了全回转钻机植桩工艺。该工艺利用钻机回转作业产生下的压力和扭矩,使得套筒在抛石层360度旋转切削成孔,再用冲抓斗将套筒内石块取出,待钻至预定深度后,植入钢管桩。

施工工艺确定了,如何选取合适的“钻头”破石而入又成了项目团队探索的另一个问题。抛石料不仅粒径大,平均重量更是达到了650千克。“要想把半吨多重的石头切碎,钻头的选择首先要保证切削能力强,其次要有足够的硬度保证耐磨损可多次利用。”林猛分析道。

项目团队查阅资料,分析比选了钢和钛合金等材料的各项数据。技术员李世龙发现和钢材相比,钛合金强度相当,但其重量仅为钢材的一半。“这种材料的热稳定性和抗腐蚀性好,更适用于海中切削作业。”李世龙惊喜地说道。最终,这种带有高强度锯齿型钛合金刀头的套筒在众多材料中脱颖而出,成了充当“钻头”的不二之选,顺利解决了利用率和切削能力的问题。

在所有问题得以顺利化解之时,项目团队迎来了第一根钢管桩开打。和前期预设的一样,钢管桩得以顺利进入坡面石块,然而却出现了垂直度不达标的问题。

经过一番测试和分析,项目团队发现由于孔位出现了部分坍塌,从而导致了钢管桩的稳定性无法满足要求。毋庸置疑的是,钢管桩的稳固直接关系到施工平台的稳定,更影响着码头施工的安全,问题的解决势在必行。

于是,项目团队通过优化套筒夹紧装置,采用楔形夹紧装置,该装置相比传统夹紧机制,无论在什么位置都能夹紧套管,使套管保持高的垂直精度。同时,在已植入的钢管桩内灌注混凝土,以此加强钢管桩底部与抛石基础的整体性,借助内填混凝土增强了钢管壁的稳定性,提高了钢管桩的承载力。如此一来,垂直度问题得以顺利解决。

全回转钻机植桩工艺为后序工序开展打开了空间,项目部顺利完成了水工主体施工等重要节点。“该工艺不仅解决了水下较长抛石斜坡地质下的施工平台搭设难题,还保障了安全性,提高了施工效率。”林猛难掩自豪。

今年10月,该工艺还在福建省省港口协会第一届水运工程“四新技术”评选中荣获了优秀成果奖项。(张津、杨莉婷)