重力式碼頭沉箱加高方案比對分析

◎ 馮江鴻 廣州港股份有限公司

1.工程背景

茂名港博賀新港區(qū)通用碼頭工程位于廣東茂名濱海新區(qū)博賀新港區(qū)內(nèi)，項目建設(shè)2個10萬噸級、1個3.5萬噸、1個7萬級通用泊位（水工結(jié)構(gòu)均為10萬噸級）及工作船泊位，碼頭岸線長1208m，主碼頭前沿水深-16.0m，工作船泊位前沿水深-8.5m。在建設(shè)過程中，因工作船泊位使用功能升級，前沿水深需進(jìn)一步升級(由-6.0m加深至-8.5m)，原有已預(yù)制沉箱CX-01結(jié)構(gòu)隨之也需進(jìn)一步加高。沉箱CX01已于2018年預(yù)制完成并放置于港池寄存區(qū)內(nèi)，尺寸為長17.45m×寬16.35m×高9.0m，縱向設(shè)有3個倉格，橫向設(shè)有4個倉格，倉格尺寸為4.5m×3.9m，結(jié)構(gòu)升級后CX01沉箱底高程由-6.5m加深至-9.0m，CX01沉箱高度由9.0m接高至10.7m,同時調(diào)整CX01沉箱的前后安裝方向，將沉箱前趾調(diào)向陸側(cè)安裝，調(diào)整后CX01沉箱臨海一側(cè)倉格內(nèi)填充素混凝土，陸側(cè)兩排倉格回填10-100kg塊石。

2.方案比選

方案一：浚深基槽并預(yù)制1.7m高實心塊體放置于沉箱基床上方，沉箱CX-01放置于實心塊體上部，上部澆筑胸墻結(jié)構(gòu)；

方案二：浚深基槽放置沉箱，預(yù)制1.7m高帶卡槽實心塊體置于沉箱頂部，上部澆筑胸墻結(jié)構(gòu)；

方案三：浚深基槽，并對原有沉箱接高1.7m后安放，上部澆筑胸墻結(jié)構(gòu)

從結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、施工難度及造價成本等方面進(jìn)行分析，以上三種方案各有優(yōu)劣。

方案一：（1）預(yù)制塊體放底部，不需對原預(yù)制沉箱進(jìn)行改造，保持原沉箱安裝高程，上部結(jié)構(gòu)位于施工水位以上，上部結(jié)構(gòu)施工難度小，施工周期快；塊體采用陸上預(yù)制結(jié)構(gòu)施工難度小，質(zhì)量易保證。（2）預(yù)制塊體體積、重量大，水下安裝施工精準(zhǔn)度不易控制，從而可能會出現(xiàn)安裝塊體表面平整度不夠，沉箱底板與塊體接觸不均勻，發(fā)生應(yīng)力集中損壞沉箱結(jié)構(gòu)或沉箱底面出現(xiàn)前傾的風(fēng)險，影響沉箱結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

方案一

方案二

方案三

沉箱接高模板安裝示意圖

沉箱接高示意圖

方案二：（1）預(yù)制塊體放頂部，不需對原預(yù)制沉箱進(jìn)行改造，上部結(jié)構(gòu)位于施工水位以上，上部結(jié)構(gòu)施工難度小；塊體采用陸上預(yù)制結(jié)構(gòu)，施工難度小，質(zhì)量易保證。（2）預(yù)制塊體放頂部，與沉箱接觸位置設(shè)置鑲嵌槽，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好；預(yù)制塊體擱置于沉箱壁頂部，沉箱壁與塊體接觸接觸不均時可能會出現(xiàn)局部損害沉箱外壁頂部的情況。（3）基槽浚深后，方案二的沉箱安放頂標(biāo)高為+0.0m，當(dāng)?shù)卦O(shè)計高水位（當(dāng)?shù)乩碚摶鶞?zhǔn)面，下同）為3.20m，設(shè)計低水位：0.26m，極端低水位為-0.44m。因此，沉箱CX-01安裝時施工潮水位基本上始終高于沉箱頂面，沉箱安裝不到位時需再次抽干倉格水重新起浮安裝，不易對沉箱安放時的精準(zhǔn)度進(jìn)行調(diào)整，沉箱安放質(zhì)量很難控制。

