CN109110640A - 全自动化集装箱堆场非桩基可调式轨道基座的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了全自动化集装箱堆场非桩基可调式轨道基座的施工方法，其包括：轨道联合基础二次接高施工步骤和轨道槽及排水明沟二次接高施工步骤，本全自动化集装箱堆场施工方案针对轨道联合基础，轨道槽及排水明沟采用二次施工接高方法，能够在保证自动化堆场施工质量的基础上，进一步有效提升施工效率，节约了施工工期；同时，节约了施工材料的投入，避免了因施工导致的返工、修补等工作量，环保效益高。

Description

全自动化集装箱堆场非桩基可调式轨道基座的施工方法

技术领域

本发明涉及施工工艺，具体涉及集装箱堆场施工工艺。

背景技术

近年来，随着自动化集装箱码头技术在国际上陆续被成功应用，越来越多的码头运营单位都提出建设自动化集装箱码头的要求。

与传统的集装箱码头相比，全自动化集装箱码头的装卸工艺、装卸流程、布置形式等发生了较大的变化，其堆场设计构造也产生了较大的差异。全自动化集装箱码头采用全自动化的集装箱装卸工艺，其对堆场建设的质量提出了较高的要求，也对工程建设的精度要求更加苛刻，更加严格，这必然增加了工程建设的难度，也对现场的施工技术带来了巨大的挑战。

针对全自动化集装箱码头，人们提出基于半刚性可调式轨道基座的集装箱堆场结构形式，这种基于半刚性可调式轨道基座的集装箱堆场结构布局与常规箱场有显著区别，由于采用无人化操作管理，取消了可作为施工期施工通道的集卡通道，施工时无可用施工通道，这给集装箱堆场的施工带来了极大的不便，若采用常规的堆场施工方案无法有效适用，这不仅影响施工进度，还影响整个堆场结构的质量(由于施工时无可用施工通道，完成施工的堆场结构会因车辆碾压受损，增加后期维护时间和经费投入)。

再者，针对地基条件复杂、堆场规模大、轨道长度较长的自动化集装箱堆场，在堆场施工时，仍有一定程度的不均匀沉降现象，如果采用常规施工方案直接进行轨道基础施工，尤其是钢筋混凝土结构的联合基础施工，经过一段较长的施工期，轨道势必会发生明显的不均匀沉降现象，而自动化轨道吊车对轨道的安装参数要求甚为严格，极易引起轨道吊车无法正常运行。

由此可见，提供一种能够适用于可调式轨道基座的集装箱堆场结构的集装箱堆场施工方案是本领域亟需解决的问题。

发明内容

针对现有集装箱堆场施工方案无法适用于基于非桩基可调式轨道基座的全自动化集装箱堆场结构的问题，需要一种新的集装箱堆场施工方案。

为此，本发明的目的在于提供一种全自动化集装箱堆场非桩基可调式轨道基座的施工方法，实现对基于非桩基可调式轨道基座的全自动化集装箱堆场进行高效施工且保证施工质量。

为了达到上述目的，本发明提供的全自动化集装箱堆场非桩基可调式轨道基座的施工方法，其包括：

轨道联合基础二次接高施工步骤，该步骤包括在先期轨道基座施工时，轨道联合基础的一次施工，将轨道联合基础中钢筋混凝土基座根据需预埋钢垫板的尺寸相对于设计标高预留一定的高度距离，并且不安装轨道预埋钢垫板；待后期箱区施工完毕在一次施工完成的基础上再进行轨道联合基础二次接高施工，并预埋钢垫板至设计标高；

轨道槽及排水明沟二次接高施工步骤，该步骤包括进行轨道槽和排水明沟一次施工，施工高度相对于设计标高预留一定高度，使得轨道槽侧壁高度与维修车道混凝土垫层顶面标高一致，排水明沟侧壁高度与箱区箱梁三渣垫层标高一致；待后期箱区施工完毕在第一次施工形成的轨道槽和排水明沟的基础上进行轨道槽和排水明沟的二次接高施工，并至轨道槽和排水明沟的设计标高。

