岸線長度固定的沉箱精確安裝方法

景春榮 中交四航局二公司

羅錦俊 東莞市濱海灣新區(qū)控股有限公司

1.工程概況

本工程位于東莞市虎門港沙田港區(qū)西大坦作業(yè)區(qū)北端，下游緊鄰已投產(chǎn)的西大坦作業(yè)區(qū)7#、8#泊位，上游緊鄰正在施工的客運碼頭。建設(shè)規(guī)模為2個5萬噸級集裝箱泊位，碼頭岸線長度648m，重力式沉箱結(jié)構(gòu)。沉箱主要尺寸寬×長×高為：14.2（含前趾1.0m）×24.8×17.1m，單件重2454t。共需安裝沉箱21個。設(shè)計最小縫寬為60mm。

根據(jù)上、下游已建碼頭的實測結(jié)果，由于沉箱安裝偏差允許偏差為30mm，而碼頭沉箱安裝后一般都是正偏差，總體岸線長度是會大于設(shè)計岸線長度的，每個沉箱縫寬大出2cm，累計下來，上、下游岸線長度會增加40～50cm。

由于該工程上、下游均為已建碼頭，岸線長度固定，沉箱安裝必須精確安裝每件沉箱，確保沉箱安裝的縫寬均為負偏差，才能滿足要求。

2.沉箱安裝縫寬重新設(shè)計

根據(jù)《水運工程質(zhì)量檢驗評定標準》（JTS257-2008），沉箱安裝允許偏差需符合表1要求。

該工程沉箱高度為17.1m，接縫的最大縫寬允許為136mm，沉箱安裝允許偏差為±30mm。

因此考慮最后一個沉箱需要塞進去安裝，確定本工程最后一個安裝的沉箱為3#沉箱，根據(jù)沉箱預(yù)制的外壁豎向傾斜允許偏差為：

2H/1000

=2＊17.1/1000

=34.2mm

按照安裝方案確定的傾斜量為：50＊17.1/24.85=34.4mm。

最后確定安裝沉箱與2#、4#沉箱預(yù)留安裝縫寬為34.2＊2+34.3=129mm，其余沉箱安裝縫寬為53～54mm。

3.確定安裝方案

沉箱安裝采用常用的沉箱安裝方法，從養(yǎng)生池開始出運安裝，沉箱在養(yǎng)生池出運時選擇高潮出運，出運前對沉箱周邊進行清淤，能用絞吸船清淤位置先用絞吸船清淤，局部位置清不到位用人工潛水清淤，人工清淤過程中同時進行吊裝平臺，安放潛水泵。起重船就位，掛靠卷揚機鋼絲繩，卷揚機鋼絲繩預(yù)留一定長度，清淤完成后開始抽水，抽至沉箱浮力穩(wěn)定計算水位，調(diào)整沉箱平穩(wěn)及卷揚機鋼絲繩長度，開始拖運至基槽安放。

安裝方案的重點為最后一個沉箱的安裝，兩邊沉箱已安裝完成的情況下，最后一個沉箱需維持塞進去的過程平穩(wěn)，沉箱兩邊需平衡塞進去，否則沉箱會卡在半途。因此在靠岸側(cè)臨時便道的位置設(shè)置兩個5t地錨，連接方駁錨具，通過方駁自錨力來拖帶沉箱及定位、安裝，同時在已安裝完成兩個沉箱上安裝手拉葫蘆來對3#沉箱進行微調(diào)達到精確定位，安裝完成后觀察3#沉箱兩側(cè)縫寬，如果縫隙過超出規(guī)范要求，需起浮2#、4#沉箱調(diào)整縫寬，安裝詳見圖2。

4.典型施工發(fā)現(xiàn)的問題及關(guān)鍵工藝調(diào)整

本工程前兩個沉箱安裝進行了典型安裝，典型安裝過程中主要發(fā)現(xiàn)如下問題：

圖1 沉箱平面圖

（1）安裝完成后，沉箱偏差為正偏差，雖然滿足規(guī)范安裝要求，但是誤差累積后，將嚴重影響最后一個沉箱的安裝。

（2）安裝完成后，經(jīng)歷2個潮水后，沉箱有滑移。滑移方向不利于減少縫寬。

通過求解非定常不可壓縮RANS方程，對上海船舶運輸科學研究所的空泡水筒流場進行數(shù)值模擬，探究空泡水筒不同位置處的流場特性，重點分析工作段內(nèi)的流場分布，得到以下結(jié)論：

