一种全装配式钢码头结构及其施工方法与流程

本发明涉及港口工程技术领域，特别是一种全装配式钢码头结构及其施工方法。

背景技术：

高桩梁板式码头是一种主要适合于软土地基的码头结构型式，常用基桩形式包括混凝土方桩、混凝土管桩、钢管桩等，上部结构为混凝土梁板式结构。目前传统高桩码头上部结构体系一般大量采用现浇混凝土，现浇桩帽或横梁浇筑往往还涉及较低水位的模板支立与拆除作业工作，施工窗口期短，施工工期较长，且建造功效较低。而且大量水上混凝土施工作业，现场施工过程会造成严重的噪音、粉尘等环境污染，规范作业管理十分困难，现场安全、工程质量均较难控制。如果再考虑未来人力成本的显著增加，特别是下一代劳工的严重匮乏，传统的高桩梁板式结构的劣势更加明显。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种全装配式钢码头结构及其施工方法，全装配式钢码头是由工厂加工标准化钢结构部件运输至现场装配、连接而成，现场施工时只需进行钢构件拼装及相应的连接工作。全装配式钢码头构件标准化、施工安装机械化程度高，具有大大减少水上施工工序，提高施工效率、缩短工期等特点，同时节能环保、节省劳动力并改善劳动条件，以及有利于现场安全、推动化解过剩产能等显著优势。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种全装配式钢码头结构，其特征在于，包括桩基础部、套筒灌浆节点部、上部结构部和附属设施；所述桩基础部通过套筒灌浆节点部与上部结构部相固定连接；所述上部结构部采用横梁、轨道梁、纵梁正交连接的梁系结构；所述附属设施与上部结构部相固定连接。

优选地，所述桩基础部采用钢管桩基础或混凝土管桩基础。

优选地，所述套筒灌浆节点部包括套筒部和灌浆部；所述套筒部内插套入或外插套入桩基础部顶部；所述灌浆部设置用于灌浆施工的进浆口、溢浆口和封堵部，灌浆长度和厚度应满足传递轴力、剪力和弯矩要求；所述套筒灌浆节点部用于固定连接桩基础部和十字莲藕节点部。

优选地，所述套筒部靠近灌浆部的一侧设置有剪力键。

优选地，所述上部结构部包括十字莲藕节点部、钢横梁部、钢轨道梁、钢纵梁部和组合面板部；所述钢横梁部、钢轨道梁、钢纵梁部与十字莲藕节点部组成正交梁系结构，所述组合面板部位于正交梁系之上。

优选地，若上部正交梁系结构整体性不足，所述十字莲藕节点部、钢横梁部、钢轨道梁、钢纵梁部的上部正交梁系结构之间设置斜撑部。

优选地，所述十字莲藕节点部呈“十”字形，十字莲藕节点部通过螺栓、焊缝或法兰与套筒部相固定连接，十字莲藕节点部用于钢横梁部、钢轨道梁、钢纵梁部的搁置缺口部位呈“u”形，十字莲藕节点部上设置有连接螺栓孔。

优选地，所述钢横梁部、钢轨道梁和钢纵梁部采用箱形或工字形钢梁；所述组合面板部采用钢组合面板或预制混凝土叠合面板。

优选地，所述附属设施包括靠船设施、系船设施、工艺设施和安全设施；所述靠船设施包括靠船构件和橡胶护舷，所述靠船设施是在码头前沿海侧单独设置靠船构件或直接通过十字莲藕节点部设置靠船构件，靠船构件上设置有用于固定吸收能量设施的橡胶护舷；所述系船设施设置于码头前沿钢横梁部上，用于停泊船舶系缆；所述工艺设施包括钢轨道及其锚固设施、码头装卸设备的防风拉锁、锚定和顶升设施，设置并固定于钢轨道梁部上；所述安全设施包括爬梯、护轮坎设施。

一种全装配式钢码头结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、工厂定制加工桩基础部、套筒部、十字莲藕节点部、钢横梁部、钢轨道梁部、钢纵梁部标准化钢构件，然后运输至现场；

b、通过打桩船或自行走式打桩平台，完成桩基础沉桩的施工，必要时应做好夹桩工作；

c、进行套筒部与十字莲藕节点部的现场连接施工，必要时宜根据沉桩桩位调整套筒部与十字莲藕节点部的连接位置，适应沉桩偏位；

d、进行装配式灌浆施工，完成套筒部与十字莲藕节点部、桩基础部的连接工作，形成套筒灌浆节点部；

e、进行钢横梁部、钢轨道梁部、钢纵梁部与十字莲藕节点部拼装施工，完成上部正交梁系结构施工；

f、进行组合面板部的现场安装工作，完成面层施工；

g、进行附属设施的安装施工工作及码头装卸设备整机上岸工作；

h、进行码头运营调试工作，完成码头施工。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)本发明全装配式钢码头结构上部主要受力部件全部采用标准化钢构件，方便实现构件现场安装拼接施工，其装配率可达到95％以上；随着未来国内劳动力成本的上升，环保的意识日益增强，高桩码头设计建造的发展方向必将是由现有粗放化逐渐转入精细化发展。采用装配式钢码头结构，工厂化制造，现场快速拼装，具有工效高、质量优、成本低、不确定因素少等显著竞争优势。