进一步的，在轨道基础一次施工后，可进行箱区箱角基础和填档施工步骤。

进一步的，在轨道槽和排水明沟一次施工后，进行轨道道砟摊铺和碾压，轨道道砟分三层摊铺和碾压，轨道道砟摊铺高度与轨道槽侧壁一次施工标高一致。

进一步的，在轨道道砟摊铺和碾压后，进行维修车道地基碾压处理和混凝土垫层浇筑。

进一步的，待箱角基础混凝土梁浇筑完成后，在箱角基础上设置沉降观测点，以监测每个箱区的整体沉降规律。

进一步的，轨道联合基础二次接高施工包括：

根据轨道联合基础沉降规律，确定沉降类型，并结合设计标高、轨道整体沉降规律、周边箱区沉降规律综合调节并确定最终轨道安装标高；

结合最终的轨道设计标高，确定联合基础上每块预埋钢垫板安装标高，将预埋钢垫板按照调整后的标高焊接在联合基础的钢筋网笼上；

浇筑接高混凝土，针对地基沉降显著、接高高度明显的基础局部增加配筋。

进一步的，轨道槽二次接高施工包括：以轨道联合基础标高调整时确定的整个轨道调整标高为基础，结合箱区箱角基础沉降规律进行轨道槽侧壁标高调整和施工。

进一步的，排水明沟二次接高施工包括：以原设计标高为参考，以最终侧箱区面板标高为依据确定接高标高，并据此进行接高施工。

本方案提供的全自动化集装箱堆场施工方案针对轨道联合基础，轨道槽及排水明沟采用二次施工接高方法，能够在保证自动化堆场施工质量的基础上，进一步有效提升施工效率，节约了施工工期；同时，节约了施工材料的投入，避免了因施工导致的返工、修补等工作量，环保效益高。

再者，本方案采用轨道槽和排水明沟侧壁二次接高的方法，有效的避免了因地基沉降不完全、施工周期差导致的轨道槽和排水明沟不均匀沉降问题，保证了施工期轨道槽和排水明沟的标高。

再者，本方案采用二次接高的方法还保证了轨道槽和排水明沟侧壁的外观质量，避免了一次施工带来的后期修补问题。

最后，本方案以非桩基可调式轨道基座作为自动化轨道吊车运行基础，可适用于任何复杂地质条件下(如吹填砂区、抛石区以及开山区)轨枕道砟基础与联合基础式自动化堆场施工项目。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明实例中全自动化码头集装箱堆场箱区断面示意图；

图2为本发明实例中全自动化码头集装箱堆场施工的流程图；

图3为本发明实例中轨道基础结构示意图；

图4为本发明实例中联合基础一次施工示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1，本实例中涉及到的全自动化码头集装箱堆场箱区与常规堆场相比，自动化堆场布局更为紧凑，受限于U型轨道槽结构形式，实际施工时，无高效的施工通道；箱区排水明沟的设置阻碍了箱角基础施工的连贯性，箱角基础三渣垫层施工时无法有效碾压。

因此为了保证施工质量，更为高效地进行施工，本实例采用新的施工方案——轨道联合基础、轨道槽及排水明沟二次接高施工方案，优化施工组织，提高施工效率和施工质量，尤其是箱角基础的施工质量。

该方案中轨道槽一次施工高度与维修车道混凝土垫层标高一致，排水明沟一次施工高度与箱角基础混凝土垫层标高一致。待维修车道混凝土垫层施工完毕，轨道槽道砟摊铺碾压后，施工车辆即可在轨道槽内行走，而不至破坏轨道槽壁，同样也增宽了施工车辆的行走宽度。维修通道两侧轨道槽亦可作为行车通道。排水明沟一次施工后，施工机械可横跨排水明沟，箱区箱角基础三渣垫层可实现通长摊铺和碾压，保证明沟附近垫层碾压质量，

在此基础上，由于自动化集装箱堆场地基条件复杂、堆场规模大、轨道长度较长的一些问题，在堆场施工时，仍有一定程度的不均匀沉降现象，如果直接进行轨道基础施工，尤其是钢筋混凝土结构的联合基础施工，经过一段较长的施工期，轨道势必会发生明显的不均匀沉降现象，而自动化轨道吊车对轨道的安装参数要求甚为严格，极易引起轨道吊车无法正常运行。

据此，本实例给出了轨道联合基础二次接高施工方案，该方案综合考虑了地基不均匀沉降因素、轨道吊车允许轨道坡度等因素，采用针对性的轨道标高调整方案。具体实现，本实例根据轨道基座的结构形式，在每根轨道的两端车档钢板和基座中间锚定基础上分别布置一个沉降测点，进行长期监测，通过三个测点掌握每根轨道的实际沉降结果和沉降趋势。根据实测结果，掌握每根轨道的整体沉降情况，结合周边箱区的沉降值以及轨道吊车对轨道安装的允许限制，制定适用于每根轨道的基座标高调整方案。

