拉各斯輕軌跨海橋水下障礙物打撈技術研究*

王炳軍

（中國土木工程集團有限公司，北京 100038）

1 工程概況

拉各斯輕軌跨海橋位于大西洋入海口，主跨為40m+5×60m+40m連續梁，基礎為樁徑φ1.25m和φ1.5m的摩擦群樁。

樁基施工采用棧橋法，棧橋施工到第11跨在進行鋼管樁施工時，疑似遇到水下障礙物，鋼管樁不能下沉，位置幾經變換，依舊不能沉樁。

2 障礙物探查

為摸清障礙物類型及分布情況，項目部走訪了當地居民，并請當地專業公司進行了水下側掃聲吶掃描。但側掃聲吶因受船速、航向、水的流速和流向的影響，定位困難，精度較低，只是大概確定了水下障礙物的分布情況[1]。因此在此基礎上，讓潛水員進行水下勘測[2]，水面船只配合作業，最終精確確定了水下障礙物的分布狀況及類型，如圖1所示。

圖1 障礙物分布圖

3 水文情況

地表水為瀉湖水，水深3～20m，受潮汐影響；潮汐每6h變換一次，最大潮差為1.5m，最大流速為1m/s，最大浪高約為1m。每年12月至次年3月水質較為清澈，其余時間水質較為渾濁；每年11月至次年2月份，每次大潮退潮后，水面漂浮有大量水草。低潮位水面標高為+0.2m，高潮位水位標高為+1.8m。

4 障礙物清理打撈

根據探查結果，障礙物主要分為沉船、大型混凝土塊（系船墩）、鋼管樁和槽鋼、輪胎、鋼管、卷揚機等雜物，如表1所示。

根據尼日利亞國情和項目現場情況，必須制定符合現場實際的打撈方案[3]。

打撈方案制定原則：（1）安全可靠。不能出安全問題。（2）經濟高效。項目工期緊張，不能長期停工等待，時間上也不允許從國內進口大型的救助打撈設備，尼日利亞也沒有打撈設備，只能利用既有設備[4]。（3）沉船等障礙物不需要保護，也不需要打撈上岸，只需將障礙物拖離施工區域，放置于指定位置即可。根據以上情況，確定了方案總體思路，即小塊整體打撈，大塊用繩鋸切割，化整為零。

4.1 沉船打撈清理方案

根據沉船的分布位置，4#和7#沉船位于瀉湖中間，離岸較遠，采用海上船機設備進行打撈。11#、12#、13#障礙物沉船均位于114#墩，靠近岸邊，打撈船無法就位，不能采用船舶設備起吊，需在棧橋、平臺上利用大型吊車起吊沉船。

（1）7#沉船位于112#墩，船長25m，為最大、最重沉船。經與相似船舶比較，船體總重約為70t，減去浮力后約為60t。“鐵建樁8”打樁船的最大起重能力為70t，可以采用馱抬打撈法[5]。為保證安全，先采取試吊的辦法，如不能起吊，再進行水下切割，然后用打樁船吊離。根據潛水員探摸的情況，7#沉船為側翻狀態，無淤泥覆蓋，海床面為砂性土。具體操作如下：將打樁船移動到沉船側面最利于起吊的位置，選擇白天的平潮期作為作業時間；潛水員利用錨艇作為平臺，用細鋼絲繩穿引粗鋼絲繩[6]的辦法，先將沉船一頭抬起，減少水的黏著力；然后在船的2個1/4船長位置處用鋼絲繩兜住船身，再利用“鐵建樁8”進行起吊移位；最后沉船被順利吊起，移動到指定位置。打撈全過程沉船不脫離水面，將沉船在水中緩慢吊離施工區域，放置于海中預定位置。

表1 障礙物分類表

（2）4#沉船位于棧橋ZQ-11#墩處，位置較為開闊，無其他構造物影響，且船體較小、重量輕，直接利用“鐵建樁8”進行起吊移位。

（3）11#、12#、13#障礙物均為小船，在岸邊利用100t吊車緩慢整體起吊。吊車站位要靠近，起吊要慢，防止意外發生。

4.2 大型混凝土塊打撈清理方案

大型混凝土塊疑似系船墩，其形狀類似GPS站，頂帽為片狀混凝土，下面有多根鋼管樁作為基礎，直徑約40cm，周邊鋼管樁為斜樁，中間鋼管樁為直樁，鋼管樁內灌注混凝土。頂帽混凝土為多邊形，厚度約為2.5m，尺寸為6.9m×9.4m，面積約為50m2，重約為300t。

