沉箱圍堰拆除施工技術(shù)總結(jié)

趙春磊

(山東港通工程管理咨詢有限公司，山東 煙臺(tái) 264000)

本論文結(jié)合參與過(guò)沉箱圍堰拆除工程的施工經(jīng)驗(yàn)，在施工過(guò)程中若因施工準(zhǔn)備不足、吊索具受力不夠、周邊環(huán)境影響考慮不周全等，均會(huì)造成不必要的財(cái)產(chǎn)損失及人員傷亡問(wèn)題。因此，施工前期準(zhǔn)備、吊索受力、現(xiàn)場(chǎng)周圍環(huán)境等因素是在沉箱圍堰拆除施工的準(zhǔn)備過(guò)程中要控制的重點(diǎn)，在此總結(jié)中納入研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

1 工程概況及工程特點(diǎn)

1.1 工程概況

沉箱圍堰結(jié)構(gòu)采用重力式沉箱結(jié)構(gòu)，圍堰總長(zhǎng)90.77 m，單體沉箱長(zhǎng)9.3 m,寬8.1 m，高9.4 m，重480 t。在前期新建沉箱圍堰施工過(guò)程中，為便于后期沉箱圍堰的拆除工作，特采取沉箱結(jié)合腔側(cè)面涂刷2遍瀝青漆，內(nèi)側(cè)回填細(xì)砂，底部鋪設(shè)土工布，靠陸側(cè)結(jié)合腔內(nèi)回填級(jí)配碎石。保障圍堰止水采取臨海側(cè)腔內(nèi)設(shè)置止水鋼板，并用C25混凝土水下澆筑封堵，沉箱預(yù)制時(shí)預(yù)埋的鋼導(dǎo)管進(jìn)行沉箱底部塊石基床低壓升漿。

1.2 本工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

(1)圍堰間各腔內(nèi)混凝土及止水板鋼板相連，沉箱拆除過(guò)程時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮。

(2)沉箱底部有旋噴止水樁相連，沉箱拆除時(shí)施工過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)考慮。

(3)沉箱底部有吸附力，沉箱拆除時(shí)施工過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)考慮。

(4)沉箱注漿管存在漏水現(xiàn)象，增加沉箱的自重力，吊索受力設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮。

2 操作要點(diǎn)

2.1 沉箱結(jié)合腔混凝土及止水鋼板相連處理方式

沉箱圍堰結(jié)合腔處理主要考慮，結(jié)合腔混凝土與沉箱混凝土間涂刷兩遍瀝青漆效果，二者之間有一定的黏結(jié)力，且黏結(jié)力最大部位在于沉箱之間止水鋼板與結(jié)合腔連接部位。經(jīng)與多位施工經(jīng)驗(yàn)豐富的專家論證，需在止水鋼板兩側(cè)鉆孔，將結(jié)合腔混凝土與止水鋼板剝離即可。

地質(zhì)鉆機(jī)找準(zhǔn)位置就位后，開始調(diào)整鉆桿進(jìn)行鉆孔，鉆進(jìn)深度達(dá)4～5 m時(shí)，孔口開始串水，如圖1所示。且水中含有粗顆粒石子，再繼續(xù)往下鉆進(jìn)時(shí)開始出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象。為便于查找原因，在不同的沉箱間結(jié)合腔混凝土處各鉆1～2個(gè)孔，發(fā)現(xiàn)都出現(xiàn)類似問(wèn)題。后經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：

圖1 孔內(nèi)串水

(1) 地質(zhì)鉆機(jī)依靠鉆頭在高速旋轉(zhuǎn)液壓的條件下將混凝土表面磨成粉塵，并利用高壓氣體將粉塵吹出孔外，當(dāng)出現(xiàn)串孔或孔內(nèi)出現(xiàn)大范圍松散物質(zhì)時(shí)，氣體不能將粉塵吹出孔外導(dǎo)致發(fā)生卡鉆現(xiàn)象。

(2) 當(dāng)串水中含有粗顆粒石子時(shí)，證明結(jié)合腔局部出現(xiàn)松散混凝土夾層，即澆筑水下結(jié)合腔混凝土?xí)r漿液大部分被海水沖刷流失。

處理方法：

(1) 引進(jìn)液壓返漿式地質(zhì)鉆機(jī)。優(yōu)點(diǎn)：鉆進(jìn)松散混凝土夾層時(shí)，采取液壓式將松散混凝土磨碎，再通過(guò)循環(huán)泥漿將磨碎后的混凝土返至孔外。缺點(diǎn)：工程造價(jià)高，施工進(jìn)度極慢，且在本工程中鉆孔還要受潮水影響。故本工程暫不考慮此方案；

(2) 根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況，直接采用現(xiàn)場(chǎng)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，孔內(nèi)出現(xiàn)串水時(shí)立即停止鉆進(jìn)。沉箱起吊時(shí)先提升沉箱西側(cè)，當(dāng)?shù)趿_(dá)到250～300 t時(shí)沉箱止水鋼板從結(jié)合腔混凝土中撕裂，如圖2所示。

