沉箱箱內(nèi)回填設(shè)計(jì)優(yōu)化

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【摘 要】本文介紹了在順岸重力式碼頭施工的過程中，沉箱內(nèi)回填料在通過穩(wěn)定性等計(jì)算確定采用臨海側(cè)倉(cāng)格不填滿而上部采取蓋板覆蓋的方式以起既可以減少回填，節(jié)省投資，也可以改善結(jié)構(gòu)受力狀況，因而具有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性，值得在類似的施工環(huán)境條件下推廣。

【關(guān)鍵詞】順岸重力式碼頭；沉箱內(nèi)回填；倉(cāng)格回填高度優(yōu)化

一、工程概況

大連港太平灣港區(qū)通用碼頭工程（108#～104#泊位），工程建設(shè)5個(gè)7萬噸級(jí)雜貨泊位，碼頭岸線長(zhǎng)1290米，由北向南依次為104#～108#泊位。本工程采用暗基床重力式鋼筋砼沉箱結(jié)構(gòu)，共計(jì)66個(gè)沉箱，沉箱拋石基床坐落在粉質(zhì)粘土層基槽上，基礎(chǔ)采用塊石拋石基床，墻身為預(yù)制安裝沉箱結(jié)構(gòu)，沉箱內(nèi)采用拋填10～100kg塊石，箱頂安裝鋼筋混凝土預(yù)制板，上部采用現(xiàn)澆L型胸墻。

碼頭頂面標(biāo)高為+4.8m，前沿泥面標(biāo)高為-15.78m，碼頭按沉箱長(zhǎng)度進(jìn)行分段。沉箱底標(biāo)高均為-15.7m，頂標(biāo)高為+2.1m，沉箱尺寸為18.45*16.15m，共12個(gè)倉(cāng)格，每個(gè)倉(cāng)格尺寸為4.25*4，6m，沉箱上為蓋板、現(xiàn)澆鋼筋砼胸墻及現(xiàn)澆軌道梁。

碼頭結(jié)構(gòu)斷面、沉箱平面等圖如下：

沉箱內(nèi)采用10～100kg塊石回填，每個(gè)沉箱內(nèi)需回填塊石料為：

每個(gè)倉(cāng)格需回填量：4.25*4.6*17.2=336.26m?

每個(gè)沉箱12個(gè)倉(cāng)格共計(jì)：336.26*12=4035.12m?

本工程66個(gè)沉箱共需拋石量：4035.12*66=266317.92m?。

箱內(nèi)回填施工工藝流程：施工準(zhǔn)備→回填塊石→整平→測(cè)量驗(yàn)收

沉箱內(nèi)回填施工工藝：根據(jù)《規(guī)范》要求，結(jié)合本工程沉箱設(shè)計(jì)尺寸，為加強(qiáng)對(duì)已安好沉箱成品保護(hù)工作，采取方駁加反鏟的水上拋填工藝；由于沉箱寬度較大、沉箱內(nèi)側(cè)水域較小、泥面較高，因此采用2艘1000m?方駁配長(zhǎng)臂反鏟（臂長(zhǎng)18m）從沉箱外側(cè)進(jìn)行拋填。方駁由現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)上料碼頭裝運(yùn)開山石，上料碼頭陸上配挖掘機(jī)、鏟車各2臺(tái)負(fù)責(zé)陸上上料，陸上25t自卸汽車15輛供料，拋石方駁運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拋填，方駁南北向駐位，左側(cè)帶兩根纜于所布設(shè)浮鼓上，右側(cè)帶兩根纜于沉箱；沉箱內(nèi)填石時(shí)，各格倉(cāng)要分層同步均勻拋填，除設(shè)計(jì)圖紙要求的頂面高差外，相鄰格倉(cāng)填石面高差應(yīng)控制在1.0m以內(nèi)，以免造成格倉(cāng)壁開裂及沉箱沉降不均勻。拋填過程中，要及時(shí)利用水砣測(cè)出拋填高度，保證上述要求。沉箱內(nèi)回填開山石完成后，沉箱陸域側(cè)倉(cāng)格由人工進(jìn)行頂面開山石的粗平，粗平標(biāo)高按設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行，局部高差不大于設(shè)計(jì)和規(guī)范規(guī)定。

本工藝為常規(guī)沉箱箱內(nèi)回填工藝，由上述施工流程可見，沉箱箱內(nèi)回填工序是一項(xiàng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)備、測(cè)量人員要求非常高，且對(duì)原材資源消耗較大的施工工序，進(jìn)而可見該工序占工程的造價(jià)較高比例。

二、工藝優(yōu)化介紹

經(jīng)過多方面調(diào)研，對(duì)沉箱回填影響因素進(jìn)行詳細(xì)論證（結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等詳細(xì)論證過程見附文），本工程最終采用：沉箱箱內(nèi)回填采用臨海側(cè)倉(cāng)格上部設(shè)置沉箱蓋板的形式（不影響上部胸墻澆筑及工程量的變化），臨海側(cè)倉(cāng)格回填至-7m標(biāo)高，其他倉(cāng)格保持不變。

最終優(yōu)化結(jié)果如下圖：

如圖每個(gè)沉箱上部布置4塊蓋板，圖中未覆蓋部位為兩鼓一板及拱形護(hù)舷預(yù)留。

三、效益分析

上文中已經(jīng)計(jì)算：每個(gè)沉箱內(nèi)需回填塊石料為：每個(gè)倉(cāng)格需回填量：4.25*4.6*17.2=336.26m?；每個(gè)沉箱12個(gè)倉(cāng)格共計(jì)：336.26*12=4035.12m?

本工程66個(gè)沉箱共需拋石量：4035.12*66=266317.92m?。

經(jīng)過優(yōu)化后，本工程每個(gè)沉箱內(nèi)需回填塊石為：臨海側(cè)倉(cāng)格需回填量：4.25*4.6*8.1=158.355m?，其他倉(cāng)格回填量：4.25*4.6*17.2=336.26m?；每個(gè)沉箱共計(jì)：158.355*4+336.26*8=3323.5m?。

本工程66個(gè)沉箱共需拋石量：3323.5*66=219351m?

共節(jié)約回填方量：266317.92-219351=46966.92m?。

根據(jù)已有本工程合同清單（箱內(nèi)填石綜合單價(jià)80.88元）共節(jié)約資金：46966.92*80.88=379.8684萬元。

優(yōu)化后，方案中增加了需預(yù)制沉箱蓋板的工程量，而實(shí)際情況為原設(shè)計(jì)該部位即需要澆筑混凝土，并且常規(guī)設(shè)計(jì)中，在沉箱回填料上方需要先澆筑素混凝土墊層，然后待強(qiáng)度滿足要求后澆筑上部結(jié)構(gòu)（包括蓋板部分），由于沉箱頂標(biāo)高+2.1米受潮水影響較大，所以采用沉箱蓋板工藝后，不再需要澆筑該部位混凝土墊層，每個(gè)沉箱可以節(jié)約一定時(shí)間，且現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土量得到減少，澆筑時(shí)間縮短，大大避免了在澆筑胸墻過程中海水漫過混凝土，工程質(zhì)量也會(huì)得到相應(yīng)保障。

四、結(jié)論

目前本工程已完成沉箱安裝13個(gè)，所獲得的效益是顯而易見的，此工藝在實(shí)際生產(chǎn)中取得了良好的效果，既可以減少回填，節(jié)省投資，也可以改善結(jié)構(gòu)受力狀況，因而具有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性，得到參建各方的一致認(rèn)可和好評(píng)，值得在類似的施工環(huán)境條件下