碼頭沉箱水下外壁撞損后鋼套箱法修復(fù)技術(shù)

胡茂剛 黃清楚 張 闖

（廈門港務(wù)疏浚工程有限公司 福建廈門 361012）

重力式沉箱在碼頭中應(yīng)用較常見(jiàn)，沉箱外壁在偶然外力作用下難免遭受到靠泊船只的撞擊，有些撞擊是破壞性的，使得沉箱失去使用功能。因沉箱屬鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)破損處位于低潮位以下時(shí)，破損處的修復(fù)工作將變得異常困難，如何完好的修復(fù)水下破損處是從業(yè)者面對(duì)的技術(shù)難題。如果采用水下注漿或水下澆筑混凝土的方法修復(fù)，因鋼筋修復(fù)困難，且水下修復(fù)工作質(zhì)量無(wú)法直觀檢查與驗(yàn)證，修復(fù)后的沉箱與原設(shè)計(jì)相比，均不同程度存在一些缺陷。

1 修復(fù)工藝原理

將破損處上方的碼頭附屬結(jié)構(gòu)、胸墻、卸荷板及箱內(nèi)填料移除，用型鋼與鋼板制作2片鋼結(jié)構(gòu)面板，面板的面積大于破損處，面板邊緣黏貼止水膠條。用內(nèi)、外面板夾住破損部位，在套箱底部澆筑水下混凝土封底。隨著抽水進(jìn)行，水位逐步下降，從上至下逐級(jí)調(diào)整與緊固對(duì)拉螺桿，套箱內(nèi)、外面板及封底共同組成密閉的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。采用干處作業(yè)方法修復(fù)破損處的鋼筋及混凝土，再恢復(fù)碼頭其他設(shè)施。

2 工程應(yīng)用實(shí)例

2015年6月，一艘約8萬(wàn)t級(jí)外籍集裝箱貨輪在?？繌B門某碼頭時(shí)，由于操作不當(dāng)致使船舶迎面撞擊碼頭，碼頭結(jié)構(gòu)損壞。碼頭胸墻、護(hù)舷、卸荷板以及沉箱外壁受船舶撞擊影響嚴(yán)重，碼頭結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性受到嚴(yán)重?fù)p害，碼頭失去正常使用功能。必須對(duì)碼頭進(jìn)行修復(fù)，方能繼續(xù)使用。該碼頭為帶卸荷板的重力式沉箱結(jié)構(gòu)，從上到下依次為胸墻、卸荷板及沉箱，沉箱下設(shè)有10～100kg拋石基床，基礎(chǔ)持力層為全風(fēng)化或強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，胸墻上設(shè)有橡膠護(hù)舷和系船柱。該碼頭結(jié)構(gòu)可滿足10萬(wàn)t級(jí)以內(nèi)的集裝箱船靠泊。開挖后測(cè)得碼頭沉箱受損破口底部距沉箱頂部約2.3m，左右寬約3.6m，沉箱破損情況見(jiàn)圖1。該碼頭破損部位采用鋼套箱方案進(jìn)行修復(fù)，取得了較好的技術(shù)效果。

圖1 沉箱破損情況

2.1 修復(fù)工藝流程

修復(fù)工藝流程：移除沉箱頂部附屬設(shè)施及破損胸墻等→制作鋼結(jié)構(gòu)套箱→安放鋼結(jié)構(gòu)套箱→素混凝土封底并抽干套箱內(nèi)水→干處修復(fù)破損處鋼筋并澆筑混凝土→恢復(fù)沉箱頂部其他設(shè)施。

2.2 修復(fù)關(guān)鍵工序

2.2.1 移除沉箱頂部附屬設(shè)施

將待修復(fù)部位上方的碼頭附屬設(shè)施移走，諸如系船柱、軌道、電纜、水管、防撞護(hù)舷等。破損處頂部其他混凝土結(jié)構(gòu)諸如胸墻、卸荷板等采用風(fēng)鎬破除，用自卸汽車運(yùn)出場(chǎng)外。破損部位由于常年位于水下，集聚許多海生物，為了保證鋼套箱的止水效果，將待修復(fù)部位的海生物一并鏟除，為了達(dá)到較好的清理效果，采用潛水作業(yè)的方式鏟除海生物，恢復(fù)沉箱外表面的混凝土表面。采用挖掘機(jī)將破損沉箱隔艙內(nèi)的充填物一并移除，保持箱內(nèi)填料的頂部高程低于破損底部0.8m即可。

2.2.2 制作鋼結(jié)構(gòu)套箱

在制作鋼套箱面板前，用潛水作業(yè)方式對(duì)水下破損部位進(jìn)行測(cè)量，確定破損的位置及平面尺寸。鋼套箱主要有兩大塊面板組成：外側(cè)面板與內(nèi)側(cè)面板。為了保證鋼套箱能夠完全包住破損部位，鋼套箱頂部高程略高于沉箱頂標(biāo)高，底部及兩側(cè)邊緣分別大于破損洞口0.5m為宜。鋼套箱的內(nèi)側(cè)面板的寬度略小于沉箱破損隔艙的順岸向?qū)挾龋趦?nèi)側(cè)面板的法蘭邊上安設(shè)楔形止水膠帶。套箱的面板采用厚度為6mm鋼板，次肋用10號(hào)槽鋼，主肋用12號(hào)槽鋼，套箱的法蘭為10號(hào)角鋼。為方便鋼套箱外側(cè)部分的安裝就位，在頂部安設(shè)U形鋼掛鉤，通過(guò)鉤掛將外側(cè)面板掛在沉箱頂部。

