深水基床整平及沉箱安裝施工工藝探討

林志穎 楊成龍

摘 要：文章介紹了國外某碼頭工程后方吹填陸域的擋土墻，總計18個沉箱，利用液壓整平架、浮吊進(jìn)行沉箱基床整平及沉箱安裝的施工過程，總結(jié)概括了在利用液壓整平架、浮吊進(jìn)行沉箱基床整平及沉箱安裝施工過程中的要點(diǎn)及應(yīng)注意的問題，提高了施工效率，滿足了工期及規(guī)范要求，保證了工程建質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：基床整平 沉箱安裝 沉箱安裝

1.工程概況

本工程為泛地中海工程公司以色列阿什杜德港碼頭及防波堤項(xiàng)目，沉箱位于Q28碼頭后方，是碼頭后方吹填陸域的擋土墻，單個沉箱長24.5m，寬14.2m，高17m，其中沉箱底板厚1m，總計18個沉箱，每個沉箱約3500t，沉箱基床長440m，寬20m。由于當(dāng)?shù)厥┕^(qū)域波浪條件惡劣，作業(yè)條件差，而沉箱基床整平及安裝對天氣條件要求極高，作業(yè)窗口少，且冬期季風(fēng)期持續(xù)4個月不能進(jìn)行施工，這樣就造成了沉箱基床整平和安裝工期十分緊張，此外當(dāng)?shù)貪撍畣T沒有沉箱基床整平相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，施工效率低下且達(dá)不到規(guī)范要求，為了滿足工期及規(guī)范要求，該項(xiàng)目采用了液壓整平架、浮吊進(jìn)行基床整平及沉箱安裝的施工方案。

2.沉箱基床整平和安裝施工準(zhǔn)備

根據(jù)沉箱的尺寸和重量，該工程的核心裝備為希臘Spanopoulos公司的液壓整平架，長20.5m，寬9.5m，最大整平水深20m；液壓整平架配套80t機(jī)械制動浮吊，400t開底駁各一艘；沉箱安裝配備一艘1000t左右的浮吊，2臺5t的可移動式卷揚(yáng)機(jī)，8臺40m3/h的潛水泵，2500HP拖輪一艘，交通船一艘，錨艇一艘，各自配備足夠的纜繩和鋼絲繩。

沉箱基床整平及安裝有以下步驟：（1）基床拋石及粗平；（2）安裝整平架精平；（3）沉箱出運(yùn)及安裝。

3.施工工藝

3.1基床拋石及粗平

基床拋石及粗平是施工的第一步。沉箱基床先進(jìn)行疏浚施工，待疏浚完成后針對疏浚后的基槽進(jìn)行多波束測量，然后利用開底駁進(jìn)行定位拋石，拋石前根據(jù)開底駁船型以及測量報告，建立方格網(wǎng)進(jìn)行拋石，在拋石過程中，準(zhǔn)確控制拋石總量。

待拋石完成后，將機(jī)械制動浮吊平行定位于基床上方進(jìn)行粗平，粗平時基床平均頂標(biāo)高控制在設(shè)計頂標(biāo)高以下30cm，結(jié)合實(shí)時的潮位（以色列當(dāng)?shù)爻辈罴s為50cm），計算出粗平頂標(biāo)高水深，并按照計算出的水深在吊車鋼絲繩上做好標(biāo)記。

首個沉箱基床位采用雙GPS對浮吊進(jìn)行建模定位粗平，每次粗平約20m（沿著沉箱長邊方向），粗平結(jié)束后進(jìn)行多波束測量，對高出控制標(biāo)高的區(qū)域進(jìn)行移除，確保粗平區(qū)域標(biāo)高均低于基床設(shè)計頂標(biāo)高，此外嚴(yán)格控制液壓整平架4個支座區(qū)域的碎石標(biāo)高，避免支座處標(biāo)高過低導(dǎo)致整平架安裝之后，支座剩余行程無法滿足液壓整平架調(diào)平工作。

3.2安裝整平架精平

（1）液壓整平架的安裝及調(diào)平

在浮吊上將整平架的4個支座調(diào)至相同的行程，并將注料管調(diào)至整平架中心處，確保整平架起吊時平衡；然后將整平架吊至整平區(qū)域上方，緩緩下放整平架，同時利用4個支座上預(yù)先設(shè)定好長度的浮標(biāo)，先對整平架進(jìn)行定位，并檢查整平架4個支座是否固定穩(wěn)定，以防發(fā)生塌陷，導(dǎo)致無法進(jìn)行整平架調(diào)平工作；最后進(jìn)行整平架精平，分別將注料筒移至整平架4個支座處，利用全站儀或水準(zhǔn)儀測量注料筒頂口標(biāo)高，調(diào)節(jié)液壓支座，將每個支座處注料筒底口標(biāo)高控制在基床設(shè)計頂標(biāo)高。

（2）沉箱基床精平

整平架精平結(jié)束后，整理好相關(guān)的液壓管及起吊纜繩，確保不會影響基床精平。

檢查好各類機(jī)械后，將料斗安裝到注料筒頂部，通過浮吊上的吊車對注料筒補(bǔ)充碎石，在調(diào)節(jié)浮吊上的整平架控制柜移動注料筒，注意注料筒移動過程中，注料筒內(nèi)至少有一半的碎石，當(dāng)注料筒走滿整個整平架區(qū)域后，該區(qū)域整平完成，根據(jù)現(xiàn)場多波束測量結(jié)果，整平后基床的標(biāo)高誤差控制在±3cm。

