重力式碼頭施工中的沉箱安裝施工技術(shù)

賀仲春

摘 要：以某碼頭工程為研究對(duì)象，分析工程施工的重難點(diǎn)，重點(diǎn)研究了重力式碼頭施工中的沉箱安裝施工技術(shù)，為今后碼頭施工工程的安裝、操作、工藝流程以及質(zhì)量的控制等積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步提高在實(shí)踐中的技術(shù)。

關(guān)鍵詞：沉箱安裝 船組定位 觀測

1.工程概況

某集裝箱碼頭工程碼頭結(jié)構(gòu)為沉箱重力式結(jié)構(gòu)，第一期設(shè)計(jì)3個(gè)15萬t級(jí)集裝箱碼頭泊位，碼頭岸線總長為1000m，共需出運(yùn)安裝沉箱53件，其中CX1沉箱48件，CX2沉箱5件。

由于首件安裝的沉箱沒有合適參照物，無法進(jìn)行精確定位，第二件沉箱以首件沉箱為參照可以進(jìn)行精確定位，故本次典型施工為前兩件安裝的沉箱CX1型，重量約2698t。

2.工程重難點(diǎn)

（1）原材料需要量較大，運(yùn)輸較困難；

（2）施工時(shí)間短，嚴(yán)格把關(guān)每個(gè)施工細(xì)節(jié)；

（3）難控制工作的交界處以及基床回淤；

（4）施工在6～9月份難度較大，安全風(fēng)險(xiǎn)增加；

（5）在施工過程中，對(duì)施工技術(shù)的要求較高；

（6）施工位置較小，在作業(yè)時(shí)易產(chǎn)生事故；

（7）預(yù)防波堤不穩(wěn)定，對(duì)施工造成影響；

（8）進(jìn)行基槽工作時(shí)，自然條件惡劣；

（9）對(duì)于混凝材料的溫度要求苛刻；

（10）碼頭工程項(xiàng)目的驗(yàn)收要求嚴(yán)，對(duì)各項(xiàng)工作的技術(shù)要求較高。

3.沉箱安裝施工技術(shù)

3.1沉箱上駁

“沉箱經(jīng)過縱移至堆存區(qū)→橫移至出運(yùn)通道→縱移到出運(yùn)碼頭前沿”的過程不做贅述，在移至斜坡道時(shí)，需注意控制前后氣囊壓力大小來調(diào)整高差，確保沉箱前后高度保持一致。

陸上牽引系統(tǒng)將沉箱出運(yùn)到出運(yùn)碼頭前沿并停穩(wěn)后，觀測一下沉箱與浮船塢各自中心線是否對(duì)齊，如未對(duì)齊，應(yīng)通過絞、松半潛駁錨纜，使半潛駁左右移動(dòng)，使之與沉箱對(duì)齊，偏差≤0.2m，并將半潛駁系岸錨纜收緊，牢牢固定半潛駁。

3.2下潛區(qū)及船組定位

（1）半潛駁托運(yùn)

沉箱經(jīng)預(yù)制場出運(yùn)碼頭上駁后由半潛駁拖運(yùn)至下潛坑位置。

出運(yùn)碼頭距離下潛區(qū)直線距離約300m，半潛駁脫離搭接后，解開半潛駁船艏系岸錨纜，收絞后錨纜，使半潛駁離開出運(yùn)碼頭約60m后，“粵工錨8”和拖輪“粵工拖37”就位，配合半潛駁拋錨，通過絞纜移至下潛區(qū)。

（2）船組定位

綜合現(xiàn)場的水流及風(fēng)向等水文條件考慮，沉箱垂直于基床出塢，有利于現(xiàn)場船機(jī)及構(gòu)件的安全?！榜g52”及“湛江號(hào)”浮船塢拋錨均采用“八”字錨定位。

3.3半潛駁下潛

經(jīng)過計(jì)算，CX1型浮游穩(wěn)定狀態(tài)沉箱外表吃水為11.83m，需向倉格內(nèi)灌入壓載水，前排1～4倉格需壓載海水2.4m，中排5～8倉格需壓載海水3.4m，后排9～12倉格需壓載海水4.1m，共需壓載海水563t。

