重力式碼頭基槽施工和沉箱安裝質(zhì)量控制要點(diǎn)分析

顏曉宇

摘 要：重力式沉箱碼頭在我國(guó)水運(yùn)工程中廣泛運(yùn)用，工藝技術(shù)成熟、整體穩(wěn)定性高。它主要是靠沉箱結(jié)構(gòu)自身和上部結(jié)構(gòu)的重量來(lái)抵抗滑動(dòng)和傾覆，對(duì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)施工有較高的要求。重力式碼頭基槽施工和沉箱安裝是重力式碼頭工程的施工重點(diǎn)，如何在大尺寸沉箱施工中控制好基槽作業(yè)和沉箱安裝的施工質(zhì)量，尤其是在沿海地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)和海況條件下做好各個(gè)工序的質(zhì)量管控，是每個(gè)水運(yùn)工程施工人員常常思考的問(wèn)題。為了更好地管控工程質(zhì)量，針對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下的基槽施工和大型沉箱安裝過(guò)程中的重要質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行分析總結(jié)，希望能夠?qū)︻愃频墓こ探ㄔO(shè)提供參考性建議。

關(guān)鍵詞：基槽施工;沉箱安裝;質(zhì)量控制;分析

中圖分類號(hào)：U65 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006—7973（2020）08-0071-03

1工程概況

本工程位于南方某港區(qū)。擬建3個(gè)泊位，2個(gè)5萬(wàn)噸級(jí)通用泊位（1#、2#），1個(gè)3千噸級(jí)（3#）雜貨泊位。本文主要對(duì)1#、2#重力式碼頭泊位基槽施工和沉箱安裝過(guò)程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行探討分析。本工程沉箱采用矩形沉箱結(jié)構(gòu)，沉箱長(zhǎng)18.77m、寬12.65m、高14m，設(shè)12個(gè)倉(cāng)格，單重約1570t。倉(cāng)格內(nèi)回填中粗砂，縱向接縫處設(shè)置混合碎石倒濾體。基礎(chǔ)持力層為強(qiáng)風(fēng)化泥巖或硬塑粉質(zhì)粘土，局部設(shè)2m厚10-100kg拋石基床，基床下臥粉質(zhì)粘土采用1～500kg塊石換填夯實(shí)。沉箱上部為L(zhǎng)形胸墻。

2 基槽施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

2.1基槽開挖

基槽開挖主要是標(biāo)高和土質(zhì)控制（標(biāo)高控制為主，土質(zhì)為校核），過(guò)程質(zhì)量控制及關(guān)鍵技術(shù)在于超寬、超深、邊坡的控制以及礁石區(qū)域施工質(zhì)量的控制。通過(guò)對(duì)地質(zhì)資料和相關(guān)施工規(guī)范的分析，對(duì)比以往的施工經(jīng)驗(yàn)，將非巖石類及全風(fēng)化巖類超深按0.5m，超寬2.0m考慮，中風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化類巖超深按0.5m，超寬1.0m考慮，開挖淤泥類土邊坡按1：3放坡，開挖砂土類、粘性土類及全風(fēng)化巖類按1：2放坡，開挖中風(fēng)化巖及強(qiáng)風(fēng)化巖類邊坡按1：1放坡。疏浚采用抓斗挖泥船。

礁石區(qū)域的施工因工程量少，最終選定專業(yè)的鑿巖船配置50t鑿巖錘進(jìn)行清礁作業(yè)，行政審批手續(xù)比炸礁作業(yè)簡(jiǎn)便，安全系數(shù)高，精度也更容易控制。

2.2基床塊石拋石

基床塊石拋填和夯實(shí)質(zhì)量控制要點(diǎn)主要在于石料質(zhì)量、拋填厚度、夯沉量、平整度的控制。

基床拋石施工前應(yīng)選擇一段具有代表性的區(qū)域作為試驗(yàn)段，根據(jù)選定的施工方法和船機(jī)設(shè)備，考慮水深、水流、風(fēng)浪等因素進(jìn)行基床拋石試拋，通過(guò)試拋可以掌握水位、水流、風(fēng)浪對(duì)拋石施工的影響，找到塊石落點(diǎn)和基床的關(guān)系，同時(shí)也可以測(cè)量拋石料在海底成堆情況，指導(dǎo)拋石船定位，確保拋石位置的準(zhǔn)確性。

基床拋石施工要嚴(yán)格遵守“寧低勿高”的原則，并應(yīng)勤對(duì)坐標(biāo)、勤測(cè)水深、勤移船，做到先測(cè)水深再拋石再測(cè)水深的方法進(jìn)行施工，測(cè)點(diǎn)距離不要超過(guò)1m，以免漏拋超拋。