根據(jù)典型施工發(fā)現(xiàn)的問題，確定調(diào)整關(guān)鍵工藝控制

（1）本工程由于回淤速度快，基床夯實后，盡管進行了重新清淤，也滿足規(guī)范要求的重力密度大于12.6KN/m3的回淤沉積物厚度不大于300mm，但是由于本工程中途停工1年，原基床面重新清淤后，清淤效果不好，常規(guī)的絞吸船清淤的方法已無法徹底清除原拋石基床的沉積淤泥，因此對負責清淤任務(wù)的絞吸船進行了絞刀頭的改造。參照大型絞吸式挖泥船開挖硬土的改造方式，將絞刀頭周圍加焊了3臺高壓水槍，高壓水槍沿絞刀頭均勻布置，絞刀頭外側(cè)增設(shè)鋼筋攔網(wǎng)，防止垃圾吸入絞刀。高壓水槍頭采用直徑100mm鋼管連接船艙的水泵，牢固焊接在絞刀壁上。采用改造之后的絞吸船有效的解決了原基床的沉積淤泥問題，同時加快了回淤淤泥的清理速度和效率。

（2）基床情況是影響沉箱安裝精確的主要因素，根據(jù)現(xiàn)場需求基床在潛水整平前必須滿足夯實后標高和沉箱安裝標高不得大于20cm，且整平施工前基床面不得有流動性查的淤泥回流。整平過程中所用二片石必須進行嚴格控制，不得摻雜碎石和泥土。基床坡度調(diào)整，將基床北側(cè)最后一根鋼軌端頭調(diào)高5cm以用作沉箱安裝后的壓實沉降量。沉箱安裝前對已安裝沉箱的箱腳進行摸底清理，確保兩件沉箱底部在統(tǒng)一標高，基床上不得有超過30cm的流動性淤泥。

由于基床整平頂面允許誤差為細平±50mm，因此造成安裝的沉箱縫寬的離散性，再加上基床整平完成后即安裝沉箱，往往基床整平范圍僅僅比沉箱安裝位置寬2m的富余，造成沉箱安裝遠端較容易下沉，加大了沉箱安裝的縫寬。因此，在基床整平環(huán)節(jié)增加2步措施:

①多整理一個基床位再進行沉箱安裝，即按照10#沉箱時，需至少完成11#沉箱位的基床整平。

②控制基床整平的誤差，使遠離沉箱安裝縫一端基床整平的標高高出近端50mm,在基床縱向形成一個小倒坡，有利于沉箱著底時向已安裝的沉箱偏移。

（4）安裝過程中的控制。沉箱在完成手拉葫蘆安裝和收緊后，根據(jù)測量人員數(shù)據(jù)進行沉箱的坡度調(diào)整，已安裝端標高要稍低另一側(cè)3cm。每個葫蘆配備2個工作人員在沉箱下沉過程中對葫蘆進行收緊，沉箱施工平臺上配備6個工作人員隨時對沉箱注水進行調(diào)整，負責注水閥門以及水泵的開關(guān)。若沉箱在下沉過程中未能通過手拉葫蘆進行調(diào)整時，施工起重船上的卷揚機可配合葫蘆對沉箱進行調(diào)整，確保待安裝沉箱可以緊貼做縫木方進行安裝。

表1 沉箱安裝的允許偏差、檢驗數(shù)量和方法

（5）安裝后的控制。沉箱安裝完成后，一定要潛水員探摸沉箱底部著床情況以及沉箱底部縫寬情況，如果發(fā)現(xiàn)頂部縫寬滿足預(yù)期縫寬，而底部縫寬較大時，需重新上浮，對交接處基床進行重新整平。

圖2 最后沉箱安裝示意圖

5.調(diào)整后安裝效果

安裝方法調(diào)整后，經(jīng)檢查，共21件沉箱，其中12件沉箱一次安裝到位，9件沉箱經(jīng)過重新上浮重新安裝調(diào)整了縫寬，最后一件沉箱安裝前，左右兩邊預(yù)留縫寬和為21cm，順利完成了安裝。全部縫寬經(jīng)測量滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

6.結(jié)論

（1）清淤要徹底，基床淤泥過多，易引起已安裝完的沉箱發(fā)生位移。

（2）基床整平時需在未安裝沉箱側(cè)抬高5cm，形成一個小倒坡。

（3）不能一次安裝到位的沉箱，利用后一個安裝的沉箱采用硬木加塞的辦法重新上浮調(diào)整。

（4）最后一個沉箱安裝縫寬要重新設(shè)計，不得小于沉箱預(yù)制時可能產(chǎn)生的偏差并加上合理縫寬（每邊不得小于10cm)。

（5）沉箱安裝完成后,除了測量頂部縫寬外，還需潛水員復(fù)核底部縫寬，偏差較大時也需及時調(diào)整。

7.結(jié)語

隨著國內(nèi)碼頭岸線利用越來越緊張，碼頭之間岸線利用更充分，利用兩個水工建筑物之間的岸線長度進行碼頭建設(shè)的項目越來越多，以往的沉箱安裝施工工藝，沉箱接縫寬度安裝后一般為正偏差，最終的碼頭總長度累積起來是變長的，岸線長度固定后，每個沉箱的縫寬基本固定，對沉箱安裝的精度要求提高。沉箱安裝不但跟安裝過程中的控制措施有關(guān)，基床施工質(zhì)量尤為關(guān)鍵。本文主要總結(jié)了在沉箱精確安裝過程中的施工經(jīng)驗及控制要點，供需要沉箱安裝精度較高的類似項目參考。