整平結(jié)束后，在不調(diào)節(jié)液壓支座的情況下，將整平架吊至浮吊上，切忌起吊過程中整平架發(fā)生橫向移動，破壞整平好的基床。

3.3沉箱出運(yùn)及安裝

3.3.1沉箱出運(yùn)

（1）沉箱浮游穩(wěn)定性驗(yàn)算

沉箱出運(yùn)前需計算沉箱浮游穩(wěn)定性，沉箱出運(yùn)主要有下面3類情況，定傾高度均需滿足對應(yīng)要求：短程出運(yùn)，定傾高度m≥0.2m；長距離出運(yùn)，定傾高度m≥0.5m；沉箱內(nèi)填充固體，定傾高度m≥0.4m，此外考慮到本項(xiàng)目航道水深及通航安全，沉箱最大的吃水為11.6m。

加載后定傾高度m=定傾半徑ρ-（重心距離Yo-浮心高度Ya）=1.196-（6.485-5.76）=0.471>0.4m。

因此沉箱加載砂子后，滿足浮游穩(wěn)定性。

（2）沉箱出運(yùn)施工

為確保安全，沉箱出運(yùn)前必須對出運(yùn)航道進(jìn)行水深測量，以便選擇航行路線，避免發(fā)生擱淺。

沉箱出運(yùn)前，將浮吊靠泊在待出運(yùn)的沉箱旁邊，并用纜繩將沉箱與浮吊進(jìn)行固定，然后用水泵對沉箱進(jìn)行排水，排水時根據(jù)艙隔的分布合理布置水泵，根據(jù)計算好的定傾高度和航道水深，控制好沉箱的吃水，并控制漂浮的沉箱平衡，然后連接沉箱與拖輪，將沉箱慢慢拖出堆存區(qū)域，同時解除沉箱與浮吊的連接。

3.3.2沉箱安裝

沉箱出運(yùn)及安裝前需及時通知相關(guān)單位，保證施工時的安全。

將1000t浮吊定位在沉箱安裝區(qū)域，注意布置好浮吊的錨位，以防影響沉箱靠泊；拖輪將沉箱慢慢拖行至浮吊安裝區(qū)域，同時注意將航道范圍內(nèi)的所有錨纜松到海底，保證通航安全，通航時交通船及小型快艇隨時觀察沉箱情況，以防擱淺等狀況發(fā)生；當(dāng)沉箱航行至浮吊旁邊，移動浮吊至沉箱邊，迅速將沉箱四角的纜繩捆綁至浮吊上，穩(wěn)住沉箱，操作過程中合理利用交通船及快艇。

沉箱穩(wěn)定后，緩緩移動浮吊至沉箱區(qū)域，沉箱進(jìn)入預(yù)定安裝區(qū)域時，4個角落各安裝1個進(jìn)水泵、1個出水泵，以便調(diào)整沉箱平衡，利用沉箱上布置好的水泵注水下沉，同時首個沉箱可以利用雙GPS進(jìn)行定位，下沉過程中注意沉箱水平，并控制沉箱在誤差范圍內(nèi)，待沉箱著床后迅速注滿水，保證沉箱穩(wěn)定；后續(xù)沉箱可以根據(jù)已安裝好的沉箱進(jìn)行參照，遠(yuǎn)端利用單GPS定位即可，在上一個沉箱上布置好2臺5t的卷揚(yáng)機(jī)，對沉箱進(jìn)行拖拽，并控制相鄰沉箱之間間隙，同時利用GPS控制好沉箱軸線方向誤差即可，第一個沉箱若超出誤差，可以待第二個沉箱調(diào)整完成后，再調(diào)整第一個沉箱。

3.4沉箱基床整平及沉箱安裝施工過程中注意事項(xiàng)

（1）液壓整平架整平工藝受風(fēng)浪情況影響較大，需在波高<1m的環(huán)境下進(jìn)行施工，遇到大風(fēng)大浪需暫停施工。

（2）沉箱安裝受風(fēng)浪影響較大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)需在最大波高<60cm的環(huán)境下進(jìn)行沉箱出運(yùn)及安裝，出運(yùn)前要定期檢查出運(yùn)航道的水深，并且每次出運(yùn)前觀察好潮位情況，選擇合適的時間進(jìn)行拖航。

（3）沉箱出運(yùn)過程中要及時通知相關(guān)機(jī)構(gòu)及船舶，以防造成不必要的損失。

（4）相鄰沉箱安裝時，盡量避免沉箱之間的碰撞，以防破壞混凝土結(jié)構(gòu)。

（5）安裝完成后，安排潛水員對沉箱基床及沉箱進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)基床與沉箱之間存在空洞應(yīng)及時填補(bǔ)，若沉箱發(fā)生損壞，及時進(jìn)行水下修補(bǔ)。

4.結(jié)束語

綜上所述，得出以下結(jié)論：

（1）采用液壓整平架進(jìn)行沉箱基床整平，大大提高了基床整平的效率和精度，為后續(xù)沉箱安裝的工期和精度控制提供便利。

（2）液壓整平架整平工藝顛覆了國內(nèi)傳統(tǒng)的潛水整平工藝，大大減少了潛水員的使用，進(jìn)而降低了安全風(fēng)險及成本，同時提升了整平精度。

（3）對工程的施工技術(shù)，只要認(rèn)真分析不利因素，針對性地采用合理技術(shù)措施，制定可靠的施工方案、工藝流程，配備相應(yīng)的技術(shù)力量和設(shè)備，工程建設(shè)既能達(dá)到高質(zhì)量又能降低工程造價。

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