重力式沉箱碼頭下部結構施工要點分析

伍馬強

（中國水產廣州建港工程有限公司，廣東 廣州 510220）

1 工程概況

該工程位于珠江入海口某港區。新建1 個7 萬噸級泊位（碼頭結構按靠泊10 萬噸級散貨船設計）綜合性工程，施工任務主要包括臨時圍堰及護岸、港池疏浚及吹填、陸域地基處理、碼頭、道路堆場、土建安裝共6大部分。擬建碼頭為順岸重力式沉箱碼頭結構，設計總長302m，共設19 件沉箱，其中碼頭主體15 件，端部分別預留2 件沉箱作為過渡段，沉箱長20.08m，底寬13.63m（加前趾寬1m），前排4 個倉格高17.5m、其余8 個倉格高18.6m，單件沉箱重約2170t。

2 基礎

2.1 基槽開挖

基槽開挖面標高為0 ～+1m，基槽底標高為-16.5m，挖泥時須嚴格遵循“先邊坡后基槽”的原則，邊坡質量直接關系到后續工序施工質量。若超挖較多，則勢必增加墻后回填工程量，增加造價且影響工效；若欠挖較多，則影響邊坡穩定性，可能導致淤泥滑向基槽影響基床施工。針對接近基底的強、中風化基巖時，單靠抓斗難以滿足施工需要，在此類禁止爆破的水域抓斗船可配備重錘分條、分塊、分層鑿巖及清挖，每完成一層清挖后，都需進行一次測深，便于控制鑿巖深度。基底以標高控制為主，以土質校核為輔，若發現局部地質情況與設計不符時，應及時研究解決。

2.2 基床施工

基床是均勻傳遞擴散碼頭上部荷載的重要結構，基床質量是重力式碼頭工程質量控制的重中之重。此類原始泥面與基底高差較大的工程，基槽回淤或貫穿影響碼頭下部結構的各個工序。拋石前應對基槽內的回淤沉積物進行檢查，含水率小于150% 或重度大于12.6kN/m3且厚度大于0.3m 的回淤物應予清除。前100m 基床施工時，由于作業面狹窄，交叉干擾嚴重，工序銜接不及時，以致頻繁回淤，對此采取了多種清淤辦法，獲得了一些經驗。總體來說，各施工工序應緊湊銜接，形成流水作業最佳，以消除回淤干擾。當出現需要清除回淤物的情況時，應與監理商定清淤方案及驗收辦法。有條件時，可用絞吸船卸下絞刀并加高壓沖水的方式吹填至后方圍堰區；無條件時，可用平口抓斗或抽泥泵清淤配合泥駁進行外拋。詳細記錄清淤前后相關數據、保留相關影像材料以備監督部門查驗。

基床石料當符合規范設計要求，拋石盡量選在平潮施工，過程中均勻拋散，且勤對坐標、勤測水深、勤移船，避免漏拋超拋，局部高差控制在30cm 以內，利于后續夯實工序的實施。在接近基床頂部時，遵循“寧低勿高”的原則，若基頂出現超拋，或增加潛水員工作量、或需抓斗清挖擾動下層已夯實的基床，影響施工效率。

基床夯實是基床質量控制的關鍵，夯錘的重量、落距、夯實沖擊能量及夯實的方法應符合《重力式碼頭設計與施工規范》（JTS167-2-2009）規定。可適當采用“重錘輕夯”的方法，降低水流、潮汐變化對夯錘的影響。過程中當注意記錄夯能、夯擊次數及遍數、夯擊范圍、分段、分層、搭接長度、補拋石等原始數據，夯實前后均進行驗收，保存測量原始記錄，以供分析總結夯實質量與效率。

基床整平主要以潛水員在水下用鋼軌、拉刮道、輔以手工擺鋪石料等方式進行，鑒于基床承重后還有一定沉降量，且因墻后土壓力的作用，沉箱前趾受力比后趾大，為此應適當預留沉降量和倒坡，倒坡坡比一般取3‰～6‰，具體數值應提前報請監理、設計審核確定，并依此計算鋼軌頂高程，詳細記錄并保存好相關的放樣及驗收數據，以便于指導后續安裝沉箱著床前的姿態調整。

3 墻身

3.1 沉箱預制

預制場的建設需滿足沉箱安裝或寄放的進度需求。開始預制前，選定合格的砂石、水泥、鋼筋材料及最優配合比，以保證混凝土的強度及抗氯離子滲透水平滿足規范與設計要求。另外，還需選定滿足安裝使用要求的進水口、通水孔、拉環等預埋件材料，設計合理的預埋位置，且每次混凝土澆筑前、后都應仔細檢查、復核預埋件數量、位置及施工質量，以確保后續安裝工藝的順利開展。沉箱分層預制時，應注意施工縫的處理，接縫面應充分鑿毛、沖毛或刷毛，清除表層的水泥漿薄膜和松散軟弱層，并沖洗干凈，排除積水，在澆筑上層混凝土前，接縫面宜鋪3～5cm 同配合比的水泥砂漿，可有效預防混凝土下料過程中因骨料堆積底部而出現蜂窩、麻面等相關質量問題。混凝土拆模后應充分養護，以降低表面碳化程度；頂層施工完成后，宜對處于水位變化區的混凝土表面噴涂二道硅烷涂層或其他方式的防腐處理，提高混凝土的耐久性。

