船塢堵口沉箱圍堰復合基床施工技術

◎姜勇 中交第三航務工程勘察設計院有限公司

1.工程概況

本文選取了某造船廠修工程作為研究對象進行分析，項目預計建造1個修船塢，需為其設計堵口圍堰。施工初期，項目部按照“沉箱+升漿基床”施工法施工，發現地勢起伏較大，必須先去除所有軟弱土層，施工難度較大。加之，本項目所處環境潮汐類型為不正規半日朝，潮汐水位變化較大，同樣給施工帶來了很大的干擾，因此，項目決定根據實際條件修改施工技術，以此保障最終施工質量。

2.復合基床的設計

（1）基床中心部位應拋填細骨料，這樣做的目的是更好地開展高壓旋噴施工，降低成孔難度，節省噴漿量，保障噴漿均勻、混凝土墻結構完整，提升基床止水效果。此外，該工藝施工后的混凝土墻承載能力更強，能夠在一定程度上延長圍堰的使用壽命。

（2）細骨料兩側應拋填10～100kg塊石，拋填過程中注意增大塊石斷面，這樣做的目的是提升整體承載能力，控制沉降程度；此外，相較于拳石，塊石更容易獲取、施工成本更低、進度更快。

（3）細骨料與塊石之間還應拋填二片石，利用二片石充當倒濾層，能夠有效避免圍堰使用過程中出現滲漏現象，從而引起整體基床沉降、沉箱位置傾斜等問題，影響整體結構的穩定性。

（4）因為項目周圍水流速較大，為確保基床結構的穩定，應在其外側繼續拋填塊石，以此起到支護作用。

3.復合基床施工

3.1 復合基床施工的技術難點分析

（1）當拋填細骨料的時候，由于骨料自身質量較輕，極易受到外界水流的干擾出現位置偏移，因此要根據項目實際情況制定解決方案，保障最終施工質量。

（2）拋填塊石與二片石過程中，同樣要根據實際情況制定措施，避免石料拋填過程中摻雜碎石，破壞斷面內部結構。

由此可見，本項目施工關鍵點在于如何精準確定三種石料的拋填位置，防止其出現位置偏差。

3.2 導管法分層拋填工藝

3.2.1 常規拋填工藝的弊端及其原因

項目實際施工最初，施工人員直接選用普通的拋填工藝，經檢查得出，該工藝施工后得到的斷面完全不滿足設計斷面的標準。所以，為了保障最終施工質量，本文決定修改拋填工藝，以此保障最終斷面滿足設計需求，保障施工質量。

研究發現，常規的拋填工藝不適用本項目的具體原因是施工環境波浪及水流速均較大，其中基床周邊波浪高度維持在2～3m之間，而水流速則超過1.9m/s。正是在這些外界環境的干擾下，拋填的塊石無法精準固定位置，即便項目借助定位船配合施工，塊石同樣會受到外界因素的影響出現位置偏移，且僅靠修改船位也無法彌補拋石下料位置出現的偏移。因此最終決定，項目施工過程中直接更換拋填技術，根據項目實際特點設計特定的施工工藝，從而確保施工斷面能夠達到設計標準的規定。

3.2.2 導管法拋填工藝形成的思路

（1）為了盡可能減少波浪、水流等外界因素給基床拋石造成的損壞，本項目決定使用1000t方駁充當定位船；因為海域表面的流速大于底部流速，因此借助導管充當導向設備，保障三種石料均能按照設計需求填放至指定區域，即能夠使石料在拋填過程中不受水流速度、波浪等外界因素的干擾而出現位置偏移等問題，保障最終落點準確。此外，因為底部流速小于頂部，所以碎石導管底部與待拋點之間的距離應＜3m，而另外兩種導管底部與待拋點之間的距離應控制在5m以內。

（2）項目考慮設計斷面的特征與三種石料的性能不同，決定選用分層拋填法開展施工，此外由于設計每層厚度時應保證三種石料之間互不干擾。綜上所述，項目決定綜合分層拋填與l000t方駁定位兩種施工方法同時施工。

