碼頭沉箱水下外壁撞損后鋼套箱法修復技術

胡茂剛 黃清楚 張 闖

（廈門港務疏浚工程有限公司 福建廈門 361012）

重力式沉箱在碼頭中應用較常見，沉箱外壁在偶然外力作用下難免遭受到靠泊船只的撞擊，有些撞擊是破壞性的，使得沉箱失去使用功能。因沉箱屬鋼筋混凝土結構，當破損處位于低潮位以下時，破損處的修復工作將變得異常困難，如何完好的修復水下破損處是從業者面對的技術難題。如果采用水下注漿或水下澆筑混凝土的方法修復，因鋼筋修復困難，且水下修復工作質量無法直觀檢查與驗證，修復后的沉箱與原設計相比，均不同程度存在一些缺陷。

1 修復工藝原理

將破損處上方的碼頭附屬結構、胸墻、卸荷板及箱內填料移除，用型鋼與鋼板制作2片鋼結構面板，面板的面積大于破損處，面板邊緣黏貼止水膠條。用內、外面板夾住破損部位，在套箱底部澆筑水下混凝土封底。隨著抽水進行，水位逐步下降，從上至下逐級調整與緊固對拉螺桿，套箱內、外面板及封底共同組成密閉的圍護結構。采用干處作業方法修復破損處的鋼筋及混凝土，再恢復碼頭其他設施。

2 工程應用實例

2015年6月，一艘約8萬t級外籍集裝箱貨輪在停靠廈門某碼頭時，由于操作不當致使船舶迎面撞擊碼頭，碼頭結構損壞。碼頭胸墻、護舷、卸荷板以及沉箱外壁受船舶撞擊影響嚴重，碼頭結構的整體穩定性受到嚴重損害，碼頭失去正常使用功能。必須對碼頭進行修復，方能繼續使用。該碼頭為帶卸荷板的重力式沉箱結構，從上到下依次為胸墻、卸荷板及沉箱，沉箱下設有10～100kg拋石基床，基礎持力層為全風化或強風化花崗巖，胸墻上設有橡膠護舷和系船柱。該碼頭結構可滿足10萬t級以內的集裝箱船靠泊。開挖后測得碼頭沉箱受損破口底部距沉箱頂部約2.3m，左右寬約3.6m，沉箱破損情況見圖1。該碼頭破損部位采用鋼套箱方案進行修復，取得了較好的技術效果。

圖1 沉箱破損情況

2.1 修復工藝流程

修復工藝流程：移除沉箱頂部附屬設施及破損胸墻等→制作鋼結構套箱→安放鋼結構套箱→素混凝土封底并抽干套箱內水→干處修復破損處鋼筋并澆筑混凝土→恢復沉箱頂部其他設施。

2.2 修復關鍵工序

2.2.1 移除沉箱頂部附屬設施

將待修復部位上方的碼頭附屬設施移走，諸如系船柱、軌道、電纜、水管、防撞護舷等。破損處頂部其他混凝土結構諸如胸墻、卸荷板等采用風鎬破除，用自卸汽車運出場外。破損部位由于常年位于水下，集聚許多海生物，為了保證鋼套箱的止水效果，將待修復部位的海生物一并鏟除，為了達到較好的清理效果，采用潛水作業的方式鏟除海生物，恢復沉箱外表面的混凝土表面。采用挖掘機將破損沉箱隔艙內的充填物一并移除，保持箱內填料的頂部高程低于破損底部0.8m即可。

2.2.2 制作鋼結構套箱

在制作鋼套箱面板前，用潛水作業方式對水下破損部位進行測量，確定破損的位置及平面尺寸。鋼套箱主要有兩大塊面板組成：外側面板與內側面板。為了保證鋼套箱能夠完全包住破損部位，鋼套箱頂部高程略高于沉箱頂標高，底部及兩側邊緣分別大于破損洞口0.5m為宜。鋼套箱的內側面板的寬度略小于沉箱破損隔艙的順岸向寬度，在內側面板的法蘭邊上安設楔形止水膠帶。套箱的面板采用厚度為6mm鋼板，次肋用10號槽鋼，主肋用12號槽鋼，套箱的法蘭為10號角鋼。為方便鋼套箱外側部分的安裝就位，在頂部安設U形鋼掛鉤，通過鉤掛將外側面板掛在沉箱頂部。