根据现场轨道实测沉降结果，轨道沉降共可分为三种情况：(1)整体沉降型；(2)顺坡沉降型；(3)凹槽沉降型。针对上述三种轨道沉降规律，可给出相应的轨道基座调整方案。

针对上述全自动化码头集装箱堆场的施工方案原理，以下通过一具体实例来说明本实例方案的具体实施过程。

该实例以全自动化码头集装箱堆场一个施工单元为例，其施工工艺流程如图2所示。

由图可知，整个施工过程包括：

1)施工准备及基线布置步骤；

2)轨道联合基础一次施工步骤；

3)U型轨道槽一次施工步骤；

4)排水明沟一次施工步骤；

5)轨道道砟及维修车道施工步骤；

6)箱区施工步骤；

7)轨道基础沉降监测步骤；

8)二次接高方案确定步骤；

9)轨道联合基础，U型轨道槽以及排水明沟二次接高施工步骤；

10)轨道安装步骤。

对于其中轨道联合基础一次施工过程，以下给出一示例方案。

本实例中的可调式U型轨道槽基座的全自动化码头集装箱堆场采用的全新的堆场布局形式以及全新的轨道吊车基础形式。参见图3，该可调式轨道基座100主要由U型轨道道砟基础110和钢筋混凝土联合基础120组合而成。每条轨道有四个联合基础120和联合基础之间的U型槽轨枕道砟基础110组成，每个联合基础120上预埋钢垫板121，每个U型槽轨枕道砟基础110上铺设有相应的轨枕110。

针对上述结构的可调式轨道基座100，在堆场施工时，受限于轨道基座结构形式限制，在箱角基础和填档区施工前需先进行轨道U型槽110和联合基础120施工。由于地基基础仍有一定的沉降趋势，而且不同地基处理区域沉降规律不一，若先期将轨道基础施工完再进行箱区施工，势必造成轨道基础标高不满足设计要求，而且轨道安装无法满足设计要求，为此本示例方案中针对轨道基座采用二次施工方案：即在先期轨道基座施工时，联合基础中钢筋混凝土基座浇筑的实际标高220相对于设计标高210预留15cm(根据预埋钢垫板尺寸确定)，并且不安装轨道预埋钢垫板121(如图4所示)。待后期箱区施工完毕再进行二次接高处理。

由于此联合基础作为轨道吊车基座的重要部分，起到轨道吊车锚定和防风的作用，因此本轨道基座一次施工时，为了保证联合基础的结构安全，钢筋绑扎仍按照原结构设计进行，只针对现浇混凝土进行降高处理。如图4所示，图中联合基础顶部虚线即为设计标高210，实线即为联合基础第一次施工时混凝土浇筑的实际标高220；轨道与预埋钢垫板121直接接触，其标高实际上有预埋钢垫板控制，因此为了保证轨道标高不受施工期沉降影响，第一次施工时，不安装预埋钢垫板。

对于其中U型轨道槽和排水明沟一次施工过程，以下给出一示例方案。

根据全自动化码头集装箱堆场布局形式，本示例方案以两个相邻箱区(每个箱区含两条轨道)和箱区间的维修车道为施工单位，进行堆场施工作业，轨道U型槽及排水明沟施工时相对于设计标高分别预留一定高度，该高度分别根据维修车道面层和箱区箱梁高度决定。即保证一次施工后，轨道槽侧壁高度与维修车道混凝土垫层顶面标高一致，排水明沟侧壁高度与箱区箱梁三渣垫层标高一致(参见图4所示)。此时需保证轨道槽和排水明沟侧壁竖向钢筋露出一定长度。

待轨道槽和排水明沟一次施工后，进行轨道道砟摊铺和碾压。为了保证道砟碾压密实，道砟需分三层摊铺和碾压，道砟摊铺高度与轨道槽侧壁一次施工标高一致。

随后进行维修车道地基碾压处理和维修车道混凝土垫层浇筑。

对于其中箱角基础和填档区施工和沉降监测过程，以下给出一示例方案。

待轨道基础一次施工后，即可进行箱区箱角基础和填档施工。如图2所示，该部分施工工序主要包括：

(1)箱区地基基础整体碾压施工；

(2)箱角基础地基土开挖；

(3)箱角基础三渣摊铺和碾压；

(4)填档区地基土平整和碾压；

(5)箱角基础混凝土垫层浇筑；

(6)箱角基础钢筋混凝土梁施工；

(7)填档区三渣垫层摊铺和碾压；

(8)填档区面板混凝土浇筑。

待箱角基础混凝土梁浇筑完成后，在箱角基础上设置沉降观测点，用于监测每个箱区的整体沉降规律，并为轨道基础二次接高施工提供依据，以免出现轨道基础与箱区标高不协调，出现错台等工程问题。