3.3 導管法分層拋填工藝

3.3.1 確定分層厚度和導管移動位置

施工前，施工人員可使用CAD設計每層拋填的厚度，具體操作流程如下所示：首先，參照基槽開挖水深圖，在縱向方向每間隔5m長設計一個斷面；其次，在基槽斷面內設計基床斷面；隨后，在有效碎石區域范圍內，參照塊石1∶1、碎石與二片石1∶2的比例設計出每層拋填的具體石料，從而估算處每層的最佳厚度，找出導管移動的范圍。

3.3.2 施工設備和施工機具

（1）施工設備：結合本項目施工環境（水流速較大等），項目決定選用1000t方駁充當定位船，同時配備料斗、導管等部件輔助施工。此外，由于項目將使用到塊石、碎片、二片石等材料，因此還要提前準備自航鐵船、運輸船完成料石的運輸。

（2）施工器具：本項目施工過程中將使用到料斗與導管，其中料斗需使用4個，兩個用于塊石拋填，剩余兩個用于碎石與二片石的拋填，除去碎石斗外，其余三個料斗都要制作成移動斗便于施工。施工過程中，將料斗置于支架上，而支架則焊接在千噸駁中。項目應選用直徑大小qb800mm的導管，每根導管均要分呈幾段，每段3m，用螺栓進行連接，以便根據項目需求修改導管長度、調整標高，方便滿足潮汐變化與施工拋填進程的多樣化需求。

3.3.3 拋填順序

拋填應按照由低至高、由內至外的順序有序開展，即從深基床內部開始拋填，最后拋填前基床外側部分。

3.3.4 復合基床拋填

（1）前期準備：拋填施工所需使用材料包含分層拋填斷面繪制；根據項目實際需求預制導管、抖料；設計焊接料斗支架。

（2）借助吊機等設備將預制好的導管、料斗擺放至指定場所。

（3）借助GPS定位設施確定1000t方駁的具體位置。

（4）參照設計圖紙中標注的拋填層位置適當修改斗位。

（5）行駛石料船，令所有石料船停留在定位船周邊。

（6）開始拋填后要注意按照先碎石后二片石、塊石的順序。其中前兩者拋填時可借助船舶內皮帶機完成，而塊石拋填則應借助挖機完成，逐層展開拋填，直至高度達到設計標準。

（7）每一層拋填結束后，將1000t方駁位置調整到下個斷面表層，每層結束后都應重復這一步驟，直到整個拋填工序全部結束。

（8）整個拋填工作開展過程中，施工人員可借助4根導管來衡量整體標高，保證導管周邊高度在設計允許范圍內，即整個基床頂端標高應維持在0.5m以下。

4.注意事項

為了保證工程整體質量，施工過程中需注意以下幾點：

（1）考慮到項目實際需求，本項目擬采用石屑作為主要的高壓旋噴防滲墻材料和復合機床的施工材料。該材料雖然較其他材料來說防滲性能更好、施工難度更低，然而若將其運用在水深較大、流速較快的施工環境中，很難達到設計的斷面。

（2）當開挖基槽時，施工人員應徹底清理基槽回淤，清理完畢后才能開始回填。這樣做的目的是最大程度控制圍堰后期沉降，延長使用壽命。

（3）回填前要選擇合適的施工時間，盡可能避免在漲落潮流速較大等情況下開展施工，從而保障拋填位置不出現偏移，保證施工安全。

（4）對基床部分施工過程中，施工人員應嚴格控制漲落潮導管底端和已拋基床面高度之間的距離大小。若是其距離大小超出設計允許范圍，過高或過低均會造成不利影響，例如出現拋填位置偏移、石料堵管等問題，影響最終施工結果。

（5）進行拋填之前，應根據項目實際需求選擇合適的拋填石料，避免使用單一石料。拋填過程中還要按照分層拋填的方法有序開展，合理控制每層標高，并觀察各部位高度差是否在誤差允許范圍下。

5.結束語

項目使用的復合基床屬于船塢沉箱圍堰基床，其不僅具備承載負荷的能力，還具備圍堰止水的性能，能夠有效維系整個圍堰的安全，且在很大程度上決定高壓旋噴止水效果。本文詳細研究了該技術的具體施工流程及注意事項，望日后為類似項目提供參考。