高低基礎沉箱間隔安裝施工應用

林玉葵

（1.中交一航局第三工程有限公司，遼寧 大連 116083；2.天津市水下隧道建設與運維技術企業重點實驗室，天津 300461）

0 引言

干塢子項工程西防波堤為透水式結構，為了降低成本，充分利用了現有沉箱代替西防波堤部分沉箱，進而導致西防波堤基床出現多個設計標高，且相鄰兩個沉箱基礎標高均不相同，施工難度大。

沉箱安裝施工在現有施工規范及施工經驗中都有一定的可借鑒性，但高低基礎沉箱間隔安裝施工經驗不足且可借鑒的施工案例較少。高低基礎沉箱安裝無法按照順岸式防波堤常規施工工藝進行，需按照獨立式沉箱進行安裝，為保證沉箱安裝的施工質量及施工進度，在施工時采取相應的技術質量控制措施及合理地安排施工順序，以滿足質量及進度要求。

1 工程概況

大連灣海底隧道建設工程干塢子項工程-防波堤工程全長391 m，由東、西防波堤及堵口結構3部分組成，共計20 個沉箱，其中西防波堤為11個沉箱，西防波堤沉箱基礎標高共分為6 個低基礎沉箱和5 個高基礎沉箱，相鄰兩個沉箱基礎拋石頂標高相差2.84～4.54 m，各沉箱基礎標高如圖1 所示。

圖1 西防波堤沉箱基礎標高Fig.1 Elevation of caisson foundation of west breakwater

2 施工工藝及方法

2.1 高低基礎沉箱間隔安裝施工工藝

西防波堤受基礎標高及結構形式的影響，在施工過程中必須先進行6 個低基礎沉箱施工，再進行5 個高基礎沉箱施工[1]，包括基床拋石、夯實、整平以及沉箱安裝等施工工藝。

2.2 高低基礎沉箱間隔安裝施工方法

2.2.1 基床拋石施工

1）根據總體施工順序及基礎結構的特殊性，先進行低基礎沉箱基床拋石施工，為加快施工進度，將高基礎沉箱基床拋石分成上、下兩層[2]，基床拋石分層見圖2。

圖2 低基礎沉箱基床及高基礎沉箱基床拋石施工Fig.2 Riprap construction drawing of low foundation caisson bed and high foundation caisson bed

在進行低基礎沉箱基床拋石施工的同時，也進行高基礎沉箱基床下層的拋石施工，但高基礎沉箱基床下層拋石標高要與相鄰的低基礎沉箱基床拋石標高保持相同。

2）兩個低基礎沉箱之間的最大間距為20.2 m，高基礎沉箱拋石寬度最窄為21.2 m，而現場使用的拋石船寬為12.2 m，船長為52.6 m。若低基礎沉箱安裝完成后再進行高基礎沉箱基床拋石施工，會存在以下兩個問題：一是當拋石船平行基床駐位時，受船長及已安裝低基礎沉箱影響，導致拋石施工過程中無法利用水砣實時進行水深測量控制拋石標高；二是當拋石船垂直基床駐位時，受沉箱間距及拋石船寬限制，導致高基礎沉箱基床中間6 m 范圍拋不到的情況發生，若采取小拋石船進行施工，則無法滿足進度要求。對此，在低基礎沉箱基床和高基礎沉箱基床下層夯平完成后、低基礎沉箱安裝前，需將高基礎沉箱基床中間6 m 范圍內拋石完成。

2.2.2 基床夯實及整平施工

1）受高低基礎沉箱基床標高的影響，高基礎沉箱基床夯平需在低基礎沉箱安裝完成后進行，若進行高基礎沉箱基床夯實施工，則會導致已安裝完成的低基礎沉箱受擠壓力作用發生位移或傾斜，同時使高基礎沉箱拋石基床上的石料滾落至低基礎沉箱基礎內，必須進行二次施工，進而成本大大增加，工期延誤。因此，本工程采取對拋石基床的低于低基礎沉箱拋石基床標高以下部分進行夯實施工，而高基礎沉箱拋石基床高出低基礎沉箱拋石基床標高部分不進行夯實施工。