圖2 結(jié)合腔松散混凝土夾層

2.2 沉箱內(nèi)細(xì)砂清除

本工程沉箱內(nèi)回填細(xì)砂，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)適宜采用抽砂泵進(jìn)行抽砂。高潮時(shí)，抽砂船靠攏沉箱南側(cè)，將抽砂泵置于沉箱內(nèi)開始抽砂；低潮時(shí)，需另加水泵向沉箱內(nèi)灌水，為確保抽砂泵能抽到砂子，灌水量必須大于抽砂泵的水量。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)多次查驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題：

(1) 沉箱內(nèi)因預(yù)埋注漿管較密，向沉箱內(nèi)擱置抽砂泵或往外拔抽砂泵時(shí)，施工難度較大。

(2) 因回填的細(xì)砂中含雜物較多，如石頭、袋子等雜物，導(dǎo)致抽砂泵水龍頭被堵塞，只能抽到水。

(3) 抽砂過(guò)程中發(fā)生斷電后，易發(fā)生堵管現(xiàn)象。

因諸多原因造成沉箱內(nèi)抽砂施工進(jìn)度緩慢，后經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，22 m長(zhǎng)臂挖掘機(jī)前壁正好為10 m，而沉箱倉(cāng)格深度為8.9 m，采用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)開挖時(shí)能將沉箱內(nèi)細(xì)砂清除干凈。長(zhǎng)臂挖掘機(jī)需乘低潮時(shí)進(jìn)行開挖，由后八輪裝車直接運(yùn)出場(chǎng)外存放，且每個(gè)低潮只能完成1個(gè)倉(cāng)格，若完不成時(shí)倉(cāng)格內(nèi)將灌滿水，第二次開挖時(shí)需先將水排干后才能進(jìn)行開挖，否則挖斗內(nèi)只能挖到極少的砂子或清底不干凈，增加沉箱的自重。

3 起重船選擇

(1)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，后排沉箱中線距離碼頭岸線為20.2 m<起重船跨距26.2 m，滿足要求；

(2)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際高度44.4 m(含鋼絲繩60/2 m、沉箱9.4 m、碼頭面至最低水面高度5.0 m)<起重船吊高50 m，滿足要求；

(3)沉箱自重480 t，外加殘余部分的水、砂、蓋板、水泵等51 t，總重531 t<起重船吊力700 t,滿足要求。

4 實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)

4.1 沉箱結(jié)合腔止水處理

(1)沉箱側(cè)面涂刷瀝青漆。本工程沉箱安裝前，在沉箱側(cè)面涂刷2遍瀝青漆作隔離，隔離效果較好。今后類似工程可采取此方案進(jìn)行混凝土間隔離。

(2)沉箱結(jié)合腔混凝土。本工程沉箱安裝時(shí)，沉箱縫寬較大，澆筑混凝土?xí)r大量混凝土漿液從縫間流失造成松散混凝土夾層。今后工程建設(shè)中需嚴(yán)格控制沉箱安裝縫寬，并在結(jié)合腔兩端根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況安放已纏好2～3層土工布的鋼管，達(dá)到止?jié){效果后，方可澆灌M20水泥砂漿。亦可在結(jié)合腔間填充黏性土，再打設(shè)旋噴止水樁，從而達(dá)到止水效果。

(3)結(jié)合腔間設(shè)置止水鋼板。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)在結(jié)合腔間設(shè)置的止水鋼板，止水效果較為明顯。今后類似工程可采取此方案進(jìn)行止水。

4.2 沉箱底部隔離處理

本工程基床整平完成后，在其頂面鋪設(shè)一層土工布，沉箱安裝時(shí)直接坐底于土工布上，進(jìn)行沉箱底部塊石基床注漿時(shí)，土工布隔離效果較好，沉箱底部基本沒(méi)有粘水泥漿等雜物。但沉箱底部鋪設(shè)土工布后，沉箱與塊石間的摩擦系數(shù)大大減弱，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)?zāi)M證明摩擦系數(shù)為0.3，采用此種工藝時(shí)，需經(jīng)驗(yàn)算沉箱圍堰穩(wěn)定后，方可采納。

4.3 沉箱拆除

本工程沉箱基床呈階梯形布置，塊石基床注漿及沉箱拆除施工難度極大，同時(shí)東側(cè)堵頭方塊亦給沉箱拆除帶來(lái)極大的難度。因此，建議今后工程建設(shè)中沉箱基床最好處于同一標(biāo)高，且沉箱最好呈“Z”字形平面布置，后期沉箱拆除時(shí)，可將中間拐角處沉箱作為突破口進(jìn)行拆除。

5 結(jié) 論

本文通過(guò)反饋和總結(jié)了沉箱圍堰拆除施工中各個(gè)環(huán)節(jié)控制要點(diǎn)，及施工中總結(jié)解決措施，同時(shí)總結(jié)了沉箱圍堰拆除施工過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，具有較強(qiáng)施工可操作性，為后續(xù)施工奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。