重力式沉箱碼頭銜接段處理的應(yīng)用探討

王春源

摘 要：廣州港南沙國(guó)際汽車物流產(chǎn)業(yè)園汽車滾裝碼頭工程采用重力式沉箱結(jié)構(gòu)型式。本文將結(jié)合具體工程實(shí)例，對(duì)銜接段采用2種銜接方案的施工順序、難點(diǎn)及控制要點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明，重點(diǎn)介紹了不遷移預(yù)留沉箱、護(hù)岸灌漿密實(shí)的整體過(guò)渡方案的施工工藝，該工藝既減少銜接段產(chǎn)生不均勻沉降，也避免了對(duì)已建碼頭生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)產(chǎn)生的不利影響，本項(xiàng)目的成功應(yīng)用為類似工程的建設(shè)提供了重要的借鑒。

關(guān)鍵詞：銜接段 沉箱切割 護(hù)岸灌漿

1.工程概況

1.1工程規(guī)模

本工程位于廣州市南沙區(qū)黃閣鎮(zhèn)沙仔島東北部，南側(cè)與已建南沙汽車碼頭連接。擬建設(shè)1個(gè)5萬(wàn)GT和1個(gè)1萬(wàn)GT汽車滾裝泊位（水工結(jié)構(gòu)按照7萬(wàn)GT汽車滾裝船設(shè)計(jì)）。平面布置如圖1所示。

1.2碼頭結(jié)構(gòu)

碼頭采用重力式沉箱結(jié)構(gòu)，岸線長(zhǎng)459m，頂標(biāo)高+5.0m，前沿底標(biāo)高-12.8m。預(yù)制安裝沉箱24件，其中上游端部預(yù)留2個(gè)沉箱，上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆砼胸墻。箱后設(shè)置拋石棱體、倒濾層，后方回填中粗砂并振沖密實(shí)。

1.3銜接段結(jié)構(gòu)形式

新舊碼頭前沿線呈166°相交，已建碼頭上游銜接處預(yù)留1個(gè)沉箱，原有拋石護(hù)岸基槽底標(biāo)高-15.9m，采用10-100kg拋石基礎(chǔ)和100-200kg拋石護(hù)坡，護(hù)坡坡度為1：2。銜接面設(shè)置擋浪墻結(jié)構(gòu)，頂標(biāo)高+4.3m。

2.不同方案之間比較

2.1第一種方案：采用遷移預(yù)留沉箱、開(kāi)挖已建碼頭部分陸域的方案

2.1.1過(guò)渡段拆除范圍

已建碼頭上游銜接處預(yù)留1個(gè)沉箱，需拆除該沉箱并移運(yùn)至新建碼頭上游端部安裝。拆除已建碼頭部分陸域、拋石護(hù)岸及相應(yīng)的水電管網(wǎng)，增設(shè)臨時(shí)水電管網(wǎng)保證生產(chǎn)正常使用，同時(shí)施打臨時(shí)鋼板樁支護(hù)保證施工安全。拆除范圍如圖2所示。

2.1.2過(guò)渡段影響范圍

開(kāi)挖邊線以外20m范圍為安全警戒區(qū)域，即長(zhǎng)76m、寬111m的三角形區(qū)域（約4000m2）。施工期間設(shè)立安全警戒標(biāo)志，并暫停該區(qū)域的生產(chǎn)作業(yè)，需占用已建碼頭岸線及堆場(chǎng)約7個(gè)月。影響范圍如圖2所示。

2.2第二種方案：采用不遷移預(yù)留沉箱、后方護(hù)岸灌漿密實(shí)的整體過(guò)渡方案

2.2.1過(guò)渡段施工平面圖

施工內(nèi)容包括預(yù)留沉箱水下切除預(yù)留沉箱超出前沿線部分、前倉(cāng)格堆石混凝土加固、后倉(cāng)格灌漿密實(shí)，基床高壓旋噴樁加固，已有拋石護(hù)岸灌漿加固，堆石、膜袋混凝土加固，并設(shè)置過(guò)渡銜接沉箱連接。施工平面和施工總體流程如圖3、圖4所示。

2.2.2預(yù)留沉箱處理

取消預(yù)留沉箱起浮遷移，挖除預(yù)留沉箱前倉(cāng)回填料，采用水下切除沉箱超出前沿線部分，并進(jìn)行前倉(cāng)格堆石混凝土加固、后倉(cāng)格灌漿密實(shí)加固處理。后倉(cāng)內(nèi)共注漿4個(gè)倉(cāng)格，采用M20砂漿，每個(gè)倉(cāng)格布置1個(gè)孔位，灌漿壓力0.3～1MPa。前倉(cāng)格切割前先采用方駁配液壓長(zhǎng)臂勾機(jī)進(jìn)行沉箱內(nèi)塊石挖除，塊石清除完成后，對(duì)沉箱超出碼頭前沿線部分進(jìn)行水下繩鋸切割，4個(gè)倉(cāng)格獨(dú)立切割，每個(gè)倉(cāng)格沿高度分3層進(jìn)行切割。每切割完成一塊后，潛水員配吊機(jī)起吊切塊至后方堆場(chǎng)堆放，切割完成后安裝封堵鋼模板、插入H型鋼固定后，進(jìn)行分層拋石、分層澆筑自密實(shí)堆石砼。沉箱分格處理如圖3所示。