為保證操作空間，在內側鋼套箱兩個豎直邊緣處焊接勁性鋼架，勁性鋼架一端支撐在沉箱隔艙的混凝土倒角上，勁性骨架與拉桿形成撐拉結構，較好保持套箱結構的穩定，勁性骨架的存在使得內側具有操作空間。內、外側面板上的對拉螺栓孔一一對應。

2.2.3 安放鋼結構套箱

套箱安裝選在低潮位進行，首先吊裝套箱內側部分，將套箱底部安放在沉箱內部填料上，用臨時支撐將內側固定住。然后吊裝鋼套箱外側結構，利用其頂部的U形掛鉤，將鋼套箱外側掛在沉箱頂部。調整套箱外側面板，使內、外面板上的拉桿孔相互對位，從上至下依次穿上螺桿并逐步擰緊。安裝鋼套箱方法見圖2。

圖2 吊裝鋼套箱內側面板

圖3 修復破損處鋼筋

2.2.4 封底并抽干套箱內水

因沉箱內填料具有透水性，為了防止套箱底部漏水，沉箱安裝后，水下澆筑混凝土封底，封底厚度50cm。封底混凝土養護3d，即可抽水，隨著水位的下降逐步安裝與緊固套箱的對拉螺栓，并及時用海綿膠條填塞漏水縫隙。抽水時盡量選擇在低潮水位進行。

2.2.5 干處修復鋼筋及混凝土

破損部位的水抽干后，采用干處作業的方式修復破損部位。將裂紋及松散混凝土鑿除，將斷裂的鋼筋重新理順焊接，按原設計恢復沉箱的鋼筋，鋼筋修復見圖3。鋼筋綁扎完成后安裝模板，沉箱外模利用鋼套箱外側作模板，為方便后期鋼套箱拆除，鋼筋綁扎前，在鋼套箱面板上涂抹脫模劑。

沉箱內模單獨設計與制作，因鋼套箱對拉絲的存在，沉箱內模板需要分塊安裝，沉箱內模板依托鋼套箱進行固定。鋼筋模板檢查無誤后，采用干處作業方式澆筑破損部位的混凝土，澆筑混凝土前，在新舊混凝土接縫處涂刷水泥漿，然后泵送方式澆灌混凝土，人工振搗密實。混凝土澆筑選擇亦在低潮位進行，混凝土在初凝前不得被海水淹沒。

2.2.6 恢復沉箱頂部其他附屬設施

沉箱混凝土養護達拆模強度后，即拆除內側模板，然后從底向上依次拆除拉桿并逐步提高套箱內水位，減少內外水頭差。拉桿拆除后，依次拆除鋼套箱的內外側面板。混凝土修復完成后，按原設計恢復沉箱頂部其他附屬設施，附屬設施的恢復工序按常規程序開展即可。

3 結論

采用鋼套箱法修復水下沉箱外壁，實現干處作業，修復工作摸得著、看得見，保證修復質量，修復后的沉箱完全忠實于原設計，恢復了碼頭的設計功能。鋼套箱既作止水結構，又作混凝土模板，節約模板投入。鋼套箱受力明確直觀、施工方便，施工周期短，對碼頭干擾小，可以盡快恢復碼頭的運營功能。修復工作中，潛水工作量較少，減少安全風險。采用鋼套箱法修復水下破損部位，耗時較少，造價節約為類似結構修復提供技術借鑒。

[1]《重力式碼頭設計與施工規范》（JTS 167-2-2009）[S].