重力式沉箱碼頭施工與質(zhì)量控制分析

許文貴

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，港口碼頭工程建設(shè)日益頻繁。在碼頭工程建設(shè)過程中，重力式沉箱碼頭是一種常見的類型，應(yīng)用十分廣泛。文章以實(shí)際工程為例，首先對(duì)重力式沉箱碼頭的施工技術(shù)進(jìn)行了分析，其后對(duì)重力式沉箱碼頭施工質(zhì)量控制進(jìn)行了探討，可供參考。

關(guān)鍵詞：后方棱體回填 沉箱下沉 沉箱安裝

1.工程概況

某碼頭工程岸線建設(shè)總長為1319.84m，其中2#泊位岸線建設(shè)長度為206.2m，3#泊位的建設(shè)長度為384m，4#泊位和5#泊位建設(shè)長度為729.52m，北側(cè)區(qū)域設(shè)計(jì)駁岸的長度為991m，2#泊位的停泊水域?qū)挾葹?1m，文章以此工程為實(shí)際案例，對(duì)重力式沉箱碼頭施工和質(zhì)量控制措施進(jìn)行了分析和探討。

2.沉箱預(yù)制施工

本工程共需預(yù)制2種規(guī)格的沉箱（CX1和CX2），CX2單件重1497t和CX1單件重2968t，砼強(qiáng)度等級(jí)為C35，共有71個(gè)。其中13件CX2，58件CX1，沉箱體積大，高空作業(yè)頻繁，搬運(yùn)路程長（沉箱預(yù)制場(chǎng)地距離沉箱出運(yùn)碼頭約250m），預(yù)制工期緊迫，計(jì)劃于2011年7月中旬開始預(yù)制，至2012年7月中旬預(yù)制完，月平均預(yù)制6個(gè)。

本次沉箱預(yù)制的施工方法采用分層澆注的施工方法進(jìn)行：沉箱CX1砼澆注分為5層分別進(jìn)行澆筑，除了底層的高度3000mm以外、其它分層的高度均為3800mm。底層的外模板面的高度為3410mm，其余各層的外模板面的高度為4050mm，為了緊固外模板面與沉箱，利用拉條與圓臺(tái)螺母將二者緊固；內(nèi)模板的結(jié)構(gòu)較外模板來說比較復(fù)雜，主要由主模板面、倒角模板、吊裝架等組成，內(nèi)模板被吊裝架連接在一起，所以內(nèi)模板與外模板不同，可以隨意改變框架，也可以拆除部分框架，底層內(nèi)模板面的高度為2350mm，上層內(nèi)模板面高度3920mm，上層吊裝架高度為4300mm，為了緊固內(nèi)模板面與沉箱，利用托架底上的頂撐將二者緊固，內(nèi)模板與外模板的每一澆筑層均包含4片外模和16片內(nèi)模；且每片外模質(zhì)量為27t，每片內(nèi)模質(zhì)量為10t；為了保證沉箱底層的整體性和牢固性，將鋼筋綁扎成型后再送入底層，在標(biāo)準(zhǔn)段的墻體的施工中采取豎向鋼筋分段搭接的方法將鋼筋綁扎成型送入到各層中；在砼澆注的過程中采用泵送的方法進(jìn)行施工；在進(jìn)行沉箱CX2砼澆注的施工過程中，要將該施工整體分為4層，分別進(jìn)行施工，沉箱的底層高度2800mm，其余各層的高度皆為3800mm。內(nèi)模板與外模板的每一澆筑層均包含4片外模和8套內(nèi)模，且每片外模質(zhì)量為20t，每片內(nèi)模質(zhì)量為9t。

3.重力式沉箱碼頭施工技術(shù)

3.1做好沉箱安裝的準(zhǔn)備工作

在吊裝沉箱的過程中要保證不會(huì)出現(xiàn)繩絲斷裂的現(xiàn)象，還要保證吊裝過程中沉箱的穩(wěn)定性，在安裝前要準(zhǔn)備4條同樣長的鋼絲繩來作為吊裝沉箱的工具；在施工前工程技術(shù)員要對(duì)一線施工人員進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)和安排，并提前查看安裝日的潮汐情況，制定出沉箱運(yùn)輸、安裝的具體時(shí)間。然后將時(shí)間表下發(fā)到各施工班組，嚴(yán)格進(jìn)行實(shí)施。沉箱在下水、存放、安裝過程中要對(duì)各船的具體位置進(jìn)行規(guī)劃；對(duì)沉箱下沉、安裝過程中的吃水狀況、艙內(nèi)的水壓情況、起重船的吊力大小情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，并制定突發(fā)情況的預(yù)防措施；設(shè)置水尺用以觀察沉箱的下沉情況：在沉箱內(nèi)外側(cè)面設(shè)置水尺，水尺以10cm為一個(gè)單位長度，水尺高度為18.2m。

3.2沉箱安裝的具體參數(shù)

3.2.1確保倉內(nèi)吃水平衡

因?yàn)槌料涞那昂笾菏菍?duì)稱的，所以要在沉箱的倉內(nèi)壓載平衡水，防止各倉內(nèi)水面高度出現(xiàn)嚴(yán)重偏差的現(xiàn)象，保證倉內(nèi)吃水平衡。

3.2.2計(jì)算臨界吃水深度

本次施工的沉箱總重G=2968t，為了保證在沉箱下水、存放、安裝的過程中不會(huì)出現(xiàn)安全事故，起重船的最低持力設(shè)定為100t，這樣才能滿足施工的基本需要，如果設(shè)H為沉箱臨界吃水深度值，那么通過公式就可以計(jì)算出H的具體值：100+16.8×19.13×1.025×H+（1+0.65）×1.5×0.5×19.13×1.025×2=2968，得出H=8.56m。