3.2 沉箱出運

沉箱出運主控安全。其中水上拖航應編制與船組航行性能安全要求相符的專項施工方案，且應通過專家論證。陸上平移之前，應該檢查枕木、氣囊、空壓機、卷揚機等機具材料質量，超過1Mpa 的空壓機還應作特種設備的備案審批，確保所有材料、設備都符合性能要求和質量標準。平移過程中須專人關注氣囊的氣壓、形態，避免氣囊破裂引發安全事故。沉箱到半潛駁中心位置后，在氣囊空檔處用枕木墊滿底座，可用馬釘和鋼絲繩將枕木串聯為整體，并鎖定在半潛駁甲板面固定的拉環上。枕木應滿足承載力要求，避免枕木被壓爛而無法抽出氣囊而給沉箱出駁埋下安全隱患。

這里半潛駁進出港及沉箱上駁均需乘潮施工，從半潛駁進港靠出運碼頭到沉箱上駁、半潛駁離港及拖運航行整個施工過程需用時約2 天時間，須準確掌握48 小時內潮汐狀態及氣象條件。若運輸路線較長，或航線交通態勢復雜，為避免阻航礙航，保障航行安全，船組進入主航道后在滿足船舶吃水情況下，盡量偏離航道中心航行。船艙內安裝GPRS 設備，船組必須打開AIS 系統，以便海事部門進行監控。在抵達碼頭現場前3 個小時通知施工水域的船舶提前避讓。

3.3 沉箱出駁及安裝

沉箱出駁是多發安全事故的關鍵環節，作業前應將操作流程和沉箱浮游穩定倉格壓水參數等關鍵點對作業人員進行詳細的安全技術交底。第一件沉箱因枕木被壓爛而沉箱底部的氣囊均未抽出，氣囊端部用鋼絲繩連接在半潛駁甲板上，導致在牽引沉箱出駁時，沉箱底部絆住懸浮氣囊無法出駁，經多番調整半潛駁及沉箱的壓水歷時3h 方成功出駁。此事告誡我們從業人員，關鍵工序的細節處理是保障工程、人員安全的前提。

沉箱安裝前應必要時派潛水員對基床表面平整度、回淤情況進行復查，并根據復查情況結合沉箱頂標高、潮汐變化合理規劃安裝時間。第一件沉箱無固定依托可先行粗安裝，安裝完第二件再調整第一件沉箱，后續沉箱均以前一件為依托進行精安裝，沉箱著床后應校核沉箱前沿位置、錯臺與縫寬，如符合規范要求即安裝完成，當及時向沉箱內灌水，保證其在高潮位時不浮起；如偏差較大或經歷兩個潮位后位移超過規范允許值，則需起浮重新安裝。沉箱安裝完成后應在箱頂四角設置旗幟和夜間警示燈或其他顯眼標識，防止高潮淹沒沉箱時產生安全隱患。

3.4 回填

沉箱安裝留有沉降縫，為有效預防砂、土顆粒滲透流失，多在相鄰沉箱連接處設置倒濾井，墻身后跟底部設置倒濾層。倒濾料一般采用連續級配的碎石及二片石，倒濾井兩端以混凝土插板隔擋、倒濾層表面鋪設土工織物保護，在施工倒濾結構前，須查驗施工部位的回淤情況，必要時需采取措施清理干凈，以保證倒濾結構排水濾土的性能。

倒濾結構驗收合格后，應及時回填保證箱體穩定。回填前應在沉箱前墻懸掛適量的輪胎或其他防碰撞設施，回填時遵循“先箱內、再箱后”的施工次序，箱內回填時各倉宜均勻加載，避免因相鄰倉格填砂高差過大導致內隔墻破裂，影響結構使用壽命；箱后回填應沿墻后平行向邊坡方向進行，反之或將擾動邊坡淤泥滑向墻后增加墻后主動土壓力，影響墻身穩定性。

4 結語

現階段，我國已在重力式沉箱碼頭施工中積累了豐富的經驗，施工技術歷經錘煉與革新。為保證工程質量和安全，降低投入使用后的維護成本，對于碼頭下部結構的施工控制當精益求精，本文對過程中的施工要點及出現的問題進行分析與總結，以期為今后類似工程提供一定的參考價值。