關于某碼頭4#泊位沉箱受損修復設計方案研究

潘澤彬

摘 要：碼頭沉箱是碼頭結構的重要組成部分，是影響碼頭結構穩定與安全的關鍵，但在實際的沉箱結構應用中，沉箱結構容易受到一些因素的影響，造成沉箱結構受損，進而影響碼頭的安全與功能。故此，文章以某碼頭4#泊位沉箱受損為例，對具體修復設計方案展開研究，旨在完成對4#泊位沉箱受損的處理，保障碼頭的功能與安全，并為同類工程提供參考。

關鍵詞：碼頭 4#泊位 沉箱受損 修復設計方案

重力式沉箱結構是當前碼頭施工的重要形式，是影響碼頭功能性與安全的關鍵。沉箱結構容易受到病害及船舶撞擊等影響，導致沉箱受損，直接影響沉箱的功能性。基于此，本文以某一具體的碼頭為例，分析4#泊位沉箱受損展開研究，結合有效檢測，分析具體受損情況，再對具體修復設計方案進行分析，詳細內容如下。

1.碼頭概況

某碼頭#4 泊位碼頭結構采用重力式沉箱結構，沉箱底寬13.0m其中前趾寬1m，沿泊位長度方向長19.18m，高18.8m。沉箱前壁厚38cm，后壁厚35cm，橫隔板厚20cm，底板厚65cm，單個沉箱重2205.9噸。沉箱混凝土強度等級為C40。碼頭結構持力層為中粗砂層，局部采用埋藏較深的粉細砂層為持力層。基槽開挖深度為-20m～-26m，基槽開挖邊坡為1：2。基床頂標高為-15.1m，采用10～100kg塊石爆夯夯實。沉箱箱內回填砂，其中前格倉回填至-4.0m，中格倉回填至0.0m，后格倉回填至沉箱頂，沉箱上現澆胸墻。沉箱后回填拋石棱體至-7.1m，棱體上回填中粗砂（含泥量≤5%）并振沖密實。某日輪靠泊4#泊位時，由于船速過快，最終船艏左側部位及其下部區塊撞向4#泊位的68#系纜樁附近沉箱結構段，造成碼頭局部受損。

2.沉箱受損檢測分析

（1）對系船柱 67#～69#結構段水上部分主要構件進行檢查檢查結果如下： ①碼頭面層未見明顯開裂及混凝土破損現象； ②胸墻水上部分未見擦痕、裂縫及破損； ③相鄰結構縫未見有明顯錯位現象。

（2）碼頭受撞結構段水下構件外觀檢查。①受損沉箱迎水面隔墻病害情況，前格倉存在嚴重的空洞區域，空洞區域范圍內鋼筋已斷裂，且靠近上部破損區域內鋼筋端頭往內側彎曲、下部破損區域內鋼筋斷頭往外側彎曲。②受損沉箱前格倉內隔墻病害情況，前格倉之間的隔墻存在明顯的空洞，范圍約為2.4m×1.0m（長×高）；該隔墻其余部位存在不同程度的混凝土破損及嚴重開裂現象。前格倉之間的隔墻內倒角處存在明顯的開裂現象，一直往格倉回填砂向下延伸。倉內回填砂有局部泄漏，泄漏高度在0.4～1.5m 左右。

（3）碼頭受撞結構段沉箱間隙與錯位檢測。①沉箱間結構縫縫寬實測，未見明顯變位；②未見明顯錯臺現象。

（4）碼頭受撞結構段沉箱與胸墻交界處病害檢查。沉箱與胸墻交界處完全被海生物覆蓋，無法檢查是否存在開裂現象，但不排除存在開裂的可能。

（5）碼頭受撞結構段基床與基礎掏空情況檢查。沉箱與基床結合部正常，未見沖刷掏空現象。

3.該碼頭4#泊位沉箱受損修復設計方案

3.1方案確定過程

經咨詢專家和修復方案研究，確定了受損沉箱前后兩排倉格內灌注混凝土，沉箱后方采用高壓旋噴樁進行加固處理為最終修復方案。且方案經過技術審查意見進行修改終為在沉箱前壁臨水面進行水下植筋并進行前后兩排格倉內混凝土灌注，從而形成整體，沉箱后方回填砂通過高壓旋噴樁進行加固，有效降低基床應力。