(2)本发明大大减少了水上施工工序，适用于周边施工条件差，船机设备能力不足，施工难度大的地区快速新建各种高桩码头，施工效率高，质量可靠安全，现场施工安全易控制。

(3)本发明通过灌浆形成灌浆连接节点部将上部结构部荷载传递给桩基础部，成功地解决了桩基础沉桩偏位对上部结构安装精度的影响，避免了在水位变动区的焊接连接施工困难。

(4)本发明上部结构部采用钢结构，属于轻质高强结构，上部结构自重轻，降低了桩基础的成本。

(5)本发明可大大降低现场的噪音、粉尘等污染，节能减排，改善工人劳动条件，环境友好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明全装配式钢码头结构的结构示意图。

图2为本发明全装配式钢码头结构的俯视图。

图3为本发明中套筒灌浆节点部的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2和图3所示，一种全装配式钢码头结构，包括桩基础部100、套筒灌浆节点部200、上部结构部和附属设施；所述桩基础部100通过套筒灌浆节点部200与上部结构部相固定连接；所述上部结构部采用横梁、轨道梁、纵梁正交连接的梁系结构；所述附属设施与上部结构部相固定连接。

所述桩基础部100采用钢管桩基础或混凝土管桩基础。

所述套筒灌浆节点部200包括套筒部201和灌浆部202；所述套筒部201内插套入或外插套入桩基础部100顶部；所述灌浆部202设置用于灌浆施工的进浆口2002、溢浆口2003和封堵部2004，灌浆长度和厚度应满足传递轴力、剪力和弯矩要求；所述套筒灌浆节点部200用于固定连接桩基础部100和十字莲藕节点部301。

所述套筒部201靠近灌浆部202的一侧设置有剪力键。

所述上部结构部包括十字莲藕节点部301、钢横梁部3021、钢轨道梁3022、钢纵梁部3023和组合面板部303；所述钢横梁部3021、钢轨道梁3022、钢纵梁部3023与十字莲藕节点部301组成正交梁系结构，所述组合面板部303位于正交梁系之上。

若上部正交梁系结构整体性不足，所述十字莲藕节点部301、钢横梁部3021、钢轨道梁3022、钢纵梁部3023的上部正交梁系结构之间设置斜撑部。

所述十字莲藕节点部301呈“十”字形，十字莲藕节点部301通过螺栓、焊缝或法兰与套筒部201相固定连接，十字莲藕节点部301用于钢横梁部3021、钢轨道梁3022、钢纵梁部3023的搁置缺口部位呈“u”形，十字莲藕节点部301上设置有连接螺栓孔。

所述钢横梁部3021、钢轨道梁3022和钢纵梁部3023采用箱形或工字形钢梁；所述组合面板部303采用钢组合面板或预制混凝土叠合面板。

所述附属设施包括靠船设施、系船设施402、工艺设施403和安全设施404；所述靠船设施包括靠船构件4011和橡胶护舷4012，所述靠船设施是在码头前沿海侧单独设置靠船构件4011或直接通过十字莲藕节点部设置靠船构件4011，靠船构件4011上设置有用于固定吸收能量设施的橡胶护舷4012；所述系船设施402设置于码头前沿钢横梁部3021上，用于停泊船舶系缆；所述工艺设施403包括钢轨道及其锚固设施、码头装卸设备的防风拉锁、锚定和顶升设施，设置并固定于钢轨道梁部3022上；所述安全设施404包括爬梯、护轮坎设施。

一种全装配式钢码头结构的施工方法，包括以下步骤：

a、工厂定制加工桩基础部、套筒部、十字莲藕节点部、钢横梁部、钢轨道梁部、钢纵梁部标准化钢构件，然后运输至现场；

b、通过打桩船或自行走式打桩平台，完成桩基础沉桩的施工，必要时应做好夹桩工作；

c、进行套筒部与十字莲藕节点部的现场连接施工，必要时宜根据沉桩桩位调整套筒部与十字莲藕节点部的连接位置，适应沉桩偏位；

d、进行装配式灌浆施工，完成套筒部与十字莲藕节点部、桩基础部的连接工作，形成套筒灌浆节点部；

e、进行钢横梁部、钢轨道梁部、钢纵梁部与十字莲藕节点部拼装施工，完成上部正交梁系结构施工；

f、进行组合面板部的现场安装工作，完成面层施工；

g、进行附属设施的安装施工工作及码头装卸设备整机上岸工作；

h、进行码头运营调试工作，完成码头施工。

实施例1：

实施例以10万吨级散货码头为例,如图1-3所示，本发明全装配式钢码头结构，包括桩基础部100、套筒灌浆节点部200、上部结构部和附属设施；所述桩基础部100通过套筒灌浆节点部200与上部结构部相固定连接；所述上部结构部采用横梁、轨道梁、纵梁正交连接的梁系结构；所述附属设施与上部结构部相固定连接。

