人工島工程海上沉箱預制場優勢分析

解冬+紀軍+胡順建

摘 要：離岸人工島工程由于距離大陸有一定的距離，給工程施工造成了一定的困難，文章針對施工過程中出現的問題進行重點分析，并提出相應的解決方案，特別是要在工程前期造島形成的陸域范圍內建設沉箱等大型構件預制場，這樣能為后續圍海施工的順利開展奠定了堅實的基礎。

關鍵詞：人工島 海上沉箱預制場 沉箱防護

海口市如意島規劃所在海域為海南省海口市東部鋪前灣西側灣口處海域，即南渡江出海口東北側白沙淺灘，距離陸地岸線約為4.4km，距美蘭機場約17km，距海口市中心約12km，地理區位良好。形成陸域面積697.02ha，整個島體形狀呈極富中國傳統文化韻味的“如意”形。護岸總長23934m，護岸結構為全直立式沉箱結構護岸，含沉箱1341個。本工程規模大、建造難度高、施工周期短、施工自然條件惡劣，其建設難度及規模均超過國內已建或在建的填海造地工程。

1.前期沉箱預制場建設規劃

本項目沉箱數量1341件，沉箱預制場選擇是本項目成功實施關鍵所在。為此，本工程前期規劃建設2個沉箱預制場，具體布置如下：

（1）集散地實際面積僅9.5萬m2，且被潭漤河分為東西兩部分僅潭漤河西側65000m2能作為預制臺座使用。

根據工期編排，沉箱預制、出運和安裝是本工程的關鍵線路。本項目的工期為750d，扣除前期預制場建設和后期回填預留時間，沉箱預制的工期540d。有效作業天數按總天數的50%計（考慮本地區≥6級風的年均天數為172.2d），沉箱預制的有效天數為270d。

按照高度7.5m以下為2層，12m以上為4層，其它為3層進行分層，本標段共需預制2345層沉箱。作業強度2345層/270d=8.7層d。集散地不考慮其他因素，僅考慮最大產能，布置30個臺座，配套8臺門式行走吊機和6臺塔式行走吊機，考慮70%的施工降效，每日可生產4.2層沉箱，占本標段要求產能的48%。

因此集散地預制場無法滿足本工程施工進度要求，需考慮規劃其他預制場以滿足施工要求。同時集散地預制場出運碼頭位于南渡江出海口處，此位置存在天然攔門沙，出運航道狹窄，僅能單行；同時此位置可能回淤較為嚴重，擔心航道疏浚后回淤嚴重。

鑒于以上原因在沒有其他合適位置建設預制場條件下，將集散地預制場定位于臨時性預制場，僅考慮在此位置預制6倉格1000t以內沉箱。此類小沉箱采用起重船吊裝自航方波運輸方式出運，以減小施工船舶對航道水深需求。

（2）秀英港沉箱預制場位于海南馬村，水上距離現場約17km2。

經我方現場調查，海口市秀英港集裝箱碼頭后方堆場地理位置優越，場地廣闊，出運方便，水陸交通滿足施工要求。因此，我方擬將600t以上沉箱預制場布置于秀英港集裝箱碼頭后方堆場。

本工程2000t以上沉箱包括D型、E型、G型共計192件，工期700d，每月產量8件。每件沉箱生產周期按照15d考慮，充分考慮混凝土齡期及不利因素影響，擬設置生產線2條，每條生產線設置10個預制臺座和10個存放臺座，共設置臺座40個。沉箱預制施工起重設備為30t門式吊機，跨距30m，共設置8臺。

本工程600t～2000t沉箱包括C型、J1型、J2型、H1型、H2、I型、K型共計599件，工期700d，每月產量26件。每件沉箱生產周期按照12d考慮，充分考慮混凝土齡期及不利因素影響，擬設置生產線2條，共設置35個預制臺座和54個存放臺座。沉箱預制施工起重設備為30t門式吊機，跨距30m，共設置9臺。

根據項目施工現場的具體情況，結合本工程的工程量及工期要求，現有的沉箱預制場的規劃無法滿足工程施工的實際需求，為保證工程按期完成，必須在現有的狀況下，開拓思路，拓展新的預制場地。

2.海上沉箱預制場建設規劃

因集散地現有預制能力不能滿足本工程施工需求，考慮建設其他預制場。項目部對施工區域周邊合適場地進行了考察，除新埠島外，火車輪渡南港是最合適位置，但因考慮工期及施工成本等原因，未實施。考慮在如意島區建設海上預制場。

