關(guān)于某碼頭4#泊位沉箱受損修復(fù)設(shè)計(jì)方案研究

潘澤彬

摘 要：碼頭沉箱是碼頭結(jié)構(gòu)的重要組成部分，是影響碼頭結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與安全的關(guān)鍵，但在實(shí)際的沉箱結(jié)構(gòu)應(yīng)用中，沉箱結(jié)構(gòu)容易受到一些因素的影響，造成沉箱結(jié)構(gòu)受損，進(jìn)而影響碼頭的安全與功能。故此，文章以某碼頭4#泊位沉箱受損為例，對(duì)具體修復(fù)設(shè)計(jì)方案展開(kāi)研究，旨在完成對(duì)4#泊位沉箱受損的處理，保障碼頭的功能與安全，并為同類工程提供參考。

關(guān)鍵詞：碼頭 4#泊位 沉箱受損 修復(fù)設(shè)計(jì)方案

重力式沉箱結(jié)構(gòu)是當(dāng)前碼頭施工的重要形式，是影響碼頭功能性與安全的關(guān)鍵。沉箱結(jié)構(gòu)容易受到病害及船舶撞擊等影響，導(dǎo)致沉箱受損，直接影響沉箱的功能性?；诖耍疚囊阅骋痪唧w的碼頭為例，分析4#泊位沉箱受損展開(kāi)研究，結(jié)合有效檢測(cè)，分析具體受損情況，再對(duì)具體修復(fù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析，詳細(xì)內(nèi)容如下。

1.碼頭概況

某碼頭#4 泊位碼頭結(jié)構(gòu)采用重力式沉箱結(jié)構(gòu)，沉箱底寬13.0m其中前趾寬1m，沿泊位長(zhǎng)度方向長(zhǎng)19.18m，高18.8m。沉箱前壁厚38cm，后壁厚35cm，橫隔板厚20cm，底板厚65cm，單個(gè)沉箱重2205.9噸。沉箱混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40。碼頭結(jié)構(gòu)持力層為中粗砂層，局部采用埋藏較深的粉細(xì)砂層為持力層?；坶_(kāi)挖深度為-20m～-26m，基槽開(kāi)挖邊坡為1：2?；岔敇?biāo)高為-15.1m，采用10～100kg塊石爆夯夯實(shí)。沉箱箱內(nèi)回填砂，其中前格倉(cāng)回填至-4.0m，中格倉(cāng)回填至0.0m，后格倉(cāng)回填至沉箱頂，沉箱上現(xiàn)澆胸墻。沉箱后回填拋石棱體至-7.1m，棱體上回填中粗砂（含泥量≤5%）并振沖密實(shí)。某日輪靠泊4#泊位時(shí)，由于船速過(guò)快，最終船艏左側(cè)部位及其下部區(qū)塊撞向4#泊位的68#系纜樁附近沉箱結(jié)構(gòu)段，造成碼頭局部受損。

2.沉箱受損檢測(cè)分析

（1）對(duì)系船柱 67#～69#結(jié)構(gòu)段水上部分主要構(gòu)件進(jìn)行檢查檢查結(jié)果如下： ①碼頭面層未見(jiàn)明顯開(kāi)裂及混凝土破損現(xiàn)象； ②胸墻水上部分未見(jiàn)擦痕、裂縫及破損； ③相鄰結(jié)構(gòu)縫未見(jiàn)有明顯錯(cuò)位現(xiàn)象。

（2）碼頭受撞結(jié)構(gòu)段水下構(gòu)件外觀檢查。①受損沉箱迎水面隔墻病害情況，前格倉(cāng)存在嚴(yán)重的空洞區(qū)域，空洞區(qū)域范圍內(nèi)鋼筋已斷裂，且靠近上部破損區(qū)域內(nèi)鋼筋端頭往內(nèi)側(cè)彎曲、下部破損區(qū)域內(nèi)鋼筋斷頭往外側(cè)彎曲。②受損沉箱前格倉(cāng)內(nèi)隔墻病害情況，前格倉(cāng)之間的隔墻存在明顯的空洞，范圍約為2.4m×1.0m（長(zhǎng)×高）；該隔墻其余部位存在不同程度的混凝土破損及嚴(yán)重開(kāi)裂現(xiàn)象。前格倉(cāng)之間的隔墻內(nèi)倒角處存在明顯的開(kāi)裂現(xiàn)象，一直往格倉(cāng)回填砂向下延伸。倉(cāng)內(nèi)回填砂有局部泄漏，泄漏高度在0.4～1.5m 左右。

（3）碼頭受撞結(jié)構(gòu)段沉箱間隙與錯(cuò)位檢測(cè)。①沉箱間結(jié)構(gòu)縫縫寬實(shí)測(cè)，未見(jiàn)明顯變位；②未見(jiàn)明顯錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象。

（4）碼頭受撞結(jié)構(gòu)段沉箱與胸墻交界處病害檢查。沉箱與胸墻交界處完全被海生物覆蓋，無(wú)法檢查是否存在開(kāi)裂現(xiàn)象，但不排除存在開(kāi)裂的可能。

（5）碼頭受撞結(jié)構(gòu)段基床與基礎(chǔ)掏空情況檢查。沉箱與基床結(jié)合部正常，未見(jiàn)沖刷掏空現(xiàn)象。

3.該碼頭4#泊位沉箱受損修復(fù)設(shè)計(jì)方案

3.1方案確定過(guò)程

經(jīng)咨詢專家和修復(fù)方案研究，確定了受損沉箱前后兩排倉(cāng)格內(nèi)灌注混凝土，沉箱后方采用高壓旋噴樁進(jìn)行加固處理為最終修復(fù)方案。且方案經(jīng)過(guò)技術(shù)審查意見(jiàn)進(jìn)行修改終為在沉箱前壁臨水面進(jìn)行水下植筋并進(jìn)行前后兩排格倉(cāng)內(nèi)混凝土灌注，從而形成整體，沉箱后方回填砂通過(guò)高壓旋噴樁進(jìn)行加固，有效降低基床應(yīng)力。

