重力式碼頭基槽施工和沉箱安裝質(zhì)量控制要點分析

顏曉宇

摘 要：重力式沉箱碼頭在我國水運工程中廣泛運用，工藝技術(shù)成熟、整體穩(wěn)定性高。它主要是靠沉箱結(jié)構(gòu)自身和上部結(jié)構(gòu)的重量來抵抗滑動和傾覆，對結(jié)構(gòu)的基礎施工有較高的要求。重力式碼頭基槽施工和沉箱安裝是重力式碼頭工程的施工重點，如何在大尺寸沉箱施工中控制好基槽作業(yè)和沉箱安裝的施工質(zhì)量，尤其是在沿海地區(qū)復雜地質(zhì)和海況條件下做好各個工序的質(zhì)量管控，是每個水運工程施工人員常常思考的問題。為了更好地管控工程質(zhì)量，針對復雜地質(zhì)條件下的基槽施工和大型沉箱安裝過程中的重要質(zhì)量控制要點進行分析總結(jié)，希望能夠?qū)︻愃频墓こ探ㄔO提供參考性建議。

關(guān)鍵詞：基槽施工;沉箱安裝;質(zhì)量控制;分析

中圖分類號：U65 ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2020）08-0071-03

1工程概況

本工程位于南方某港區(qū)。擬建3個泊位，2個5萬噸級通用泊位（1#、2#），1個3千噸級（3#）雜貨泊位。本文主要對1#、2#重力式碼頭泊位基槽施工和沉箱安裝過程中的質(zhì)量控制要點進行探討分析。本工程沉箱采用矩形沉箱結(jié)構(gòu)，沉箱長18.77m、寬12.65m、高14m，設12個倉格，單重約1570t。倉格內(nèi)回填中粗砂，縱向接縫處設置混合碎石倒濾體?；A持力層為強風化泥巖或硬塑粉質(zhì)粘土，局部設2m厚10-100kg拋石基床，基床下臥粉質(zhì)粘土采用1～500kg塊石換填夯實。沉箱上部為L形胸墻。

2 基槽施工質(zhì)量控制要點

2.1基槽開挖

基槽開挖主要是標高和土質(zhì)控制（標高控制為主，土質(zhì)為校核），過程質(zhì)量控制及關(guān)鍵技術(shù)在于超寬、超深、邊坡的控制以及礁石區(qū)域施工質(zhì)量的控制。通過對地質(zhì)資料和相關(guān)施工規(guī)范的分析，對比以往的施工經(jīng)驗，將非巖石類及全風化巖類超深按0.5m，超寬2.0m考慮，中風化及強風化類巖超深按0.5m，超寬1.0m考慮，開挖淤泥類土邊坡按1：3放坡，開挖砂土類、粘性土類及全風化巖類按1：2放坡，開挖中風化巖及強風化巖類邊坡按1：1放坡。疏浚采用抓斗挖泥船。

礁石區(qū)域的施工因工程量少，最終選定專業(yè)的鑿巖船配置50t鑿巖錘進行清礁作業(yè)，行政審批手續(xù)比炸礁作業(yè)簡便，安全系數(shù)高，精度也更容易控制。

2.2基床塊石拋石

基床塊石拋填和夯實質(zhì)量控制要點主要在于石料質(zhì)量、拋填厚度、夯沉量、平整度的控制。

基床拋石施工前應選擇一段具有代表性的區(qū)域作為試驗段，根據(jù)選定的施工方法和船機設備，考慮水深、水流、風浪等因素進行基床拋石試拋，通過試拋可以掌握水位、水流、風浪對拋石施工的影響，找到塊石落點和基床的關(guān)系，同時也可以測量拋石料在海底成堆情況，指導拋石船定位，確保拋石位置的準確性。

基床拋石施工要嚴格遵守“寧低勿高”的原則，并應勤對坐標、勤測水深、勤移船，做到先測水深再拋石再測水深的方法進行施工，測點距離不要超過1m，以免漏拋超拋。

2.3基床夯實整平

基床夯實的質(zhì)量控制要點在于分層、分段夯實、層厚的控制、拋石面平整度、夯擊沉降量的控制。

基床夯實前應進行拋石基床平整度檢查，局部高差控制在0.3m以內(nèi)?；矐謱?、分段夯實，分層厚度應基本相同。分段夯實的搭接長度應大于2m。夯錘應縱橫向相鄰接壓半夯，每點1錘，并分初、復夯各一遍。夯實質(zhì)量的檢查標準可在已夯的基床上任選約5m一段進行復夯一次，夯錘相接排列，不進行壓夯，其平均沉降量應小于3cm。