大型混凝土均采用船機作為輔助設備，水下金剛石繩鋸切割分塊法進行清理打撈。金剛石繩鋸具有可切割鋼筋、全自動控制和全方向旋轉切割[7]等特點，且環境適應性好，可用于水下切割，如圖2所示。

圖2 繩鋸切割圖

先由潛水員重新摸探，精確定位，確定影響樁基施工的部位；然后潛水員水下沖洗系船墩，確定系船墩尺寸及中間鉆孔位置；最后在電腦上布置切割線路，切割位置要利于切割，且鋸繩不易打滑。每次切割按1m長度考慮，一個系船墩需切割成7塊，每塊重量不超過30t。

先用地質勘探鉆機按照預先確定的位置鉆孔，然后搭設水面支架，布置導向輪，切割機放置在鉆孔平臺上。潛水員利用平潮期，水下穿好金剛繩，采用液壓繩鋸進行水下切割。水下切割時不需要冷卻水，只要固定好導向輪，保證繩子的方向和主動輪的驅動方向一致即可[8]。切割前，先用吊帶將要切掉的部分綁牢，然后用“鐵建樁8”進行起吊，移位至指定位置。

4.3 鋼管樁打撈清理方案

障礙物鋼管樁編號為2#、6#，分別位于111#墩和112#墩，估計鋼管樁根數為35根。鋼管樁均深入海床，有斜樁和直樁，部分鋼筋與系船墩相連。在打撈鋼管樁之前，需先將系船墩墩頂混凝土打撈完成。鋼管樁打撈可按下述方法進行。

（1）直接拔樁法。先用“鐵建樁8”起拔鋼管樁，“鐵建樁8”的起重能力是70t，部分短小鋼管樁可以直接拔出。“鐵建樁8”不能拔出的，利用千斤頂拔出。在“鐵建鋪01”搭設平臺，利用2臺100t千斤頂來頂升，松動后，再利用“鐵建鋪01”的錨機起吊鋼管樁。平臺采用2組5榀貝雷片拼裝，總長9m，懸臂3m。利用φ32mm精軋螺紋鋼作為頂升吊桿，配套精軋螺紋鋼螺母作為錨固。鋼絲繩捆牢，然后進行頂升。

（2）套管法拔樁。如果直樁深入泥面長度較大，摩阻力超出千斤頂噸位，無法起拔，采用套管法進行拔樁，但該方法只適用于直樁。首先由潛水員下水用鋼絲繩把400mm直徑鋼管樁上部捆牢鎖死，再用履帶吊起吊振動錘和800mm×12mm的鋼管樁，把需要拔起的直徑400mm的鋼管樁套住，開啟振動并下沉，保證鋼管樁入泥深度在15m以上。因振動錘振動下沉套管，導致400mm鋼管樁四周的泥沙液化，使摩阻力大幅下降，然后再利用履帶吊起拔400mm的鋼管樁[9-11]。

4.4 其他障礙物清理打撈方案

其他障礙物主要是一些雜物，包括水泥塊、槽鋼、輪胎、鋼管、卷揚機等。主要分布在108#墩和111#墩，因體積小、重量輕，利用船上卷揚機或地面大型吊車，配合潛水員，即可順利清理干凈。

5 主要設備應用情況

施工主要設備應用情況如表2所示。

6 體會

經過5個月的緊張施工，海底的障礙物被清理干凈，大橋樁基得以順利施工。主要心得體會如下：

（1）尼日利亞國情和中國不同。在國內，航道內不允許有沉船，船只沉沒必須由船只所有者進行打撈。尼國水域管理不嚴，致使沉船很多，另外設計院在設計前期未能進行詳細調查，致使墩位有沉船而不知情，嚴重影響了大橋的施工工期和成本。鑒于尼日利亞國情，類似工程應在大橋的設計階段對水底進行全面探查[12]，徹底了解水底情況，然后根據水底障礙物情況進行大橋的位置設計和空跨布置，最大限度減少工期和成本。

表2 主要施工設備表

（2）水底障礙物處理要根據當地情況處理，最好還是放置在脫離施工區域的合適水域。一是因為打撈上岸成本更高；二是因為岸上施工空間狹小，上岸后無安放位置；三是因為上岸后可能會面臨沉船原業主的追索、未經原業主同意移動位置等各種問題。

（3）繩鋸切割在水下混凝土障礙清理過程中發揮了重要作用，其設備輕便靈巧、便于布置和轉移、效率高。