重力式碼頭大型沉箱安裝施工技術(shù)分析

范俊

摘 要：文中結(jié)合廣州港南沙港區(qū)三期工程水工結(jié)構(gòu)Ⅰ標(biāo)工程施工實(shí)例著重論述了大型沉箱安裝施工技術(shù)，通過對(duì)大型沉箱安裝工藝流程、安裝方法及操作要點(diǎn)、質(zhì)量控制等進(jìn)行分析總結(jié)，為今后施工實(shí)踐提供有效的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：重力式 沉箱安裝 施工技術(shù)

1.引言

重力式碼頭是我國(guó)分布較廣，使用較多的一種碼頭結(jié)構(gòu)形式。沉箱碼頭因其整體性好，抗震能力強(qiáng)，施工速度快，水下工作量少，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)廣泛用于沿海碼頭的建設(shè)。但隨著我國(guó)沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)實(shí)力飛速提升和發(fā)展，水運(yùn)工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，重力式碼頭沉箱的規(guī)格也越來越大，大型沉箱安裝的難度大、技術(shù)高，本文就以廣州港南沙港區(qū)三期工程水工結(jié)構(gòu)Ⅰ標(biāo)作為實(shí)例，對(duì)沉箱的安裝過程施工技術(shù)進(jìn)行分析總結(jié)。

2.工程概況

本工程共有61件沉箱，其中A型沉箱52件，B、E型沉箱各3件，C、D、F型沉箱各1件，沉箱參數(shù)見表1。沉箱采用“南海號(hào)”浮船塢駁運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)下潛坑下潛出塢，下潛坑布置在已建碼頭前沿線外約323m已挖好的港池中，在現(xiàn)場(chǎng)具備安裝條件時(shí)，將沉箱拖至待安裝基床位置，用方駁上的卷揚(yáng)機(jī)就位安裝。

3.沉箱安裝

3.1沉箱安裝施工順序

本工程中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)包人前期移交場(chǎng)地順序及考慮爆夯的安全距離，沉箱安裝施工總體順序從第34件沉箱往南安裝至第57件，然后再?gòu)牡?3件沉箱往北側(cè)安裝至第一件，再安裝直立岸壁段4件小沉箱。

3.2沉箱安裝工藝

本工程沉箱為連續(xù)布置，除第一件沉箱安裝需要利用定位方駁進(jìn)行粗定位安裝外，其他沉箱的安裝皆依托已按沉箱。這種安裝方法適合大型沉箱安裝，且安裝精度高。設(shè)計(jì)要求基床倒坡為1%，根據(jù)類似工程的經(jīng)驗(yàn)，沉箱后拋石棱體及回填砂施工，易使沉箱向海側(cè)產(chǎn)生滑移，故本工程沉箱前壁實(shí)際安裝位置按向岸側(cè)偏移15cm控制。

3.3沉箱安裝流程

漲潮時(shí)拖輪將待安裝沉箱托運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝區(qū)域→沉箱上游拖纜連接→卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩與待安沉箱連接→解除拖輪拖纜→暫時(shí)將沉箱系在碼頭前沿→退潮時(shí)將沉箱移動(dòng)進(jìn)入安裝區(qū)域→沉箱加水并啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)將沉箱牽引到安裝位置→沉箱下沉至一定深度后在已安沉箱與待安沉箱之間連接4個(gè)手拉葫蘆→沉箱下沉至基床底1m左右調(diào)整沉箱與基床吻合→沉箱下沉至基床30cm左右調(diào)整前后左右高差及偏位→12個(gè)倉(cāng)同時(shí)加水讓沉箱座底于基床→當(dāng)沉箱前后各倉(cāng)水流通后觀測(cè)沉箱偏位→若位置偏差較大，抽水起浮重新安裝。

3.4施工方法及操作要點(diǎn)

