重力式沉箱碼頭中沉箱安裝施工及質(zhì)量控制分析

李峰楠 張偉豪

摘 要：重力式沉箱碼頭是碼頭工程建設過程中經(jīng)常使用的一種結(jié)構，具有良好的結(jié)構整體性、抗震性等優(yōu)點。本文結(jié)合實際案例，從重力式沉箱碼頭出塢、沉箱安裝兩個方面對沉箱安裝施工進行了分析和探討，并對施工過程中質(zhì)量控制措施進行了探討，順利完成了沉箱安裝施工，值得類似工程借鑒和參考。

關鍵詞：沉箱出塢 沉箱安裝 沉降位移

1.工程概況

某工程碼頭采用重力式沉箱碼頭結(jié)構，碼頭總長度為1200m，單個沉箱的重量為2976t，一共有67件沉箱。沉箱在預制場進行預制，驗收達標后利用浮船塢將其運輸?shù)桨惭b區(qū)。在施工現(xiàn)場對浮船塢進行定位，然后使沉箱浮出后將其從浮船塢拖出，然后結(jié)合施工現(xiàn)場的具體情況進行沉箱的安裝施工。本文重點分析重力式沉箱碼頭的沉箱安裝技術進行分析和探討。

2.重力式沉箱碼頭按照施工工藝

施工準備→沉箱運輸→沉箱出塢→沉箱安裝和養(yǎng)生。

2.1沉箱出塢

根據(jù)工程需要，沉箱安裝將采用3500t浮船塢“四航華南”號。本工程港池底標高為-18.5m能滿足下潛坑要求，沉箱由浮船塢運載到施工現(xiàn)場，首件沉箱因安裝工藝需要采用方駁上的卷揚機牽引出塢。第二件開始采用拖輪拖帶出塢。浮船塢由測量船引導進入下潛坑后，測量人員上浮船塢，然后通過GPS進行浮船塢定位，并利用水砣對下潛坑實際水深進行測量。

通過計算浮游的穩(wěn)定性發(fā)現(xiàn)，沉箱浮運時沉箱的支墊高度值為0.3m，沉箱吃水深度值為12。3m，塢型深度值為4.6m。為了確保沉箱順利從船塢出浮，在沉箱起浮時要將水深余量保持在0.5m左右。下潛坑水的深度要超過17.7m，起浮時潮位下潛區(qū)最高潮位水深要在18m以上。

分別在沉箱兩側(cè)壁距離沉箱底面15.1m的位置布置兩個直徑為46mm的預留孔作為沉箱出塢、拖運的連接孔，下潛沉箱之前，需要使用吊機將加工好的鋼筋爬梯到拉桿孔所在的位置。做好準備工作后，且下潛區(qū)潮位達到下潛要求后可以安排下潛。在浮船塢下潛時，指揮人員要時刻關注船塢下潛的實際情況，了解沉箱吃水的深度。沉箱吃水深度超過5m后，開啟注水閥向倉中注水。當后倉注水深度在2m左右、中倉注水深度在2m左右，前艙注水深度在2.1m左右是將注水閥門關閉，然后對壓倉水深進行測量，并根據(jù)水深情況以及計算要求對壓倉水深進行確定。

在沉箱的吃水深度達到了11.8m時，基本已經(jīng)達到了起浮的臨界條件，此時安排沉降吃水監(jiān)測人員進行調(diào)度，下達調(diào)度指令后，暫停浮船塢的下潛。木船上的施工員組織工人將方駁卷揚機鋼絲繩和沉箱鋼絲繩連接。在鋼絲繩連接和壓倉注水工作完成后，即可安排吊機連接沉箱頂和船塢頂?shù)蹼x工作棧橋。

繼續(xù)下潛浮船塢，在沉箱起浮時，將卷揚機啟動，使鋼絲繩可保持在一個微受力狀態(tài)，在這一過程中，安排工作人員查看沉箱是否出現(xiàn)了傾斜，然后根據(jù)具體的情況進行注水調(diào)節(jié)，確保沉箱處于平衡的狀態(tài)下。

沉箱赤水深度達到設計要求后立即安排操作員啟動卷揚機上的牽引鋼絲繩，然后慢慢的從浮船塢中拖出沉箱。此外，需要根據(jù)沉箱移動速度調(diào)整遛尾纜繩的松緊程度，確保沉箱可以從浮船塢緩慢、均勻的出浮。沉箱剛從浮船塢中出來時，要先暫時停止牽引，并將前部遛尾的兩根纜繩解開，并繼續(xù)保持后面的兩根纜繩進行遛尾，檢查沉箱的平衡狀態(tài)以及沉箱壓倉水深，保證其達到穩(wěn)定后將卷揚機再次啟動，然后緩慢的從下潛坑中將沉箱勻速拖出，并靠在方駁邊。沉箱出塢示意圖如圖1所示。