3.2設計方案

3.2.1 受損沉箱修復

根據檢測評估報告中提供的沉箱受損情況及沉箱損害分析后，通過在沉箱前壁臨水面進行水下植筋，設置鋼筋網片，現澆混凝土墻；抽取受損沉箱倉格內回填砂，再在倉格內灌注混凝土；由于沉箱內灌注混凝土，沉箱內回填料自重加大，導致碼頭基床頂面和底面應力加大，因此，沉箱后側回填砂需進行高壓旋噴樁加固，以提高墻后土體參數，從而降低墻后主動土壓力作用，進而降低基床頂面和底面應力。通過對沉箱穩定的計算分析，在進行沉箱倉格回填砂抽取時，原則上不能超過 3 個倉格同時抽取，此外，施工單位在施工過程中應采取相應的措施控制相鄰倉格間的水頭差過大，詳細如下。

（1）應先全面清理受撞沉箱臨水面附著物，清除破損混凝土及鋼筋。

（2）在沉箱前壁臨水面進行水下植筋，設置鋼筋網片。要求為：①水下鉆孔：鉆孔密度為植筋孔上下間距 400mm。孔深 220mm，孔徑 28mm。鉆孔過程需避開原沉箱鋼筋。②水下植筋：清孔并注入植筋膠后，立即植入22mm 的HRB400級熱軋帶肋鋼筋a，每根鋼筋長度525mm，其中鋼筋彎起部分需向上彎起。鋼筋的混凝土保護層最小厚度為 70mm。植筋施工完畢后 24 小時之內嚴禁有任何擾動，以保證植筋膠的正常固化。③植筋膠固化達到強度后，才可進行水下鋼筋綁扎。

（3）在沉箱前壁臨水面增加 25cm 厚混凝土墻身，范圍為17.88m*15.6m（長×高），設置鋼模板，前壁臨水面混凝土墻與破損倉格內混凝土應澆筑成一個整體。要求：水下安裝模板：水下鋼筋綁扎完成后，進行模板安裝，并進行水下混凝土灌注。安裝模板時，模板要有足夠的強度和剛度，保證施工過程中不發生較大的變位。此外，模板拆除時，應該考慮模板固定拉桿切除后的防腐，建議模板的拉桿應采用不銹鋼材質，切除后，需用混凝土對切除部位進行包封。

（4）對倉格內回填砂先進行回填砂清理，原則是采取逐個倉格清理，再逐個灌注混凝土，處理順序依次為：5#，2#，6#，1#，7#，3#和4#同時抽。

（5）3#、4#受損倉格進行倉內水下不分散混凝土灌注，混凝土等級為 C30， 5#，2#，6#，1#，7#倉格灌注 C40 水下自密實混凝土灌注。在進行沉箱格倉內混凝土進行灌注時，應進行分層灌筑，分層厚度不超過1.5m。

（6）拆除原有高強聯鎖塊路面及其下穩定層和級配碎石，并采用雙管法對后方回填砂進行高壓旋噴樁加固，在進行高壓旋噴樁施工時，旋噴樁施工順序應為從海側向陸側進行施工。

3.2.2受損系船柱修復

柱及塊體損壞嚴重，系船柱底座混凝土已完全破損，系船柱底座混凝土已完全破損，且系船柱變形、脫開，需要鑿除該部分胸墻混凝土，鑿除范圍為 2.5m×1.6m×1.2m，再重新更換系船柱（1000k N）并預埋系船柱螺栓、綁扎鋼筋，再重新澆筑混凝土。

本文結合某碼頭4#泊位沉箱受損修復設計方案，現研究具體碼頭情況，分析沉箱受損檢測，再對具體的4#沉箱受損修復設計方案進行研究分析，從而有效完成對沉箱受損的處理，保障碼頭的功能性與安全性。

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