3.4.1安裝前準(zhǔn)備工作

本工程沉箱分A、B、C、D、E、F五中類型：

（1）A、B、C、D型沉箱橡膠護(hù)舷位置預(yù)留缺口（二次澆注），缺口為4200×600mm，底離沉箱頂60cm。

（2）B型沉箱共3件，沉箱有排水管預(yù)留缺口2700×2800mm。

（3）C型沉箱共1件，沉箱有排水管預(yù)留缺口3000×3300mm。

（4）D型沉箱共1件，沉箱有D30 0污水管預(yù)留口，中心標(biāo)高為+0.6m。

考慮沉箱安裝后頂標(biāo)高為+1.9m，對(duì)沉箱橡膠護(hù)舷位置預(yù)留缺口在安裝前需采用槽鋼+木夾板加工4400×800mm大小封堵板，利用對(duì)拉螺栓進(jìn)行加固，降低潮水對(duì)沉箱安裝的影響。對(duì)B、C型沉箱，在安裝前需采用槽鋼+木夾板加工2900×3000mm、3200×3500mm大小封堵板，利用對(duì)拉螺栓進(jìn)行加固。對(duì)D型沉箱，在安裝前采用直徑30cm木塞將前隔艙污水管缺口進(jìn)行封堵。

3.4.2沉箱定位

由于本工程為沉箱連續(xù)布置，除第一件待安裝沉箱周圍并沒有任何輔助物外，其他沉箱均可借助已安裝的沉箱進(jìn)行安裝。

（1）第一件沉箱安裝：

第一件沉箱的安裝，由于周圍并沒有任何輔助物，所以只能進(jìn)行粗安裝，其安裝只是為以后的精確安裝創(chuàng)造條件。待掛靠有沉箱的方駁行進(jìn)至基床待安裝區(qū)域附近時(shí)拋錨定位（錨纜要拋長(zhǎng)拋遠(yuǎn)），方駁船身平行于設(shè)計(jì)碼頭前沿線。沉箱大致就位后再向各倉(cāng)加水使其平衡下沉并座底于基床上。

第一件沉箱屬于粗安裝，安裝誤差相對(duì)較大，控制在±50cm以內(nèi)。待第二個(gè)沉箱安裝后，再對(duì)第一個(gè)進(jìn)行抽水、起浮、重新安裝。

（2）第二件至最后一件件沉箱安裝

① 沉箱粗定位

啟動(dòng)方駁上卷揚(yáng)機(jī)逐步將待安裝沉箱拉到安裝位置，開啟注水閥門，使沉箱加水平衡下沉，等沉箱下降到頂面距離水面適當(dāng)高度后暫停加水，然后在沉箱角預(yù)埋拉環(huán)上掛上四個(gè)10t手拉葫蘆。在已安沉箱與待安沉箱接縫處，根據(jù)接縫大小放置調(diào)整縫隙用的木板，沉箱繼續(xù)注水下沉至沉箱底與基床面約1m時(shí)，暫時(shí)停止加水，利用2臺(tái)GPS和1臺(tái)全站儀進(jìn)行定位，2臺(tái)GPS控制沉箱的前沿線方向，全站儀控制垂直前沿線方向的軸線，通過觀察沉箱四面水尺控制沉箱垂直度，將上下游的高差調(diào)平，并將其前后坡度調(diào)至與基床倒坡坡度接近。

② 精確定位安裝

粗定位后沉箱繼續(xù)加水下沉，當(dāng)沉箱底面與基床面距離0.3～0.5m時(shí)，對(duì)沉箱進(jìn)行精定位。由測(cè)量人員利用GPS對(duì)沉箱四個(gè)角的偏位、標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果，對(duì)沉箱注水（或抽水）調(diào)整沉箱，使其上下游標(biāo)高接近或一致，前后坡度與基床倒坡坡度接近或一致；控制卷揚(yáng)機(jī)、手動(dòng)葫蘆，調(diào)整沉箱之間的木板厚度，對(duì)沉箱之間的接縫、錯(cuò)牙，沉箱偏位等進(jìn)行調(diào)整，使其在規(guī)范要求范圍之內(nèi).