3.2設(shè)計(jì)方案

3.2.1 受損沉箱修復(fù)

根據(jù)檢測(cè)評(píng)估報(bào)告中提供的沉箱受損情況及沉箱損害分析后，通過(guò)在沉箱前壁臨水面進(jìn)行水下植筋，設(shè)置鋼筋網(wǎng)片，現(xiàn)澆混凝土墻；抽取受損沉箱倉(cāng)格內(nèi)回填砂，再在倉(cāng)格內(nèi)灌注混凝土；由于沉箱內(nèi)灌注混凝土，沉箱內(nèi)回填料自重加大，導(dǎo)致碼頭基床頂面和底面應(yīng)力加大，因此，沉箱后側(cè)回填砂需進(jìn)行高壓旋噴樁加固，以提高墻后土體參數(shù)，從而降低墻后主動(dòng)土壓力作用，進(jìn)而降低基床頂面和底面應(yīng)力。通過(guò)對(duì)沉箱穩(wěn)定的計(jì)算分析，在進(jìn)行沉箱倉(cāng)格回填砂抽取時(shí)，原則上不能超過(guò) 3 個(gè)倉(cāng)格同時(shí)抽取，此外，施工單位在施工過(guò)程中應(yīng)采取相應(yīng)的措施控制相鄰倉(cāng)格間的水頭差過(guò)大，詳細(xì)如下。

（1）應(yīng)先全面清理受撞沉箱臨水面附著物，清除破損混凝土及鋼筋。

（2）在沉箱前壁臨水面進(jìn)行水下植筋，設(shè)置鋼筋網(wǎng)片。要求為：①水下鉆孔：鉆孔密度為植筋孔上下間距 400mm?？咨?220mm，孔徑 28mm。鉆孔過(guò)程需避開(kāi)原沉箱鋼筋。②水下植筋：清孔并注入植筋膠后，立即植入22mm 的HRB400級(jí)熱軋帶肋鋼筋a，每根鋼筋長(zhǎng)度525mm，其中鋼筋彎起部分需向上彎起。鋼筋的混凝土保護(hù)層最小厚度為 70mm。植筋施工完畢后 24 小時(shí)之內(nèi)嚴(yán)禁有任何擾動(dòng)，以保證植筋膠的正常固化。③植筋膠固化達(dá)到強(qiáng)度后，才可進(jìn)行水下鋼筋綁扎。

（3）在沉箱前壁臨水面增加 25cm 厚混凝土墻身，范圍為17.88m*15.6m（長(zhǎng)×高），設(shè)置鋼模板，前壁臨水面混凝土墻與破損倉(cāng)格內(nèi)混凝土應(yīng)澆筑成一個(gè)整體。要求：水下安裝模板：水下鋼筋綁扎完成后，進(jìn)行模板安裝，并進(jìn)行水下混凝土灌注。安裝模板時(shí)，模板要有足夠的強(qiáng)度和剛度，保證施工過(guò)程中不發(fā)生較大的變位。此外，模板拆除時(shí)，應(yīng)該考慮模板固定拉桿切除后的防腐，建議模板的拉桿應(yīng)采用不銹鋼材質(zhì)，切除后，需用混凝土對(duì)切除部位進(jìn)行包封。

（4）對(duì)倉(cāng)格內(nèi)回填砂先進(jìn)行回填砂清理，原則是采取逐個(gè)倉(cāng)格清理，再逐個(gè)灌注混凝土，處理順序依次為：5#，2#，6#，1#，7#，3#和4#同時(shí)抽。

（5）3#、4#受損倉(cāng)格進(jìn)行倉(cāng)內(nèi)水下不分散混凝土灌注，混凝土等級(jí)為 C30， 5#，2#，6#，1#，7#倉(cāng)格灌注 C40 水下自密實(shí)混凝土灌注。在進(jìn)行沉箱格倉(cāng)內(nèi)混凝土進(jìn)行灌注時(shí)，應(yīng)進(jìn)行分層灌筑，分層厚度不超過(guò)1.5m。

（6）拆除原有高強(qiáng)聯(lián)鎖塊路面及其下穩(wěn)定層和級(jí)配碎石，并采用雙管法對(duì)后方回填砂進(jìn)行高壓旋噴樁加固，在進(jìn)行高壓旋噴樁施工時(shí)，旋噴樁施工順序應(yīng)為從海側(cè)向陸側(cè)進(jìn)行施工。

3.2.2受損系船柱修復(fù)

柱及塊體損壞嚴(yán)重，系船柱底座混凝土已完全破損，系船柱底座混凝土已完全破損，且系船柱變形、脫開(kāi)，需要鑿除該部分胸墻混凝土，鑿除范圍為 2.5m×1.6m×1.2m，再重新更換系船柱（1000k N）并預(yù)埋系船柱螺栓、綁扎鋼筋，再重新澆筑混凝土。

本文結(jié)合某碼頭4#泊位沉箱受損修復(fù)設(shè)計(jì)方案，現(xiàn)研究具體碼頭情況，分析沉箱受損檢測(cè)，再對(duì)具體的4#沉箱受損修復(fù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究分析，從而有效完成對(duì)沉箱受損的處理，保障碼頭的功能性與安全性。

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