由于本实例中每条轨道有四个联合基础和联合基础之间的U型槽轨枕道砟基础组成，每条轨道的南北两端和轨道中间联合基础为刚性基础，而U型槽轨枕道砟基础为柔性基础，整条轨道的沉降和标高调整实则由联合基础决定。本实例中待轨道基座一次施工完成后，在每条轨道的两端车挡钢板和轨道中间锚定基础上分别设置三个测点，用于监测轨道的整体沉降趋势。

根据监测，轨道基础沉降主要有三种类型：

(1)整体均匀沉降型；

因本实例中自动化集装箱堆场单轨长度超过300m，优选以单轨两端两个测点沉降差值3cm为界限，任意两个测点沉降差值不大于3cm时认为是整体均匀沉降型。对本领域的技术人员来说测点沉降差值可根据实际情况进行调整的。

(2)顺坡沉降型；

针对单根轨道南北两端沉降差值大于3cm，并且轨道中间锚定基础沉降介于南北两端时，可认为是顺坡沉降型。对本领域的技术人员来说测点沉降差值可根据实际情况进行调整的。

(3)凹槽沉降型

针对中间锚定联合基础沉降显著大于两端联合基础沉降的轨道，称之为凹槽沉降型。

对于其中轨道联合基础二次接高及轨道标高调整过程，以下给出一示例方案。

本实例在待箱区施工完毕后，进行轨道基础二次接高施工。在进行轨道基础二次接高施工时，首先根据轨道联合基础沉降规律，确定沉降类型，并结合设计标高、轨道整体沉降规律、周边箱区沉降规律综合调节并确定最终轨道安装标高；

其次结合最终的轨道设计标高，确定联合基础上每块预埋钢垫板安装标高，将预埋钢垫板按照调整后的标高焊接在联合基础的钢筋网笼上；

最后浇筑接高混凝土，针对地基沉降显著、接高高度明显的基础局部增加配筋。

其中，轨道基座标高调整根据沉降类型进行不同方案的调整。实际施工时，结合轨道周边箱区标高，确定出计划轨道基座整体标高，并以计划轨道基座整体标高为依据，对轨道基座上每个预埋钢垫板进行下调处理。

对于整体沉降型：针对单轨任意两点测点沉降差值小于3cm为的情况，实际施工时，结合轨道周边箱区沉降，进行整体沉降处理。

对于顺坡沉降型：针对单轨两端两个测点沉降差值超过3cm的沉降情况，实际施工时，结合轨道周边箱区标高以及轨道吊车的允许坡度进行顺坡沉降处理。

对于凹槽沉降型：针对凹槽沉降型轨道沉降情况，实际施工时，结合轨道两端测点沉降情况进行整体沉降或顺坡沉降处理。

对于其中轨道槽和排水明沟二次接高过程，以下给出一示例方案。

本实例在待箱区箱角基础和填档区面板施工完成后进行轨道槽和排水明沟二次接高施工。

轨道槽接高施工与轨道联合基础类似，以联合基础标高调整时确定的整个轨道调整标高为基础，结合箱区箱角基础沉降规律进行轨道槽侧壁标高调整和施工。

轨道槽侧壁施工时，首先按照接高高度绑扎接高部位钢筋笼，然后清理凿毛轨道槽侧壁顶面混凝土，通过焊接的方式，将新绑扎的钢筋笼焊接在原轨道槽侧壁钢筋上，最后支立模板和浇筑混凝土。

同样，在轨道槽二次接高的同时，进行排水明沟二次接高，排水明沟二次接高以原设计标高为参考，以最终侧箱区面板标高为依据确定接高标高。

其接高施工时，首先按照接高高度绑扎接高部位钢筋笼，然后清理凿毛轨道槽侧壁顶面混凝土，通过焊接的方式，将新绑扎的钢筋笼焊接在原轨道槽侧壁钢筋上，最后支立模板和浇筑混凝土。