2.3基床夯實(shí)整平

基床夯實(shí)的質(zhì)量控制要點(diǎn)在于分層、分段夯實(shí)、層厚的控制、拋石面平整度、夯擊沉降量的控制。

基床夯實(shí)前應(yīng)進(jìn)行拋石基床平整度檢查，局部高差控制在0.3m以內(nèi)。基床應(yīng)分層、分段夯實(shí)，分層厚度應(yīng)基本相同。分段夯實(shí)的搭接長(zhǎng)度應(yīng)大于2m。夯錘應(yīng)縱橫向相鄰接壓半夯，每點(diǎn)1錘，并分初、復(fù)夯各一遍。夯實(shí)質(zhì)量的檢查標(biāo)準(zhǔn)可在已夯的基床上任選約5m一段進(jìn)行復(fù)夯一次，夯錘相接排列，不進(jìn)行壓夯，其平均沉降量應(yīng)小于3cm。

基床整平作業(yè)主要以潛水員在水下用鋼軌、拉刮道、手工擺鋪石料等方式進(jìn)行。鋼軌為Φ100密封的鋼管軌、用12#槽鋼作為刮道，墊塊用砼預(yù)制塊，基床整平范圍為沉箱底面每邊向外加寬0.5m。先粗平再細(xì)平（±50mm），然后再?gòu)?fù)核標(biāo)高，確保基床平整度及標(biāo)高符合沉箱安放要求。

3 沉箱安裝前的質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1基床施工質(zhì)量

組織相關(guān)單位進(jìn)行基床驗(yàn)收，并形成書面記錄。若基床驗(yàn)收完成后超過(guò)30天，沉箱安裝前應(yīng)派潛水員對(duì)基床平整度進(jìn)行復(fù)查，及時(shí)進(jìn)行清理和整平;

3.2安全技術(shù)交底

沉箱安裝前對(duì)所有的施工船舶和作業(yè)人員進(jìn)行全面詳細(xì)地安全技術(shù)交底，并將沉箱拖運(yùn)、安裝的時(shí)間表，交底至每條施工船及施工班組。

3.3下潛坑及出運(yùn)通道

從1#泊位端向2#泊位275m，距離碼頭前沿100m部位為角點(diǎn)向外，向2#泊位方向開挖下潛坑，開挖80m*110m半潛駁下潛坑，深度-16m，邊坡按1：5控制。下潛坑開挖完成后測(cè)量水深及寬度是否足夠，在后期加強(qiáng)對(duì)回淤情況進(jìn)行觀測(cè);同時(shí)在下潛坑1#泊位側(cè)需要開挖寬80m，直接到達(dá)碼頭前沿的沉箱出運(yùn)通道，開挖高程至-11m（沉箱浮游穩(wěn)定為9.15m，設(shè)計(jì)低水位為-1.5m）。

3.4浮游穩(wěn)定的控制與驗(yàn)算

浮游穩(wěn)定驗(yàn)算是沉箱安裝前非常重要一道程序，通過(guò)理論計(jì)算結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況等因素綜合考慮沉箱下沉與安裝時(shí)吃水、艙內(nèi)注水等對(duì)沉箱浮游穩(wěn)定的影響。在沉箱下沉前應(yīng)進(jìn)行浮游穩(wěn)定的詳細(xì)核算，制定詳細(xì)的控制措施。

經(jīng)驗(yàn)算，CX1沉箱壓水平均深度為2.0m時(shí)，定傾高度m=0.51，滿足穩(wěn)定性要求，CX1沉箱在灌水2.0m的條件下浮游穩(wěn)定性驗(yàn)算合格。此時(shí)沉箱吃水T=9.15m。

3.5地錨的設(shè)置

地錨是沉箱安裝時(shí)一個(gè)非常重要的輔助設(shè)施，通過(guò)地錨來(lái)牽引船機(jī)設(shè)備定位/移位，結(jié)合RTK測(cè)量設(shè)備精準(zhǔn)定位沉箱的安放位置。在擬安裝沉箱的后方陸域，沿安裝區(qū)均勻布置8個(gè)地錨，錨位結(jié)構(gòu)采用挖深3m，埋設(shè)十字交叉長(zhǎng)3m的【25槽鋼，上部回填2.5m塊石，頂部澆筑50公分厚C20混凝土，鋼絲繩用直徑30mm（允許拉力6.1 噸），外伸部分設(shè)5道環(huán)形卡扣鎖緊。