本实施例的全装配式钢码头结构由若干个结构单分段组成；所述结构单分段由10榀排架构成，每榀排架设置3根钢管桩；桩基础部100采用钢管桩基础；所述套筒灌浆节点部200包括套筒部201和灌浆部202；所述套筒部201内插套入或外插套入桩基础部100顶部；所述套筒部201靠近灌浆部202的一侧设置有剪力键；所述灌浆部202设置用于灌浆施工的进浆口2002、溢浆口2003和封堵部2004，灌浆长度和厚度应满足传递轴力、剪力和弯矩要求；所述套筒灌浆节点部200用于固定连接桩基础部100和十字莲藕节点部301。

所述上部结构部包括十字莲藕节点部301、钢横梁部3021、钢轨道梁3022、钢纵梁部3023和组合面板部303；所述钢横梁部3021、钢轨道梁3022、钢纵梁部3023与十字莲藕节点部301组成正交梁系结构，所述组合面板部303位于正交梁系之上；所述十字莲藕节点部301呈“十”字形，十字莲藕节点部301通过螺栓、焊缝或法兰与套筒部201相固定连接，十字莲藕节点部301用于钢横梁部3021、钢轨道梁3022、钢纵梁部3023的搁置缺口部位呈“u”形，十字莲藕节点部301上设置有连接螺栓孔；所述钢横梁部3021、钢轨道梁3022和钢纵梁部3023采用箱形或工字形钢梁；所述组合面板部303采用钢组合面板。

所述附属设施包括靠船设施、系船设施402、工艺设施403和安全设施404；所述靠船设施包括靠船构件4011和橡胶护舷4012，所述靠船设施是在码头前沿海侧单独设置靠船构件4011，靠船构件4011上设置有用于固定吸收能量设施的橡胶护舷4012；所述系船设施402设置于码头前沿钢横梁部3021上，用于停泊船舶系缆；所述工艺设施403包括钢轨道及其锚固设施、码头装卸设备的防风拉锁、锚定和顶升设施，设置并固定于钢轨道梁部3022上；所述安全设施404包括爬梯、护轮坎等设施。

本实施例装配式钢结构码头结构的施工方法，包括以下步骤：

a、工厂定制加工桩基础部100、套筒部201、十字莲藕节点部301、钢横梁部3021、钢轨道梁部3022、钢纵梁部3023，然后运输至现场；

b、通过打桩船、或自行走式打桩平台，完成桩基础沉桩施工，必要时应做好夹桩工作；

c、进行套筒部201与十字莲藕节点部301的现场连接施工，必要时宜根据沉桩桩位调整套筒部201与十字莲藕节点部301的连接位置，适应沉桩偏位；

d、进行装配式灌浆施工，完成套筒部201与十字莲藕节点部301、桩基础部100的连接工作，形成套筒灌浆节点部200；

e、进行钢横梁部3021、钢轨道梁部3022、钢纵梁部3023与十字莲藕节点部301拼装施工，完成上部正交梁系结构施工；

f、进行组合面板部303的现场安装工作，完成面层施工；

g、进行附属设施400的安装施工工作及码头装卸设备整机上岸工作；

h、进行码头调试工作，完成码头施工。

综上所述，本发明全装配式钢码头结构上部主要受力部件全部采用标准化钢构件，方便实现构件现场安装拼接施工，其装配率可达到95％以上；本发明大大减少了水上施工工序，适用于周边施工条件差，船机设备能力不足，施工难度大的地区快速新建各种高桩码头，施工效率高，质量可靠安全，现场施工安全易控制；本发明通过灌浆形成灌浆连接节点部将上部结构部荷载传递给桩基础部，成功地解决了桩基础沉桩偏位对上部结构安装精度的影响，避免了在水位变动区的焊接连接施工困难；本发明上部结构部采用钢结构，属于轻质高强结构，上部结构自重轻，降低了桩基础的成本；本发明可大大降低现场的噪音、粉尘等污染，节能减排，改善工人劳动条件，环境友好。

随着未来国内劳动力成本的上升，环保的意识日益增强，高桩码头设计建造的发展方向必将是由现有粗放化逐渐转入精细化发展。采用装配式钢码头结构，工厂化制造，现场快速拼装，具有工效高、质量优、成本低、不确定因素少等显著竞争优势。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。