3.4.3沉箱下沉

沉箱定位調(diào)整完畢后，再繼續(xù)向沉箱緩慢注水，并不斷觀察沉箱下沉動(dòng)態(tài)，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，使沉箱坐落于基床面上。沉箱坐落于基床面上后，繼續(xù)注水并不斷測(cè)量觀察沉箱動(dòng)態(tài)，調(diào)整各倉(cāng)注水速度，使沉箱不至于在注水過程中偏位。當(dāng)測(cè)量的沉箱偏位情況符合規(guī)范要求時(shí)，向沉箱加水到和潮水潮位一致，沉箱安裝結(jié)束。

沉箱壓水下沉到基床底后，用GPS進(jìn)行復(fù)測(cè)，必要時(shí)用全站儀進(jìn)行復(fù)核。若測(cè)量結(jié)果顯示沉箱安裝位置超出規(guī)范允許要求，則沉箱必須抽水上浮，重新進(jìn)行安裝。

4.安裝質(zhì)量控制

本工程沉箱在安裝過程中，有兩點(diǎn)為重要控制點(diǎn)，亦是安裝難點(diǎn)。一是沉箱頂標(biāo)高控制；另一點(diǎn)是沉箱安裝精度及安全控制。沉箱若不能一次安裝成功，反復(fù)安裝必會(huì)增大施工成本。為盡量一次安裝成功，并確保安裝質(zhì)量，安裝沉箱需做到以下幾點(diǎn)：

（1）安裝前，檢查基床整平面有無擾動(dòng)或障礙物，檢查沉箱有無粘底及其清除，避免沉箱安裝后頂標(biāo)高不符合要求。

（2）安裝過程中用木枋或橡膠輪胎隔在沉箱與定位方駁（沉箱）之間以防相互碰損，沉箱就位后將橡膠輪胎或木枋拉出，沉箱沉放、拖運(yùn)過程中嚴(yán)禁相互碰撞，做好成品保護(hù)。

（3）沉箱就位沉放到底后，測(cè)量沉箱偏位及其頂標(biāo)高，并由潛水員下水檢查沉箱底部接縫及與基床接觸情況，必要時(shí)重新起浮再安裝。

（4）沉箱安裝時(shí)需考慮水流的影響及漲落潮因素，漲潮時(shí)進(jìn)行沉箱下潛出塢，潮位低于+1.9m標(biāo)高時(shí)，開始安裝。沉箱在坐落基床前，調(diào)整壓倉(cāng)水，左右高差控制在10cm以內(nèi)，座底之前控制在5cm以內(nèi)，使沉箱底面與基床相吻合。

（5）安裝好沉箱要盡快進(jìn)行沉箱箱格內(nèi)回填。在拋填前要進(jìn)行沉箱的位置和標(biāo)高測(cè)量，以掌握拋填對(duì)沉箱的位移和沉降的影響。拋填船直接停靠在沉箱的邊緣直接卸至沉箱內(nèi)，在沉箱內(nèi)回填艙格順序?yàn)椋撼料鋬?nèi)回填時(shí)應(yīng)先從中間倉(cāng)格開始，每個(gè)沉箱均按內(nèi)后外隔艙的順序分層均勻施拋，始終保持相鄰艙格回填面高差應(yīng)控制在1m以內(nèi)。拋填施工過程中，及時(shí)用水砣測(cè)量拋填高度，確保達(dá)到上述要求。

（6）安裝結(jié)束，真正意義上的安裝結(jié)束是在箱內(nèi)灌水后，待經(jīng)歷1～2個(gè)低潮位復(fù)測(cè)位置，確認(rèn)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

5.結(jié)束語

經(jīng)實(shí)踐，在本工程中，沉箱精確定位后，加水下沉的過程中，沉箱位置未發(fā)生變化。當(dāng)沉箱加水下沉到基床底后，一般會(huì)向岸側(cè)滑動(dòng)約3cm～5cm，經(jīng)歷一個(gè)潮水后，一般會(huì)再往岸側(cè)滑動(dòng)2cm～5cm。因此沉箱從安裝到經(jīng)歷一個(gè)潮水，一般會(huì)向岸側(cè)滑動(dòng)約5cm。為保證沉箱安裝質(zhì)量，減少二次起浮，在沉箱安裝時(shí)，按施工準(zhǔn)線偏海測(cè)5cm控制。每個(gè)沉箱的具體情況不同，比如第四件沉箱安裝好后未往岸側(cè)滑動(dòng)，所以在今后的沉箱安裝中，需進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)考慮水流的影響及漲落潮因素，以便更好的進(jìn)行沉箱安裝，保證沉箱安裝的進(jìn)度和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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