沉箱出運(yùn)前，用油漆在倉格內(nèi)墻壁上標(biāo)畫壓載水刻度線，灌水時(shí)，人在墻頂操作平臺(tái)上控制壓載水量。

確認(rèn)進(jìn)水孔密封情況良好，半潛駁繼續(xù)灌水下潛，當(dāng)沉箱吃水至9m時(shí)，再次檢查固定沉箱的4根后溜纜繩是否收緊。

半潛駁繼續(xù)灌水下潛，沉箱外表吃水達(dá)到11.83m后，沉箱處于懸浮狀態(tài)，當(dāng)沉箱剛懸浮時(shí)，沉箱可能會(huì)出現(xiàn)傾斜情況，操作人員要時(shí)刻密切留意沉箱動(dòng)態(tài)，并及時(shí)調(diào)整沉箱倉格水位，保證沉箱浮游穩(wěn)定。

半潛駁繼續(xù)下潛，使沉箱底板脫離支撐枕木40cm時(shí)，半潛駁停止下潛，此時(shí)沉箱具備出塢條件。

3.4沉箱出塢

沉箱浮游穩(wěn)定后，啟動(dòng)方駁上的兩臺(tái)牽引錨機(jī)，緩慢收絞纜1#、2#牽引纜繩，牽引沉箱出塢，同步放松1#、2#后溜纜繩。當(dāng)沉箱末端離開半潛駁一定距離（約30m）后，解除1#、2#后溜纜，并重新布置捆綁纜繩，使沉箱靠到方駁船舷，并收緊捆綁纜繩。

沉箱出塢工作后，半潛駁進(jìn)行排水上浮，起錨返回出運(yùn)碼頭，進(jìn)行下一個(gè)沉箱運(yùn)輸。方駁帶著捆綁好的沉箱慢慢絞錨移向安裝位置進(jìn)行安裝。

沉箱出駁時(shí)，選擇順流出駁，在流水的作用下，沉箱出駁更加順利，減少駁船牽引受力。

3.5沉箱定位安裝

（1）首件沉箱安裝

沉箱靠駁穩(wěn)定后，駁船通過絞纜移位到待安裝的基床上。計(jì)劃采用丁字型安裝方式，駁船從半潛駁船頭移位至安裝基床的過程中需要轉(zhuǎn)向90°，首件沉箱安裝時(shí)駁船左前錨距離碼頭后方回填砂區(qū)域較近，不適合水下拋錨，需提前在出運(yùn)碼頭西側(cè)岸邊布置一個(gè)地錨，在后續(xù)沉箱安裝時(shí)刻，直接在沉箱后方水域拋錨，沉箱安裝時(shí)駁船錨位布置圖見圖1。

沉箱頂標(biāo)高為+1.5m，因此沉箱安裝定位需要選擇潮位在+1.5m以下時(shí)方能進(jìn)行安裝。安裝過程需約1～3h，則需根據(jù)實(shí)際潮水位合理安排安裝時(shí)間。

沉箱粗定位到基床上時(shí)，打開水閥口，沉箱隔艙灌水下沉，各個(gè)閥門的開和關(guān)要盡量做到同步。在壓載過程中，各隔倉灌水需均衡壓載。至沉箱底板離基床面距離為100cm時(shí)，關(guān)閉各個(gè)進(jìn)水閥門，使用沉箱上掛的水泵對(duì)沉箱進(jìn)行四角調(diào)平，再用GPS對(duì)沉箱的位置進(jìn)行粗定位，如其實(shí)際位置與預(yù)定安裝位置的偏差<50cm，可用水泵給沉箱內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行灌水，直至沉箱底面離基床頂面大約20cm時(shí)停止，這時(shí)拉好安裝使用的纜繩及葫蘆，通過GPS進(jìn)行精確定位，測量控制來進(jìn)行沉箱安裝。