2）因高基礎沉箱高出低基礎沉箱拋石基床部分不進行夯實施工，沉箱安裝后需考慮地基及不夯實基床本身產生的不均勻沉降，為保證沉箱安裝的精度及質量[3]，在整平施工時需預留一定的基床沉降量。經統計計算后[4]，確定將低基礎沉箱基礎標高抬高10 cm，高基礎沉箱標高抬高15 cm。

2.2.3 低基礎沉箱安裝施工

先進行低基礎沉箱安裝施工，安裝時嚴格按照設計圖紙和施工規范預留安裝縫。由于設計圖紙變更，沉箱安裝縫由5 cm 變為10 cm。在施工過程中必須嚴格控制安裝位置，若超出規范則進行調整，直至達到設計圖紙和施工規范要求[5-6]。

2.2.4 低基礎沉箱護面塊石拋石施工

低基礎沉箱安裝完成后需進行沉降位移觀測，若西防波堤低基礎沉箱位置無變化，立刻進行低基礎沉箱南北兩側護面塊石拋石施工，對拋石基床進行加固。

2.2.5 低基礎沉箱間距測量

低基礎沉箱安裝完成后，進行高基礎沉箱剩余斷面拋石施工前，對低基礎沉箱實際間距進行測量，間距測量分為沉箱底部、中部和頂面3 個部位，每個部位均測量3 個點，間距測量位置見圖3。沉箱底部和中部位置需潛水員利用鋼尺進行水下測量，沉箱頂面位置需采用全站儀進行測量。通過實測間距數據與沉箱尺寸進行對比，確定西防波堤低基礎沉箱之間的間距長度滿足高基礎沉箱尺寸。

圖3 間距測量位置Fig.3 Spacing measurement position

3 施工中采取的控制措施

1）為防止高基礎沉箱中間6 m 范圍內拋石施工造成塊石滾落至已夯平完成的低基礎沉箱基床內，正式施工前通過試拋確定拋填塊石受水流影響的范圍，為后續高基礎沉箱基床上層拋石提供可靠數據。

2）受防波堤結構形式的影響，沉箱安裝時必須先進行低基礎沉箱安裝。低基礎沉箱安裝則需按照獨立式沉箱方式進行安裝。為防止相鄰兩個低基礎沉箱安裝完成后，預留的安裝縫過小，導致高基礎沉箱安裝不上的情況。施工過程中通過每天對兩個低基礎沉箱之間間距進行測量和沉降位移觀測[7]，確定是否滿足高基礎沉箱的安裝長度。若不滿足，則及時對發生偏移的低基礎沉箱進行調整[8]。

3）為防止低基礎沉箱箱內回填后發生位移，對高基礎沉箱安裝造成影響。回填施工時，一是采取所有沉箱全部安裝完成后再進行沉箱內回填；二是采取倉格對稱分層回填的方法，分層高度為2 m，見圖4。

圖4 沉箱倉格內回填平面施工順序Fig.4 Construction sequence of backfill plane in caisson compartment

4 實施效果

1） 在進行西防波堤高低基礎沉箱安裝施工時，通過對拋石、夯實、整平、沉箱安裝及護面塊石、箱內回填等各工序施工過程采取相應的技術質量控制措施及合理的施工順序，使每相鄰兩個低基礎沉箱之間的間距均滿足高基礎沉箱安裝長度的要求，所有高基礎沉箱安裝一次性成功，未發生二次施工的現象。

2） 根據現場多次沉降位移觀測記錄統計可知，高基礎沉箱最大沉降量為11.8 cm，低基礎沉箱最大沉降量為6.5 cm，沉降量統計見表1。而實際施工中高基礎沉箱和低基礎沉箱預留沉降量分別為15 cm 和10 cm，完全滿足后續上部結構施工要求。

表1 高低基礎沉箱沉降量統計表Table 1 Settlement statistics of high and low foundation caissons

5 結語

西防波堤高低基礎沉箱間隔安裝施工方法適用于高低基礎沉箱或沉箱基礎標高較多的工程，在施工過程中對各工序進行合理的施工順序安排，同時嚴格控制各工序施工質量，既可以保證高低基礎沉箱安裝的精度和質量，又可以保證施工進度、降低施工成本。