港口航道工程沉箱施工技術要點研究

邱曉慶

山東港通工程管理咨詢有限公司 山東煙臺 264000

在我國科技的發(fā)展，各領域的技術水平逐漸提高的今天，港口航道工程項目中，沉箱預制技術是非常關鍵的技術，實操性相當強，因此被大量的應用到港口航道工程項目中，發(fā)揮了至關重要的助力作用。

1 無防護沉箱碼頭損傷分析

無防護沉箱碼頭在1kg炸藥爆炸下的損傷狀態(tài)。其中，箭頭標注所示為爆坑直徑。在1kg炸藥爆炸沖擊波作用下，迎爆側(cè)外墻發(fā)生嚴重變形，大部分混凝土被壓碎剝落，在爆源中心正對的迎爆側(cè)外墻產(chǎn)生1橢圓形的爆坑，爆坑隨著直徑的增加深度不斷減小，在爆坑中心，混凝土保護層已完全被壓碎裸露出鋼筋骨架。在靠近爆源中心的部分，碼頭上部右側(cè)管溝與下部倉格封倉板的連接部位出現(xiàn)分離，管溝斷裂破壞。當爆炸沖擊波傳播到背爆側(cè)外墻時會發(fā)生反射形成拉伸波，由于混凝土的抗拉強度較小，所以背爆側(cè)外墻混凝土會產(chǎn)生拉伸破壞剝落，背爆側(cè)外墻的損傷破壞程度明顯低于迎爆側(cè)外墻，僅有少部分的混凝土產(chǎn)生脫落。由于下部傳來的沖擊波作用，導致上部面板產(chǎn)生拉應力拱起，右側(cè)管溝右上方出現(xiàn)斷裂，下部管溝內(nèi)壁向上拱起，由于沖擊波隨著距離的增大而衰減，所以在碼頭左側(cè)的面板和管溝未產(chǎn)生明顯的變形破壞，上部倉格基本完好，未出現(xiàn)較大的損傷。這與開展沉箱碼頭水下爆炸試驗的毀傷狀態(tài)基本吻合，較好地驗證模擬的準確性。

2 港口航道工程沉箱施工技術要點

2.1 沉箱出運

在進行質(zhì)量控制時，對于沉箱還有臺車間的位置要進行嚴格控制。比如，在測量沉箱位置放線的過程中，要確保沉箱重心在橫移軌道中心線上，偏差控制在5毫米范圍內(nèi)，并認真檢查平臺面平整度，確保小于5毫米，在沉箱出運之前應仔細檢查預制情況，若是發(fā)現(xiàn)沉箱重心位置與理論位置之間偏差在兩厘米之上，應立即采取相應的策略進行調(diào)整，在沉箱頂升落頂?shù)倪^程中應緩慢同步，準確進行沉箱的橫移，同時還要保護好成品，盡量使沉箱頂升位置和外墻的中線靠近，防止發(fā)生磕碰沉箱現(xiàn)象。

2.2 硬粘土性質(zhì)研究

以某項目為例：項目的碼頭區(qū)域存在硬黏土，硬黏土具有壓縮性低、強度大的特點，標貫擊數(shù)基本都在50擊以上。結(jié)合周邊國家的項目經(jīng)驗，將碼頭結(jié)構(gòu)的持力層設置在硬黏土層。為了解決基槽開挖可能造成硬黏土層軟化的影響，項目在碼頭的基槽開挖區(qū)域設置了典型試驗段，分析硬黏土遇水軟化的問題。項目區(qū)域內(nèi)的硬黏土遇水基本不會出現(xiàn)軟化、崩解和膨脹，可以在不采取地基處理的情況下作為重力式結(jié)構(gòu)的持力層。但是考慮到基槽開挖帶來的影響，仍要注意一些問題：