4 沉箱安裝時(shí)的質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1沉箱出駁

沉箱出半潛駁選在高平潮時(shí)段，應(yīng)根據(jù)半潛駁的下潛速度以及沉箱起浮時(shí)需下潛的深度，提前注水下潛。下潛速度控制在 4m/h，下潛深度約為9.5m，需提前高平潮時(shí)間約3小時(shí)往半潛駁注水壓艙下潛。

移動(dòng)錨艇靠近半潛駁，將纜繩交叉掛住沉箱前端頂部拉環(huán)，掛好鉤后半潛駁繼續(xù)下潛，同時(shí)沉箱頂操作工人對(duì)各個(gè)倉(cāng)格進(jìn)行均勻加水，當(dāng)半潛駁下潛到沉箱吃水9.15 米時(shí)，沉箱達(dá)到浮游穩(wěn)定狀態(tài)。

沉箱浮游穩(wěn)定后，錨艇拖沉箱纜繩進(jìn)行出駁。沉箱拖帶速度按2m/s，對(duì)所選用的鋼纜要進(jìn)行破斷力驗(yàn)算，安全系數(shù)K要大于6，確保拖帶安全。解開沉箱前端兩個(gè)角和半潛駁的連接纜繩，后端兩個(gè)保留。錨艇拖住沉箱緩慢出駁。錨艇慢慢移動(dòng)將沉箱移開半潛駁，拖到方駁前方水域。

4.2沉箱定位

方駁通過(guò)收拉錨繩靠住沉箱，拖住沉箱后，方駁靠自身的八字錨將沉箱緩慢拖到基床頂進(jìn)行定位。沉箱頂部設(shè)計(jì)高程為-0.5m，為保障沉箱安裝精度，沉箱坐床安排在退潮過(guò)程中，最終坐床時(shí)水位在-0.9 以下時(shí)段，便于沉箱露出水面。

1#、2# 泊位兩端均有海堤交接，在海堤兩端超出安裝范圍外均設(shè)置測(cè)量平臺(tái)，沉箱定位時(shí)，測(cè)量人員先采用RTK定位駁船，幫助沉箱進(jìn)行粗略定位，然后再利用海堤上的測(cè)量平臺(tái)上的全站儀進(jìn)行前沿線的兩個(gè)角點(diǎn)進(jìn)行線形測(cè)量，同時(shí)在后方臨時(shí)防洪堤上進(jìn)行垂直方向的定位測(cè)量。

4.3沉箱下沉

沉箱到達(dá)指定位置后，經(jīng)過(guò)測(cè)量人員測(cè)量校核無(wú)誤后，灌水下沉，整個(gè)沉箱灌水過(guò)程控制在3.5個(gè)小時(shí)，每小時(shí)灌水量65*6*0.8=312m?，控制好灌水量及灌水速率，使沉箱勻速下降。沉箱根據(jù)基床頂標(biāo)高及潮位（在-0.9以下，沉箱外露不小于60公分）確定沉箱底距離基床頂面約20cm時(shí)暫停灌水，距離基床頂面20cm時(shí)沉箱外側(cè)吃水深度=潮位-（基床頂標(biāo)高+0.2），即當(dāng)沉箱外側(cè)吃水達(dá)到計(jì)算高度后暫停灌水，測(cè)量人員復(fù)核后調(diào)整灌水速率繼續(xù)下沉，使沉箱四個(gè)角同時(shí)坐于基床頂面。

沉箱基床平整設(shè)置了0.5%的倒坡，因此在沉箱最后落床前需調(diào)整前后倉(cāng)水位，使沉箱上端形成和基床同樣的倒坡。

沉箱落床后，如果偏位在規(guī)范允許范圍內(nèi)，派潛水員下水對(duì)沉箱和基床面接觸情況進(jìn)行檢查，若接觸面嚴(yán)密貼合，則該沉箱安裝完成。如果沉箱偏位超出規(guī)范要求，應(yīng)將沉箱排水上浮，沉箱脫離基床后重新進(jìn)行定位安裝。沉箱安裝完成后必須向沉箱內(nèi)灌水，保證其在高潮位時(shí)不浮起，經(jīng)歷兩個(gè)潮位后，確認(rèn)安裝符合要求后進(jìn)行倉(cāng)格中粗砂回填。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)重力式碼頭基槽施工和沉箱安裝中的主要質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行分析和總結(jié)，管好重要工藝施工的過(guò)程控制，確保工程安全質(zhì)量的同時(shí)，亦可形成具有指導(dǎo)和借鑒意義的規(guī)范性作業(yè)方法，希望能為今后類似工程的施工提供一定的參考價(jià)值。

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