鑒于第一件沉箱安裝時(shí)，沉箱很難精確安裝到設(shè)計(jì)基床上，通常需在安裝第二件沉箱后再調(diào)整第一件沉箱。存放第一件沉箱時(shí)，第一件沉箱在原設(shè)計(jì)的位置往碼頭西側(cè)方向平移30cm，預(yù)留出第二件沉箱的設(shè)計(jì)位置。

由于基床前后沿有0.3%的倒坡，沉箱前后墻略向后傾斜，墻頂后傾量為58mm，故沉箱安裝前墻頂控制線距離碼頭前沿線558mm。安裝著床前的定位，如果沉箱處于垂直狀態(tài)，則按沉箱前墻面距離碼頭前沿線500mm控制，沉箱著床后，在基床倒坡的作用下，沉箱后傾，自然達(dá)到558mmm的距離；若沉箱不垂直，可通過調(diào)整壓載水，使之處于垂直狀態(tài)，如果難以通過壓載水調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)的垂直度，則監(jiān)測實(shí)際的垂直度，計(jì)算前墻面距離碼頭前沿線的距離，并按此距離定位沉箱安裝。

（2）第二件沉箱安裝

首件沉箱安裝由于沒有可靠的參照物，難以精確安裝到位，采取定位駁定位的辦法先粗安裝，然后依托第一個(gè)粗安裝的沉箱作依靠，精確安裝第二個(gè)沉箱。若第一個(gè)安裝的沉箱精度不達(dá)標(biāo)，需將第一個(gè)粗安裝的沉箱箱內(nèi)排水，使之起浮，然后以第2件精確安裝好的沉箱作依靠進(jìn)行精確安裝。第一個(gè)粗安裝的沉箱不能占用第二個(gè)待安裝的沉箱的理論位置。

首件沉箱粗定位安裝以后，進(jìn)行第二件沉箱的精確定位安裝。第二件沉箱上駁、下潛、出塢過程與首件沉箱一致，定位安裝時(shí)根據(jù)首件沉箱安裝完成后的測量數(shù)據(jù)得出兩件沉箱頂部的間距，利用木方在首件沉箱頂部設(shè)置一道安裝邊線，第二件沉箱以木方邊線為依據(jù)進(jìn)行精確定位安裝。

沉箱安裝完成后需經(jīng)過兩個(gè)低潮位后觀察沉箱穩(wěn)定性，如果出現(xiàn)位置偏差，需要將沉箱上浮重新定位安裝，如果沉箱穩(wěn)定，則在沉箱頂布置警示燈和警示旗，典型施工結(jié)束。

4.結(jié)束語

綜上所訴，通過實(shí)踐測驗(yàn)，在此次工程建設(shè)過程中，針對(duì)沉箱做出了精密的定位，確保在沉箱加水下沉的過程中具體的地理位置不會(huì)出現(xiàn)偏差。每當(dāng)沉箱到達(dá)指定的基床底部后會(huì)發(fā)生3～5cm的偏離，一般向岸邊一側(cè)進(jìn)行偏離，在經(jīng)過潮水的作用后，沉箱又一次向著岸邊靠攏2～5cm不等，經(jīng)過兩次的偏離，沉箱底部將會(huì)比原本設(shè)定的位置向岸邊一側(cè)靠攏5cm左右。這就要求在進(jìn)行安裝沉箱時(shí)比原來設(shè)定的位置向里側(cè)多偏離5cm左右，這樣既可以保證沉箱的順利安裝，還可以保證沉箱的質(zhì)量安全。綜合以上具體實(shí)施方案，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和不足，制定合理完善的沉箱安裝措施，從根本上保證沉箱安裝的安全性和可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐澤禧.重力式碼頭沉箱安裝施工技術(shù)與問題的研究[J].中國水運(yùn)（下半月），2014（08）： 294-295.

[2]范豐東.重力式碼頭沉箱安裝施工技術(shù)[J].水運(yùn)工程，2006（03）：85-86+92.

[3]范俊.重力式碼頭大型沉箱安裝施工技術(shù)分析[J].珠江水運(yùn)，2017（08）：41-42.