海南炼油化工企业海上现浇墩台施工技术

海南炼油化工企业海上现浇墩台施工技术

1新建大型油剂企业海南化工项目是国家调整石油供应，提高石油采收率，满足海南周边市场和海南地方经济发展的需要。新建的海南阳浦油气公司每年生产800万吨石油。该工程建于海南省西北部的洋浦开发区,炼油一期占地约1km1.1园台、墩台施工中交二航局水工分公司承担的Ⅱ标,包括117根螺旋焊缝钢管桩的制作与施打;1组高应变与静载试桩;1座工作平台、2座靠船墩、6个系缆墩和1个引桥墩的墩台混凝土施工;2号综合楼施工;以及快速脱缆钩、橡胶护舷、输油臂等附属设施的采购与安装。墩台结构尺寸:工作平台30m×25m×2.5m,靠船墩20.4m×12.6m×2.5m;系缆墩(引桥墩)φ10m×2.5m。大小墩台共计10个,累计现浇C40混凝土7000余m1.2自然条件(1)季节和季节相对集中年平均气温24.7℃,极端最高气温38.5℃;常风向ENE向(秋冬季节),强风向SW向(春夏季节);常浪向SSW向,强浪向NNW向。雷暴主要集中在夏秋季,年平均雷暴日数114d,5—11月为热带气旋(台风)活动最频繁的季节;年平均降水量1113.8mm。(2)水文条件h.6h,h施工水域属全日潮,平均涨潮历时12.2h,平均落潮历时9.6h;最高潮位4.1m,最低潮位0.28m,平均高潮位2.8m,平均低潮位1.17m,平均潮位1.98m,平均潮差1.88m,最大潮差3.64m。设计水位设计高水位3.64m,设计低水位0.69m,极端高水位5.27m,极端低水位-0.40m。潮流本工程海区潮流基本属往复流,涨潮流向偏北,落潮流向偏南,实测最大涨潮流速198cm/s,实测最大落潮流速210cm/s。1.3墩台混凝土作业日后果海南炼化10万吨级成品油码头在国内属屈指可数的大吨位外海高桩墩式码头,海上现浇墩台施工具有如下特点:(1)施工海域属外海,冬春为季风期,5—11月又是台风季节,且一年四季突发阵风频繁,没有浪就有涌,海况异常恶劣。经统计年平均作业日仅160余天,而这些有效作业日又不是连续的,且本工程属国家级重点工程,政治意义大,业主工期要求紧,施工任务非常艰巨。(2)部分墩台底标高(现浇靠船构件)在设计高潮位以下,需要趁低潮抢水位快速施工,并且风浪考验时间长。(3)墩台混凝土单价低,总量偏少,不适宜投入大型船机设备。(4)工程质量要求高海南炼化属国家调整炼油战略布局的国家级重点工程,是海南省建省以来的1号工程,党和国家重要领导人经常亲临现场检查指导工作,故业主中石化对本工程的质量要求非常高,目标:确保国优工程,争创“鲁班奖”。2施工方案的确定由于施工海域海况差,施工条件恶劣,有效作业日少,因此选择适合工程特点的施工方案是保证工程安全、优质、高效完成的根本保障。2.1钢管桩桩施工工艺确定参照高桩墩式码头传统施工工艺,底支撑主要采用吊模、钢抱箍、钢牛腿或满堂脚手架,结合本工程施工海域的自然条件,比较各种方案的施工可行性、施工速度、施工经济性,经过充分讨论,最后确定采用在钢管桩桩壁上直接焊接钢牛腿的底支撑施工工艺。钢牛腿具有施工工艺简单、主次梁搁置牢固、结构安全、抗恶劣海况能力强、施工进度快等特点,可平行施工,且投入相对较少,性价比最优。底支撑基本结构如图1所示。2.2mmg方上底模板采用19mm厚胶合板,通过铁钉直接钉在10mm×10mm木方上。侧模板全部采用自制大片钢模板,单片尺寸5000mm×2500mm,设计材料选型安全系数取1.5,面板采用国标5mm钢板,使其有足够强度和刚度,便于抵抗恶劣海况的冲击。2.3作业船及设备墩台底支撑主次梁、桩芯钢筋笼、钢筋骨架及侧模板安装采用自行组装的多功能作业船施工。该船由自航400t机驳改造,船体尺寸42m×11m×3.0m,船头装配一台50t日产履带吊(同船体焊接为整体,槽钢限位),扒杆长度37.5m,甲板中间堆放型钢、钢筋、模板,并配备1台200kW发电机组和若干电焊机,可作吊机船又可作电焊船。由于工期紧张、海况恶劣、有效作业日少,本工程配备两艘该多功能作业船。采用该多功能作业船,比租赁正规起重船节省成本一半以上,且市场渠道充足,选择余地大,具有很好的操作性和经济性。2.4混凝土供应和入渗2.4.1几个困难(1)总方量小，总单价低本工程现浇墩台混凝土仅7000余m(2)单链施工单次最大浇筑混凝土方量达675m(3)混凝土浇筑难由于施工水域海况恶劣,突发阵风多,风、浪、涌此起彼伏,天气变化无常,20h之内必须完成一次混凝土的浇筑,否则海况变化,无法连续浇筑,质量难以保证。