轨道槽二次接高处理可实现施工车辆横跨轨道槽，进入箱区进行箱角基础作业，并且能够有效保护轨道槽侧壁，避免因车辆碾压受损，增加后期维护时间和经费投入。此外因自动化堆场规模大，施工周期长，轨道槽不可避免会受地基不均匀沉降而出现标高等质量不合格问题，二次接高处理时，轨道槽已经历了一段时间的沉降，可解决施工期轨道槽质量满足要求。

排水明沟二次接高处理可实现箱区箱角基础通常摊铺和碾压作业，施工期间，施工车辆可横跨排水明沟进行作业，避免因排水明沟阻断导致的箱角基础垫层摊铺效率低、碾压不实等问题。

与传统施工工法相比，本工法具有更强的适应性和变通性，能够实时结合施工工况条件制定相应施工方案，能更好地保证施工质量，提高施工效率。

基于轨道联合基础二次接高过程可知，每根轨道的沉降类型不同，针对不同沉降类型的接高方案也不同，每根轨道每个点位的标高也不相同，因此在轨道槽和排水明沟接高时需要结合现场的实际沉降规律，实时调节每个点位的接高高度，并不能按照统一的标高进行接高处理。

通过钢筋搭接和混凝土二次浇筑而成的轨道槽在应用时，轨道吊车荷载通过钢轨传递给轨枕，再由轨枕传递给下部道砟；而轨枕底标高要低于轨道槽一二次搭接标高，槽壁实为自由端，其中的二次接高部位所受应力较小，交界面应力不足以剪坏交界面，故该轨道槽壁中二次浇筑部分不受显著荷载作用，二次浇筑不会对轨道槽造成质量和外观影响。

对于其中轨道钢轨的安装，本实例中将轨道钢轨直接安装在基础预埋钢垫板上。由于二次接高基础钢垫板调整严格结合轨道沉降规律、箱区沉降和轨道吊车运行坡度等参数综合调整，可确保在保证施工质量的前提下，满足轨道安装精度要求。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.全自动化集装箱堆场非桩基可调式轨道基座的施工方法，其特征在于，包括：

轨道联合基础二次接高施工步骤，该步骤包括在先期轨道基座施工时，轨道联合基础的一次施工，将轨道联合基础中钢筋混凝土基座根据需预埋钢垫板的尺寸相对于设计标高预留一定的高度距离，并且不安装轨道预埋钢垫板；待后期箱区施工完毕在一次施工完成的基础上再进行轨道联合基础二次接高施工，并预埋钢垫板至设计标高；

轨道槽及排水明沟二次接高施工步骤，该步骤包括进行轨道槽和排水明沟一次施工，施工高度相对于设计标高预留一定高度，使得轨道槽侧壁高度与维修车道混凝土垫层顶面标高一致，排水明沟侧壁高度与箱区箱梁三渣垫层标高一致；待后期箱区施工完毕在第一次施工形成的轨道槽和排水明沟的基础上进行轨道槽和排水明沟的二次接高施工，并至轨道槽和排水明沟的设计标高。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，在轨道基础一次施工后，可进行箱区箱角基础和填档区施工步骤。

3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，在轨道槽和排水明沟一次施工后，进行轨道道砟摊铺和碾压，轨道道砟分三层摊铺和碾压，轨道道砟摊铺高度与轨道槽侧壁一次施工标高一致。

4.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于，在轨道道砟摊铺和碾压后，进行维修车道地基碾压处理和混凝土垫层浇筑。

5.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于，待箱角基础混凝土梁浇筑完成后，在箱角基础上设置沉降观测点，以监测每个箱区的整体沉降规律。

6.根据权利要求5所述的施工方法，其特征在于，轨道联合基础二次接高施工包括：

根据轨道联合基础沉降规律，确定沉降类型，并结合设计标高、轨道整体沉降规律、周边箱区沉降规律综合调节并确定最终轨道安装标高；

结合最终的轨道设计标高，确定联合基础上每块预埋钢垫板安装标高，将预埋钢垫板按照调整后的标高焊接在联合基础的钢筋网笼上；

浇筑接高混凝土，针对地基沉降显著、接高高度明显的基础局部增加配筋。

7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，轨道槽二次接高施工包括：以轨道联合基础标高调整时确定的整个轨道调整标高为基础，结合箱区箱角基础沉降规律进行轨道槽侧壁标高调整和施工。

8.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，排水明沟二次接高施工包括：以原设计标高为参考，以最终侧箱区面板标高为依据确定接高标高，并据此进行接高施工。