某沉箱結構臨時圍堰拆除施工技術

何 平 林松林（中交一航局第三工程有限公司，遼寧 大連 116083）

某沉箱結構臨時圍堰拆除施工技術

何 平 林松林
（中交一航局第三工程有限公司，遼寧 大連 116083）

港口與航道工程施工中由于受作業面、施工場地、施工工序等要素的影響，經常需要修建臨時措施項目。本文結合某工程的臨時圍堰拆除，談一談沉箱結構臨時圍堰拆除的施工技術，以期與同行共同探討學習。

施工技術；沉箱結構；臨時圍堰；拆除技術

1 工程概況

國內某大型船塢工程的臨時主圍堰采用沉箱重力式、兩側為土石壩結構的組合形式。其中沉箱圍堰總長約420m（共21個沉箱，單個重量為1680t）、土石壩總長約350m，沉箱下的基床和土石壩均采用高壓旋噴樁止水。拆除時需將沉箱內棱體清除、沉箱上部結構拆除、沉箱內回填砂清理、沉箱拆除起浮，起浮后將沉箱調至浮游穩定狀態，將沉箱四周（含底部）粘結的殘渣清除，最后將沉箱拖運至相鄰碼頭安裝。

2 施工準備

2.1 特點分析

（1）該圍堰經現場實測，前沿回淤嚴重，配合圍堰沉箱拆除施工，應同步進行海床的清淤工作；（2）可利用施工作業天數少；（3）圍堰采用高壓旋噴樁形成止水芯墻，內棱體拆除過程，在內外水壓差的作用下是否會產生剪切破壞，引起圍堰滲流量的加大，從而增加棱體拆除的施工難度；（4）在沉箱起浮過程中，高壓旋噴體是否能被破壞，消除底部與基床的粘結，使沉箱順利起浮。

2.2 施工穩定性計算

結合以往工程經驗，挖除圍堰沉箱內棱體是沉箱起浮的關鍵，圍堰的穩定性驗算（按無內棱體考慮）：假設圍堰沉箱后方棱體全部拆除，主要作用荷載有：沉箱和填料的自重、靜水壓力和波浪力作用。選擇最不利狀況——基礎標高低、極端高水位情況驗算：沉箱與基床水平縫沉箱后趾的抗傾穩定性、沉箱與基床水平縫的抗滑穩定性。為了貼近實際情況，計算時材料重度標準值（γ）鋼筋混凝土沉箱C40選為24 kN/m3，沉箱內填料（砂、石渣和水）及沉箱上部結構（漿砌石、土）選為1424 kN/m3；每延米極端高水位自重作用Gi為3250.78 kN，GiXi為21942.76 kN·m，圍堰穩定性驗算結果如下：根據《重力式碼頭設計與施工規范》JTS167-2-2009 2.5碼頭穩定性驗算：

（1）作用效應組合。持久組合：極端高水位（永久作用）+波峰壓力（主導可變作用）

（2）碼頭沿基床頂面的抗滑穩定性驗算

2113kN/m＞1590kN/m，抗滑穩定性不滿足要求。

（3）碼頭沿基床頂面的抗傾穩定性驗算

15233kN·m/m＜16254kN·m/m，抗傾穩定性滿足要求。

驗算結論：若圍堰拆除前棱體全部挖除，碼頭沿基床頂面的抗滑穩定性驗算結果不滿足要求，碼頭沿基床頂面的抗傾穩定性驗算結果滿足要求。驗算結果表明圍堰拆除前棱體不可以全部挖除，最大棱體挖除標高應按原設計取：開挖至-8.5m（原設計為干施工狀態前水拋棱體頂寬10m，標高-8.5m）。