3.2.3計(jì)算半潛駁下潛深度

在本次工程中半潛駁型深為4.5m，當(dāng)半潛駁下潛到沉箱吃水深度為8.56m時(shí)就達(dá)到了下潛的臨界值，此時(shí)，半潛駁底與海底面至少保持1.0m的距離。設(shè)半潛駁下潛深度用H1，H1為13.06m（H1=4.5+8.56=13.06），半潛駁下潛的水域深度比下潛深度高1m，為14.06m。

3.3沉箱下沉和上升

本次施工選取半潛駁的運(yùn)輸方式運(yùn)送沉箱，在沉箱壓載下沉的過程中，沉箱內(nèi)部需有一定的壓載量，以保證沉箱處于下沉狀態(tài)，從而保證沉箱的穩(wěn)定性。在進(jìn)行沉箱安裝前期，要詳細(xì)計(jì)算沉箱內(nèi)每個(gè)倉位的加水量、加水速率，然后制定詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案，將設(shè)計(jì)好的方案送監(jiān)理部門審批，審批合格后方可實(shí)施。在利用半潛駁將沉箱運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢煤?，還要設(shè)置200t起重船來進(jìn)行吊裝作業(yè)。半潛駁壓載水艙開始勻速吃水，然后沉箱就開始勻速下潛，此時(shí)向沉箱內(nèi)部注入壓載水，直到沉箱下沉到6.7m的深度時(shí)才能停止注水，當(dāng)半潛駁則繼續(xù)下潛到預(yù)定深度時(shí)，繼續(xù)向沉箱內(nèi)注入壓載水，直到沉箱下沉到8.6m的深度時(shí)停止注水，此時(shí)，起重船增加吊力，而沉箱也離開半潛駁，向預(yù)定的安裝點(diǎn)安放。

3.4沉箱下沉后的施工內(nèi)容

沉箱在下沉到指定位置后就要對(duì)其進(jìn)行安裝工作，沉箱安裝的順序依次為3#泊位與2#泊位拐角的CX1沉箱 3件，2#泊位CX2沉箱13件，3#泊位、4#泊位、5#泊位的沉箱。將沉箱固定在安裝點(diǎn)后，為了保證沉箱在水底的穩(wěn)定性，還要利用潛水泵向沉箱的倉內(nèi)注水。當(dāng)作業(yè)人員觀測(cè)到沉箱注水到與基床坡度一致時(shí)就停止注水作業(yè)。停止注水后還要檢查沉箱是否有移動(dòng)，沉箱的坡度與基床面坡度是否保持一致。在所有條件都滿足要求后，起重船要將沉箱下沉到底，然后再利用潛水泵向沉箱注入水，直到保持沉箱穩(wěn)定即可。為了保證沉箱不受外在因素的影響，還要及時(shí)進(jìn)行沉箱填芯施工。最后還要在沉箱4個(gè)角設(shè)置沉降、位移觀測(cè)點(diǎn)，不間斷地對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)并記錄數(shù)據(jù)。

3.5后方棱體回填

在進(jìn)行后方棱體回填施工時(shí)，需在沉箱穩(wěn)定后才可進(jìn)行后方棱體施工。后方棱體主要作用是減輕土壓力對(duì)碼頭的影響，因此要選擇內(nèi)摩擦角較大的塊石。為了避免潮汐導(dǎo)致后方泥沙流失，需再拋石外側(cè)布置倒濾層，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)倒濾層的厚度為0.7m，倒濾層主要由二片石和級(jí)配碎石構(gòu)成，其中二片石的厚度要控制在0.4m以上，級(jí)配碎石的厚度要控制在0.3m。

4.沉箱安裝后的保證措施

在進(jìn)行沉箱安全前要安排潛水員用刮刀對(duì)沉箱安裝區(qū)域的基床進(jìn)行檢查，確?；矁?nèi)不會(huì)出現(xiàn)淤泥積物，安裝時(shí)要有專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行指揮，確保沉箱底面與基床的坡度保持一致。此外，安裝時(shí)還要加強(qiáng)對(duì)沉箱的保護(hù)，設(shè)置保護(hù)墊塊或靠墊。安裝時(shí)還要對(duì)沉箱下降的速度和深度進(jìn)行嚴(yán)格把控，確保沉箱的臨水線、縫寬都能滿足施工需要；安裝好沉箱后，測(cè)量檢查沉箱的臨水線、相鄰沉箱高差、縫寬等是否都滿足施工要求，如果不滿足，則要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。表1為沉箱安裝允許偏差、檢驗(yàn)數(shù)量和方法。

5.結(jié)束語

綜上所述，在碼頭工程施工過程中，重力式碼頭是一種常用的碼頭結(jié)構(gòu)。文章對(duì)重力式沉箱碼頭施工技術(shù)和沉箱安裝過程中質(zhì)量控制措施進(jìn)行了分析，順利完成了重力式沉箱碼頭施工，取得了良好的施工效果，達(dá)到了預(yù)期要求，值得類似工程借鑒和參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]JTS 204-2008·水運(yùn)工程爆破技術(shù)規(guī)范[S].人民交通出版社，2009.

[2]馬玉臣.重力式碼頭沉箱預(yù)制施工質(zhì)量控制[J].中國水運(yùn)，2011（09）：40-41.