方案三：（1）沉箱結(jié)構(gòu)接高的結(jié)構(gòu)整體性好，內(nèi)部回填和上部結(jié)構(gòu)施工難度小，沉箱安裝精準(zhǔn)度易控制。（2）沉箱CX-01寄存在港池內(nèi)，接高施工均為水上作業(yè)，受風(fēng)浪條件影響明顯，施工安全風(fēng)險影響因素多，且施工工期不易控制。（3）新老混凝土接觸需特殊處理，寄存區(qū)內(nèi)鋼筋綁扎和混凝土澆筑等均需借用船泊作業(yè)平臺，造價成本相對較高。

綜上所述，方案一施工難度小但結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，方案二結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好但沉箱安裝精度不易控制，方案三結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，但水上作業(yè)工期長、造價成本高。經(jīng)過最終比選，沉箱加高采用了結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制更好的方案三。

3.沉箱接高方案簡介

CX01沉箱寄存時間長久，沉箱頂部鋼筋腐蝕嚴(yán)重，首先在退潮期間時段鑿出沉箱原豎向鋼筋，鑿除混凝土露出鋼筋長度約50cm，采用單面焊焊接鋼筋，焊接后涂上水泥漿保護(hù)。沉箱接高采用海上寄存區(qū)現(xiàn)澆的方式分三塊進(jìn)行，接高前將護(hù)舷口澆筑與沉箱齊平，方駁履帶吊配合施工鋼筋綁扎與模板裝拆，滾裝船拖運(yùn)混凝土運(yùn)輸車及汽車泵至海上施工現(xiàn)場，直接泵送混凝土入模，前4倉鋼筋焊接綁扎完成后裝模澆筑到頂面，澆筑時分層厚度不大于50cm，接著施工后4倉和中間4倉澆筑到頂面。新舊混凝接觸面用止?jié){條進(jìn)行封堵，原有護(hù)弦口部位采用鋼模板封堵。沉箱澆筑完成側(cè)模拆除后，利用交通船+浮排采用專用防水砂漿對螺母孔洞進(jìn)行修補(bǔ)，用運(yùn)輸駁船拖運(yùn)淡水至施工現(xiàn)場覆蓋土工布灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后對水位變動區(qū)的混凝土進(jìn)行硅烷防腐處理。

沉箱隔艙內(nèi)模板采用可伸縮的整體式鋼模板，模板安裝加固時向外張開，混凝土澆筑完成后向內(nèi)收縮，與混凝土分離后整體拆除。內(nèi)模下部加固采用頂撐桿，頂部加固采用內(nèi)模與內(nèi)模，內(nèi)模與外模間的頂拉桿。

具體工藝流程如下：

施工準(zhǔn)備→架設(shè)工作平臺→護(hù)舷口加高→清理與鑿出搭接的混凝土→鋼筋焊接綁扎裝模→沉箱分塊加高→混凝土養(yǎng)護(hù)→硅烷防腐

4.結(jié)語

茂名港博賀新港區(qū)通用碼頭工程因使用功能升級等原因，前沿水深和沉箱結(jié)構(gòu)需要浚深和加高升級，根據(jù)現(xiàn)場實際情況和施工條件，不同方案間均有優(yōu)劣。通過施工方案的比較，確定出更符合現(xiàn)場實際、質(zhì)量更容易保障的最優(yōu)方案，這既保證了質(zhì)量，又保證了工程的順利實施，為今后類似大型沉箱加高和碼頭升級改造積累了一定的工程經(jīng)驗。