2.2.3基床高壓旋噴樁加固處理

為滿足后趾承載力要求及消除不均勻沉降，清理銜接沉箱基床范圍內(nèi)拋石，并開(kāi)挖至設(shè)計(jì)底標(biāo)高，對(duì)基床進(jìn)行高壓旋噴樁加固處理。基槽挖泥用8方抓斗船進(jìn)行抓挖，抓石配置2方梅花抓斗，以土質(zhì)控制為主。旋噴樁主要處理基槽底部的粉質(zhì)粘土層，擊數(shù)17～24擊，樁徑800mm，孔距1.6m。考慮工期因素，基槽開(kāi)挖前上鉆機(jī)進(jìn)行引孔施工旋噴樁，旋噴樁采用雙管旋噴，漿壓25～40MPa，氣壓0.6～1.0MPa，為防止串孔，施工按間隔布孔方式進(jìn)行。基床加固處理如圖3所示。

2.2.4護(hù)岸灌漿加固處理

取消大面積開(kāi)挖已有拋石護(hù)岸及施打鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)，對(duì)現(xiàn)有擋土墻外側(cè)護(hù)岸削坡，以標(biāo)高控制為主。采用潛孔鉆機(jī)鉆孔將護(hù)岸拋石灌漿密實(shí)形成整體，采用M20砂漿，孔距4m。考慮漿液流動(dòng)漏漿及銜接沉箱基槽開(kāi)挖因素，灌漿分2期進(jìn)行。一期灌漿先施工，先進(jìn)行護(hù)岸胸墻側(cè)2排孔位。在堆石混凝土施工完成后，進(jìn)行二期灌漿。考慮漿液外流因素，灌漿范圍邊沿孔位采用低壓自流灌漿，中心孔位采用高壓灌漿。后期檢測(cè)補(bǔ)強(qiáng)灌漿時(shí)，采用高壓灌漿。護(hù)岸灌漿處理如圖3所示。

2.2.5銜接沉箱安裝

銜接沉箱為異型沉箱，單個(gè)沉箱重約1625t，采用平接方式。安裝位置如圖3所示。

2.2.6堆石混凝土加固處理

銜接沉箱安裝完成后，進(jìn)行堆石混凝土施工。灌漿護(hù)岸上方及銜接沉箱后方8m范圍一同設(shè)置堆石混凝土，采用模袋混凝土作為圍堰邊界，導(dǎo)管下料澆筑，頂高程與沉箱同高。堆石混凝土施工時(shí)按2m一層，分層逐層澆筑，共澆筑7層。加固位置如圖3所示。

3.方案實(shí)施效果

3.1方案實(shí)施比較

見(jiàn)表1。

3.2第二種方案增收節(jié)支收益測(cè)算

3.2.1營(yíng)業(yè)收入、營(yíng)業(yè)成本

按照已建汽車碼頭現(xiàn)有裝卸量，1#泊位每月裝卸商品車約3萬(wàn)臺(tái)，每臺(tái)商品車裝卸費(fèi)用180元，按照7個(gè)月工期，施工期內(nèi)營(yíng)業(yè)收入：180*3*7=3780萬(wàn)元。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，每臺(tái)商品車營(yíng)業(yè)成本為100元/臺(tái)，按照7個(gè)月工期，施工期內(nèi)營(yíng)業(yè)成本為：100*3*7=2100萬(wàn)元。

3.2.2營(yíng)業(yè)利潤(rùn)及社會(huì)效益

施工期間，已建碼頭的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)不受影響，利用應(yīng)被占用的泊位及堆場(chǎng)創(chuàng)造盈利3780-2100=1680萬(wàn)元，同時(shí)避免了對(duì)船期和商品車交期、質(zhì)量管理風(fēng)險(xiǎn)、企業(yè)商譽(yù)等隱性成本的增加帶來(lái)的間接損失和品牌流失等問(wèn)題，為在建碼頭后期深化兩家碼頭公司之間友好合作關(guān)系打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.3減少生產(chǎn)影響

采用第二種方案既消除銜接段的不均勻沉降，也避免了對(duì)已有護(hù)岸進(jìn)行開(kāi)挖破壞，實(shí)現(xiàn)了對(duì)已建碼頭岸線及后方陸域堆場(chǎng)的“0占用”，保證了已建碼頭全天候運(yùn)營(yíng)不受影響。已建碼頭利用不受施工影響的泊位為廣州港集團(tuán)汽車裝卸業(yè)務(wù)貢獻(xiàn)約21萬(wàn)輛汽車吞吐量，保證了已建碼頭2018年度“100萬(wàn)輛”裝卸量生產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。此外，若采取第一種方案，還將面臨砂石料價(jià)格暴漲、供應(yīng)短缺的困境，過(guò)渡段7個(gè)月的工期恐難以如期完成，對(duì)已建碼頭生產(chǎn)的影響將進(jìn)一步擴(kuò)大。

4.結(jié)語(yǔ)

隨著岸線資源日益緊張，在已建碼頭旁進(jìn)行擴(kuò)建將成為主流。如何與已建碼頭合理銜接，對(duì)碼頭運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生的影響最小化是一項(xiàng)重要課題。本文對(duì)兩種方案的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)闡述，針對(duì)消除銜接段的不均勻沉降、保證對(duì)已建碼頭運(yùn)營(yíng)不受影響提出了相應(yīng)的解決方案。本項(xiàng)目的成功應(yīng)用，積累了碼頭過(guò)渡銜接的寶貴經(jīng)驗(yàn)，相關(guān)的工藝參數(shù)也為類似工程的建設(shè)提供了重要的借鑒。

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