為保證操作空間，在內(nèi)側(cè)鋼套箱兩個(gè)豎直邊緣處焊接勁性鋼架，勁性鋼架一端支撐在沉箱隔艙的混凝土倒角上，勁性骨架與拉桿形成撐拉結(jié)構(gòu)，較好保持套箱結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，勁性骨架的存在使得內(nèi)側(cè)具有操作空間。內(nèi)、外側(cè)面板上的對(duì)拉螺栓孔一一對(duì)應(yīng)。

2.2.3 安放鋼結(jié)構(gòu)套箱

套箱安裝選在低潮位進(jìn)行，首先吊裝套箱內(nèi)側(cè)部分，將套箱底部安放在沉箱內(nèi)部填料上，用臨時(shí)支撐將內(nèi)側(cè)固定住。然后吊裝鋼套箱外側(cè)結(jié)構(gòu)，利用其頂部的U形掛鉤，將鋼套箱外側(cè)掛在沉箱頂部。調(diào)整套箱外側(cè)面板，使內(nèi)、外面板上的拉桿孔相互對(duì)位，從上至下依次穿上螺桿并逐步擰緊。安裝鋼套箱方法見(jiàn)圖2。

圖2 吊裝鋼套箱內(nèi)側(cè)面板

圖3 修復(fù)破損處鋼筋

2.2.4 封底并抽干套箱內(nèi)水

因沉箱內(nèi)填料具有透水性，為了防止套箱底部漏水，沉箱安裝后，水下澆筑混凝土封底，封底厚度50cm。封底混凝土養(yǎng)護(hù)3d，即可抽水，隨著水位的下降逐步安裝與緊固套箱的對(duì)拉螺栓，并及時(shí)用海綿膠條填塞漏水縫隙。抽水時(shí)盡量選擇在低潮水位進(jìn)行。

2.2.5 干處修復(fù)鋼筋及混凝土

破損部位的水抽干后，采用干處作業(yè)的方式修復(fù)破損部位。將裂紋及松散混凝土鑿除，將斷裂的鋼筋重新理順焊接，按原設(shè)計(jì)恢復(fù)沉箱的鋼筋，鋼筋修復(fù)見(jiàn)圖3。鋼筋綁扎完成后安裝模板，沉箱外模利用鋼套箱外側(cè)作模板，為方便后期鋼套箱拆除，鋼筋綁扎前，在鋼套箱面板上涂抹脫模劑。

沉箱內(nèi)模單獨(dú)設(shè)計(jì)與制作，因鋼套箱對(duì)拉絲的存在，沉箱內(nèi)模板需要分塊安裝，沉箱內(nèi)模板依托鋼套箱進(jìn)行固定。鋼筋模板檢查無(wú)誤后，采用干處作業(yè)方式澆筑破損部位的混凝土，澆筑混凝土前，在新舊混凝土接縫處涂刷水泥漿，然后泵送方式澆灌混凝土，人工振搗密實(shí)?；炷翝仓x擇亦在低潮位進(jìn)行，混凝土在初凝前不得被海水淹沒(méi)。

2.2.6 恢復(fù)沉箱頂部其他附屬設(shè)施

沉箱混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)拆模強(qiáng)度后，即拆除內(nèi)側(cè)模板，然后從底向上依次拆除拉桿并逐步提高套箱內(nèi)水位，減少內(nèi)外水頭差。拉桿拆除后，依次拆除鋼套箱的內(nèi)外側(cè)面板。混凝土修復(fù)完成后，按原設(shè)計(jì)恢復(fù)沉箱頂部其他附屬設(shè)施，附屬設(shè)施的恢復(fù)工序按常規(guī)程序開展即可。

3 結(jié)論

采用鋼套箱法修復(fù)水下沉箱外壁，實(shí)現(xiàn)干處作業(yè)，修復(fù)工作摸得著、看得見(jiàn)，保證修復(fù)質(zhì)量，修復(fù)后的沉箱完全忠實(shí)于原設(shè)計(jì)，恢復(fù)了碼頭的設(shè)計(jì)功能。鋼套箱既作止水結(jié)構(gòu)，又作混凝土模板，節(jié)約模板投入。鋼套箱受力明確直觀、施工方便，施工周期短，對(duì)碼頭干擾小，可以盡快恢復(fù)碼頭的運(yùn)營(yíng)功能。修復(fù)工作中，潛水工作量較少，減少安全風(fēng)險(xiǎn)。采用鋼套箱法修復(fù)水下破損部位，耗時(shí)較少，造價(jià)節(jié)約為類似結(jié)構(gòu)修復(fù)提供技術(shù)借鑒。

[1]《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（JTS 167-2-2009）[S].