(4)墩台离海岸很远墩台施工区域远离岸边,直线距离达1000m,运输极其不方便。2.4.2系统的设计及将量表现浇墩台施工混凝土供应方式主要有如下3种:(1)陆拌水运,吊罐入模;(2)正规水上搅拌船,吊罐或拖泵入模;(3)自行组装简易搅拌船,吊罐或拖泵入模。综合以上各种因素,摸排市场行情,详细比选各种方案的优缺点、可行性及经济性,经多次讨论论证,最终确定采用第3种方案,即自行组装简易搅拌船,拖泵入模。简易搅拌船船体使用自航400t机驳,机驳平面尺寸:42m×11m。搅拌系统设置在机驳的前部,这一区域为混凝土制作区;水泥、粉煤灰、外加剂储存在混凝土制作区;船的中央部位设一个约200m在堆料区四周用钢板作围图,围图高1.8m,围囹外设1m宽的走道,这一区域为储料区,本搅拌船设计储料能力为140m简易搅拌船上配备有1台200kW的柴油发电机供搅拌机、拖泵使用,1台50kW的小型柴油发电机供应急使用。搅拌设备选用2台25m3主要工艺3.1基本模型系统的流程底模系统工艺流程见图3。3.2钢筋混凝土施工工艺钢筋混凝土施工工艺流程见图4。4施工中遇到的问题和解决方案4.1在大体积混凝土的制备过程中，添加了砂和砾石材料由于简易搅拌船一次带料搅拌能力有限,最多120m4.2上下跳动装置施工水域海况恶劣,突发阵风多,简易搅拌船补料过程中,经常遇见突风,涌浪达2～3m,搅拌船在临时码头根本无法靠泊,否则上下跳动的船体会剧烈碰撞临时码头而损坏。而靠船墩及工作平台施工,中途必须源源不断补充砂石料。根据现场情况,采取“离岸补料法”,即简易搅拌船距离临时码头1.5～2.0m抛锚定位,避免船舶撞击码头前沿,岸上用25t汽车吊通过吊罐补料,此“土法”效果明显,保证了特殊情况下混凝土的连续浇筑,多次在墩台施工中成功应用,取得业主、监理的一致认同。4.3混凝土浇筑法施工现浇靠船构件底标高+2.0m,而设计高水位+3.64m,设计低水位+0.69m,极端高水位达到+5.27m,平均潮位+1.98m,正常波高达到1.0m。牛腿焊接底标高仅为+0.93m,可施工时间极少,必须选择低潮、风平浪静时焊接牛腿、铺设主次梁和浇筑混凝土。如果采用常规施工,底支撑完成后先铺设胶合板底模,然后现场绑扎钢筋骨架、安装侧模板、选择潮水浇筑混凝土。此举使我们在靠船构件的现浇中走了很多弯路,通常是钢筋模板基本弄好,还没来得及浇筑混凝土,海况突变,连续几天狂风大浪,最大浪高达4～6m,船舶必须进港避风,风浪将钢筋、模板以及底支撑系统摧毁得所剩无几,风平浪静后必须从头再来,损失很大,耽误不少工期。分析原因是底模板面积太大,无法消浪,反而吸浪,波浪损坏非常严重。后来反复研究,打破常规,主次梁、木方铺设后先不铺胶合板底模,直接绑扎钢筋骨架,安装侧模并加固,最后补铺底模板,确保钢筋模板在施工过程中底部“镂空”消力,不被水毁。此方法的应用较好地解决了恶劣海况下靠船构件混凝土的现浇问题,对以后类似工程的施工有一定的借鉴作用。4.4海洋固混平台的应用4.4.1固定混凝土平台的海上使用工作平台设计尺寸为30m×25m×2.5m,混凝土总方量1875m4.4.2实际搅拌平台的配置为加大单位时间混凝土供应能力,拟在已经成型的K1靠船墩与待浇筑的工作平台之间海域搭设钢平台,主要材料为I45b和I22b,平台面积10.0m×10.0m,上面配置一套实际搅拌能力为25mK1靠船墩搅拌系统总平面布置图如图5所示。4.4.3料罐和作业装置自制简易混凝土搅拌船满载带料180m砂石料上K1靠船墩储料平台采用两艘多功能作业船上的50t履带吊,利用晴好天气通过料罐吊运,配3m袋装水泥、粉煤灰、外加剂采用码头装卸专用网兜上下船舶和墩台,能大大提高工作效率。5海南焦化10麻黄港台施工的体会现浇墩台分项工程2005年2月9日开工,2005年9月底全部结束,期间由于设计原因停工3个月,施工历经“海棠”、“天鹰”、“达维”等十多个台风正面或侧面袭击,有效作业期不足4个月,克服了恶劣海况的影响,见缝插针,最终以最小的投入获得了最大的成功,工程质量、进度、安全管理得到了监理及业主的一致好评。通过对海南炼化10万吨级外海码头墩台的施工,笔者得出如下体会:(1)作为项目主要班子成员,施工思路一定要开阔,想象力一定要丰富,