2.1海上預制場計劃采用浮船塢1#進行出運

船長：47.0m；船寬：36.0m；型深：6.0m；空載吃水2.4m；舉力：4500t，每下潛1m產生的舉力為1660t。

為減小浮船塢對沉箱荷載，出運碼頭前方拋填填充砂袋，浮船塢滿鋪座底。

2.2海上預制場沉箱出運方式

海上預制場沉箱出運計劃采用臺車頂升沉箱，設立橫移、縱移臺車軌道，平移運輸沉箱上浮船塢方式出運沉箱。

2.3出運碼頭高程要求

計劃每次出運沉箱2個，按照最大沉箱計算1900t計算，滿載吃水為2.4+1900*2/1660=4.7m，為減小沉箱出運時對潮位依賴，保證足夠時間，暫定沉箱出水標高+1.0m，出運碼頭位置沉箱共計5個（E1502-E1506）預制高度為6.5m，沉箱安裝完成后，暫時澆筑鋼筋混凝土（頂標高為+2.5m）作為沉箱出運碼頭，此時潮位+1.0m可滿足出運水深要求。

2.4沉箱防護

因沉箱迎水面涂刷硅烷防護層，為防止浮船塢對接時，破壞硅烷涂層，可在沉箱迎水面設置鋼板墊皮保護硅烷涂層，同時懸掛部分護舷保護沉箱。

2.5主要荷載

海上預制場面積約236畝；此位置6#水閘考慮暫不施工，暫時按照斜坡堤斷面拋填塊石，后期施工完成后開挖恢復。回填完成后考慮采用振沖密實進行地基處理。圖1為沉箱預制場斷面圖。

砂石料場及拌合站考慮布置在護岸邊線5 0 m內，臺座區考慮均布荷載，按照最大沉箱計算：18500/19.95/15.85=58.5kN/m2；塔吊軌道地基承載力≥160KN/m2；沉箱預制臺座區設置四道地溝，每道地溝布置1組（每組10個臺車）臺車，共計40個臺車，臺車軌道與預制臺座采用筏板結構形式整體現澆。endprint

3.海上沉箱預制場優勢分析

3.1工期優勢分析（與秀英港預制場對比）

秀英港預制場：距離現場9.2n mile，按滿載4.5節，空載5.5節航速計，單趟拖航時間3.7h，綜合2～2.5d/趟。考慮50%的天氣降效，出運沉箱的工效為2.5～3d/個。考慮港調避讓因素降效后工效更低。

填島預制場毗鄰安裝場地，不受附近航道避讓等因素的影響，海上拖航距離大大縮短，進一步提高了沉箱安裝工效。

3.2安全優勢分析

秀英港預制場的安全隱患主要是長途拖航，受附近海流及季風影響較大。長途拖航中危險源較多，且均為重大危險源，一旦出現安全險情，將會對工期，成本等方面造成較大損失。

填島預制場是以永久性構筑物為基礎建造預制場地，與施工現場距離短，避免了長途拖航中可能的安全隱患的發生。

3.3成本優勢分析

秀英港預制場增加費用：拖航燃油：640萬元（278個）。場地租賃費用：400萬元（2年）。場地建設費用：硬化及上蓋不計，挖泥及出運碼頭共計250萬元，攪拌站建設50萬元。

另一個出運船機組（浮船塢和拖輪）增加費用：200萬元*8個月=1600萬元。

本項小計2940萬元。

另：海上監護費用原2個標段1億元，現4000萬元。因更換預制場增加的監護費用預計不菲。

填島預制場增加費用：

材料倒運費用：17.3*71=1228萬元

發電成本：17.3*15.4=266萬元

海上案中需要在E17和E21之間施工充填袋壩體一處，約4萬m3，增加費用約4萬m3*50元/m3=200萬元

本項小計1694萬元。

4.結論

通過上述對比分析，在人工島施工過程中，利用已形成的永久性構筑物作為大型構件的預制場地，既可以提高施工功效，節約工期，同時還可降低施工中重大安全隱患的發生概率，確保施工安全順利。在保證安全順利施工的前提下，還可以為企業節約大量的施工成本，降低施工能耗，經濟及社會效益顯著。endprint