2.2沉箱安裝

2.2.1安裝第一件沉箱

在安裝第一件沉箱時，由于四周缺乏輔助物和參考物。因此，只對其進行粗裝，為后續(xù)的精細化安裝創(chuàng)造條件。

在第一件沉箱安裝地點附近開挖一個下潛坑，浮船塢進入下潛坑拋錨時盡量把錨拋遠，讓浮船塢可移到安裝地點。浮船塢下潛、沉箱出塢后，需要根據(jù)設計的沉箱穩(wěn)定性要求，分別向各沉箱倉格中進行加水，確保沉箱處于穩(wěn)定、平衡的狀態(tài)下。同時浮船塢起浮，當浮船塢甲板面露出水面，從塢口兩邊纜樁處各引1φ40mm拖纜將沉箱捆綁在塢口（塢口處設有橡膠護舷可隔開起防撞作用），然后操縱浮船塢上各錨機，分析將沉箱移動到設計的安裝位置，然后向沉箱各個格倉中加入水，使其在下沉過程中可保持平衡。由于第一件沉箱為粗安裝，所以需要再安裝好第二個沉箱后，重新進行起浮安裝。

2.2.2安裝第二個以后的沉箱

在已安沉箱上安裝鋼架平臺，與沉箱2個格倉孔尺寸相吻合，放置于沉箱前后兩個倉格上用螺栓固定。上部配置了電箱電源、鋼絲繩倒向滾筒以及兩臺5t卷揚機，并將其作為人工操作平臺。在潮位出現(xiàn)退潮時才可以安裝沉箱，在進行沉箱安裝之前，需要先將鋼架平臺卷揚機上的鋼絲繩松出一定的長度，然后在實際安裝時，使用卷揚機拖動沉箱至設計位置，然后將水泵和加水閥啟動。

將水加入到沉箱中，使其可穩(wěn)定下沉，沉箱下沉到設計的高度以后，在已安裝好的沉箱和待安裝沉箱接縫位置掛上10t手拉葫蘆，手拉葫蘆為4個。然后根據(jù)要求布置用于調(diào)整縫隙的模板或木枋。繼續(xù)將沉箱下沉到箱底和基床面1m左右的位置時，暫停加水，然后沉箱4個角點對上游和下游的高度差進行測量，然后進行調(diào)平。

初步對沉沉箱進行定位以后向沉箱中繼續(xù)加入水，在沉箱底面和基床面之間的間隔距離控制在0.3～0.5m時，安排測量人員對四角偏位和沉陷標高進行測量，然后結(jié)合測量結(jié)果。使用注水或抽水的方式調(diào)整沉箱，保證上游標高值相同。利用卷揚機和手拉葫蘆調(diào)整沉箱之間木板的厚度，并對沉箱之間的接縫、錯牙、偏位等情況進行調(diào)整，保證其可以達到規(guī)范要求。經(jīng)過調(diào)整后，需要再沉箱中注入水，然后觀察和調(diào)整沉箱的下沉情況，保證沉箱可以穩(wěn)定落至基床面上，當沉箱下落到基床后，持續(xù)將水注入到沉箱中，并觀察沉箱動態(tài)，結(jié)合觀測結(jié)果調(diào)整各倉注水的速度。防止沉箱注水時出現(xiàn)偏位的情況，沉箱中水注入到沉箱墻預留的連通孔后，測量沉箱偏位情況，在其滿足設計規(guī)范值后，需要向沉箱中加入水，水位要和潮水水位保持一致，此時沉箱安裝作業(yè)完成。

3.沉箱安裝質(zhì)量控制措施

3.1安裝前質(zhì)量控制措施

在進行沉箱安裝前，要對船機進行合理的組織和分工，使基床拋石施工、基床爆夯施工、基床整平施工、沉箱安裝施工可更好地銜接起來，縮短工序交接時間，保證工程質(zhì)量。安排專人檢測拋填石料的質(zhì)量，保證其可達到規(guī)范要求。

3.2控制安裝過程施工質(zhì)量

在進行安裝作業(yè)前，需查看基床整平面是否存在障礙物，如果有要立即清除，要結(jié)合預制尺寸的誤差情況，確定縫寬控制值。在沉箱系泊到已安裝好的沉箱邊時，布置橡膠球以防撞。在沉箱坐落到基床前，需對壓倉水進行調(diào)整，使基床和沉箱底面吻合。此外，還要考慮水流的影響，施工時安排專人進行監(jiān)控，并根據(jù)實際情況對水位差進行控制，確保箱體的平衡性。

3.3沉降位移觀測及分析

沉箱安裝好后，在經(jīng)過一次潮汐后，要對沉陷的位置進行復測，達到要求后即認為沉箱安裝好，否則需重新將沉箱吊起進行安裝。如果沉箱安裝達到質(zhì)量要求，即可填入填料，在填料回填時，要加強觀測頻率，并認真填寫觀測記錄表，若發(fā)現(xiàn)有異常情況出現(xiàn)，要分析出現(xiàn)的原因，并提出應對措施。

4.結(jié)束語

綜上所述，文章以實際工程為例，對重力式沉箱碼頭施工過程中沉箱安裝施工以及沉箱安裝過程中施工質(zhì)量的控制措施進行了分析和探討，順利完成了沉箱按照施工，取得了良好的施工效果，值得類似工程借鑒和參考。

參考文獻：

[1]JTS 167-2-2009.重力式碼頭設計與施工規(guī)范[S].人民交通出版社，2009.

[2]張建豐.重力式碼頭沉箱安裝的施工技術[J].珠江水運，2015（11）：82-83.