（1）盡量減少硬黏土開挖后的暴露時間，同時預留開挖量，以塊石替代可能的軟化的表層硬黏土。

（2）基槽開挖后，盡快回填基床塊石及安裝沉箱結(jié)構(gòu)，保證上方有較大的上覆壓力。

2.3 沉箱存放

現(xiàn)階段沉箱的安裝和存放工作基本上分三個部分，包含沉箱的安裝、靠駁、還有通風。沉箱靠駁主要是確定沉箱的位置，借助定位駁船進行完成定位，把沉箱拖到繩索上，然后把沉箱放在指定的位置。在安裝完沉箱以后還需要固定沉箱密封件。因為沉箱在水中，因此在定位以后，如果沒有進行很好的固定，那么沉箱在海水流動中就會產(chǎn)生移位的情況，進而使得沉箱損失。一般情況下，在安裝完沉箱后，沉箱便會通過皮帶密封圈來固定，這一固定的方式十分可靠，可以牢固的固定。另外，沉箱安裝過程是十分困難的，這一項工作和天氣情況也有著直接的關系，必須在漲潮的條件下安裝，保證安裝能夠順利的完成，否則就會出現(xiàn)冗余問題。

2.4 沉箱安裝

某項目沉箱采用定位船配合起重船落潮安裝的施工工藝。沉箱安裝第一件時的精確定位安裝至關重要，定位船粗定位好位置，起重船先將沉箱拖至浮靠定位船，然后解綁起吊助浮的鋼絲繩，再系掛鋼絲繩于沉箱頂?shù)陌惭b吊環(huán)，待落潮后開始安裝沉箱，起重船保持吊力穩(wěn)定在80t左右，潛水員打開沉箱進水閥門進行注水使沉箱下沉，此時應注意沉箱各倉格壓水高度，以保持沉箱正直。測量人員用華測GPS測量沉箱的設計坐標位置，當沉箱下沉至距離基床頂面約0.5m時，潛水員關閉進水閥門，用雙GPS測量前沿兩個角點進行精確定位，然后起重船調(diào)整沉箱位置，再利用落潮或進行壓水將沉箱平穩(wěn)、準確的坐落于基床上。沉箱落至基床面后測量隊利用GPS復核沉箱的安裝誤差值，符合規(guī)范要求則打開進水閥均勻灌水穩(wěn)定沉箱，安裝結(jié)束，后續(xù)沉箱依靠前一件沉箱進行安裝。沉箱安裝完成后經(jīng)兩個低潮位后觀測復核符合要求后及時對沉箱進行回填壓載。

2.5 胸墻設計

胸墻除了作為碼頭整體穩(wěn)定的部分穩(wěn)定力之外，還作為后方回填土的擋土墻，胸墻頂部承受門機荷載，外側(cè)承受系纜力和撞擊力，海側(cè)布置有電纜溝。設計文件報批過程中，對胸墻關注點主要有：

（1）咨工關注胸墻受力，因此考慮到胸墻的受力特點，按照空間有限元進行建模計算，并依照內(nèi)力結(jié)果進行配筋計算。

（2）胸墻和沉箱在設計時需要考慮集裝箱船的船頭對船舶靠泊的安全影響。

（3）需考慮碼頭的不均勻沉降和側(cè)向位移對碼頭將來的營運造成的影響。從基床壓縮、基底附加應力、基床下臥層的壓縮層的厚度及性質(zhì)等方面分析，采取有效措施，減少使用期的沉降。澆筑胸墻應等沉降基本完成后開始，鋼軌設計考慮預留一定的允許豎向及側(cè)向變形，考慮到沉箱較樁基基礎沉降偏大，考慮給沉箱基礎的軌道預留一些沉降。

3 結(jié)語

沉箱出運安裝需要綜合考慮自然環(huán)境、沉箱重量、船機設備、施工成本以及工期要求等各層面因素，隨后充分運用當場有利條件，使用合理高效的沉箱出運安裝施工方式，才可以保障沉箱出運安裝施工的安全、高效以及經(jīng)濟。