2.3 施工方案選取

根據本工程實際情況，沉箱在圍堰內側（棱體下）有后趾，如果后方棱體不全部挖除，沉箱將很難起浮，根據召開的專家會的討論結果，確定了如下的施工工藝：（1）后方棱體分層開挖，第一層開挖至-8.5m，同時進行圍堰沉箱沉降位移觀測，預警信號為某個沉箱變位量超過1cm/d或連續位移累計超過10cm時，超過預警信號時暫停開挖由各相關單位協商；如未超過預警信號，繼續開挖第二層至-9.5m，此時如果滲流量增大，要維持性抽水保證棱體開挖具備干施工條件，開挖第二層的同時將沉箱后趾上部范圍棱體開挖，石料不外運直接用挖機攤平作為剩余內棱體。（2）1～3#沉箱根據現場情況，其后方棱體一次性清理干凈（清至設計標高），以保證沉箱起浮，結構穩定情況需時刻監測。

3 施工工藝流程及主要施工方法

3.1 施工工藝流程。施工準備→船塢抽水→沉箱后棱體挖除及換填砂→船塢注水（塢門關閉）→沉箱上部結構拆除→沉箱內渣挖除→沉箱抽砂→沉箱起浮→沉箱交付→挖泥船掃淺→驗收。

3.2 主要施工方法

（1）沉箱后棱體挖除。待形成棱體開挖干施工條件后，按專家意見對棱體進行開挖。第一階段：將-8.5m以上全部挖除，由1#退挖至21#沉箱，同時進行圍堰沉箱沉降位移觀測，實際觀測均未超過預警信號。第二階段：未超過預警信號后，繼續開挖第二層至-9.5m，此時關鍵為維持抽水，保證棱體開挖干施工條件，開挖第二層的同時將沉箱后趾上部范圍棱體開挖，石料不外運直接用挖機攤平作為內棱體。兩階段同時進行，分層分臺階進行。棱體開挖后期，滲流量明顯增加，增加抽水泵，維持抽水，保證開挖。棱體開挖過程中，每天進行沉箱位移觀測，實際觀測均未超過預警信號，未發現明顯位移，最大位移累計7cm，但滲流量明顯增大，達2.5萬方/日。（2）圍堰內注水。棱體挖除后，船塢注水一次至標高±0m，將塢門關閉，開始堵口圍堰拆除。（3）上部結構拆除及沉箱內挖渣（填砂）。上部結構主要由粘土、漿砌塊石構成， 采用挖掘機直接拆除，裝入自卸汽車將其運走。由于挖機為短臂挖機，沉箱內排石渣及砂（無注漿管）只向下挖除4m，沉箱外排（帶注漿管）向下挖除2m，剩余采取泵抽。（4）沉箱內剩余填砂抽除。在吸砂口處增加高壓水沖裝置，泵直接坐在沉箱頂，人工用豎桿控制吸頭，出砂連續，效率較高，每泵最大效率100m3/h，砂直接排到抽砂船中，箱內剩余砂或石渣的平均高度控制在0.5m以內。（5）沉箱起浮。沉箱內填砂挖除完成后，利用抽水方駁在適當潮位時抽水起浮，抽水起浮前將沉箱四角帶纜到相鄰沉箱，防止沉箱起浮中跳躍側傾撞到其他沉箱，造成沉箱的損壞。

4 總結與建議

（1）沉箱內回填砂時避免填入塊石；上部結構開挖時，石渣要清理干凈，避免遺留塊石，影響沉箱內抽砂。（2）在沉箱下水前，宜在側壁涂刷一層瀝青或采取其它隔離措施，防止接縫空腔內澆筑水下混凝土粘接到沉箱上；同時基床頂部宜鋪設一層土工布，杜絕旋噴體與沉箱底部的粘連。（3）通過接縫砼頂面開縫的簡易措施，在沉箱起浮過程中空腔內混凝土極易脫落。（4）采用“打木楔，壓砂袋法”封堵注漿管漏水操作較為簡便，但不宜用于長距離沉箱拖航。建議在今后注漿施工完成后，應進行灌漿封管并做好檢查工作，避免注漿管漏水。

[1]林文彬，等.淺談大型船塢圍堰沉箱拆除施工工藝[J].中國水運（下半月），2012（04）.

[2]顧倩燕.船塢工程結構設計技術創新與實踐[J].水運工程，2011（01）.

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