基床整平作業(yè)主要以潛水員在水下用鋼軌、拉刮道、手工擺鋪石料等方式進行。鋼軌為Φ100密封的鋼管軌、用12#槽鋼作為刮道，墊塊用砼預制塊，基床整平范圍為沉箱底面每邊向外加寬0.5m。先粗平再細平（±50mm），然后再復核標高，確?；财秸燃皹烁叻铣料浒卜乓?。

3 沉箱安裝前的質(zhì)量控制要點

3.1基床施工質(zhì)量

組織相關(guān)單位進行基床驗收，并形成書面記錄。若基床驗收完成后超過30天，沉箱安裝前應派潛水員對基床平整度進行復查，及時進行清理和整平;

3.2安全技術(shù)交底

沉箱安裝前對所有的施工船舶和作業(yè)人員進行全面詳細地安全技術(shù)交底，并將沉箱拖運、安裝的時間表，交底至每條施工船及施工班組。

3.3下潛坑及出運通道

從1#泊位端向2#泊位275m，距離碼頭前沿100m部位為角點向外，向2#泊位方向開挖下潛坑，開挖80m*110m半潛駁下潛坑，深度-16m，邊坡按1：5控制。下潛坑開挖完成后測量水深及寬度是否足夠，在后期加強對回淤情況進行觀測;同時在下潛坑1#泊位側(cè)需要開挖寬80m，直接到達碼頭前沿的沉箱出運通道，開挖高程至-11m（沉箱浮游穩(wěn)定為9.15m，設計低水位為-1.5m）。

3.4浮游穩(wěn)定的控制與驗算

浮游穩(wěn)定驗算是沉箱安裝前非常重要一道程序，通過理論計算結(jié)合現(xiàn)場實際情況等因素綜合考慮沉箱下沉與安裝時吃水、艙內(nèi)注水等對沉箱浮游穩(wěn)定的影響。在沉箱下沉前應進行浮游穩(wěn)定的詳細核算，制定詳細的控制措施。

經(jīng)驗算，CX1沉箱壓水平均深度為2.0m時，定傾高度m=0.51，滿足穩(wěn)定性要求，CX1沉箱在灌水2.0m的條件下浮游穩(wěn)定性驗算合格。此時沉箱吃水T=9.15m。

3.5地錨的設置

地錨是沉箱安裝時一個非常重要的輔助設施，通過地錨來牽引船機設備定位/移位，結(jié)合RTK測量設備精準定位沉箱的安放位置。在擬安裝沉箱的后方陸域，沿安裝區(qū)均勻布置8個地錨，錨位結(jié)構(gòu)采用挖深3m，埋設十字交叉長3m的【25槽鋼，上部回填2.5m塊石，頂部澆筑50公分厚C20混凝土，鋼絲繩用直徑30mm（允許拉力6.1 噸），外伸部分設5道環(huán)形卡扣鎖緊。

4 沉箱安裝時的質(zhì)量控制要點

4.1沉箱出駁

沉箱出半潛駁選在高平潮時段，應根據(jù)半潛駁的下潛速度以及沉箱起浮時需下潛的深度，提前注水下潛。下潛速度控制在 4m/h，下潛深度約為9.5m，需提前高平潮時間約3小時往半潛駁注水壓艙下潛。

移動錨艇靠近半潛駁，將纜繩交叉掛住沉箱前端頂部拉環(huán)，掛好鉤后半潛駁繼續(xù)下潛，同時沉箱頂操作工人對各個倉格進行均勻加水，當半潛駁下潛到沉箱吃水9.15 米時，沉箱達到浮游穩(wěn)定狀態(tài)。

沉箱浮游穩(wěn)定后，錨艇拖沉箱纜繩進行出駁。沉箱拖帶速度按2m/s，對所選用的鋼纜要進行破斷力驗算，安全系數(shù)K要大于6，確保拖帶安全。解開沉箱前端兩個角和半潛駁的連接纜繩，后端兩個保留。錨艇拖住沉箱緩慢出駁。錨艇慢慢移動將沉箱移開半潛駁，拖到方駁前方水域。

4.2沉箱定位

方駁通過收拉錨繩靠住沉箱，拖住沉箱后，方駁靠自身的八字錨將沉箱緩慢拖到基床頂進行定位。沉箱頂部設計高程為-0.5m，為保障沉箱安裝精度，沉箱坐床安排在退潮過程中，最終坐床時水位在-0.9 以下時段，便于沉箱露出水面。

1#、2# 泊位兩端均有海堤交接，在海堤兩端超出安裝范圍外均設置測量平臺，沉箱定位時，測量人員先采用RTK定位駁船，幫助沉箱進行粗略定位，然后再利用海堤上的測量平臺上的全站儀進行前沿線的兩個角點進行線形測量，同時在后方臨時防洪堤上進行垂直方向的定位測量。

4.3沉箱下沉

沉箱到達指定位置后，經(jīng)過測量人員測量校核無誤后，灌水下沉，整個沉箱灌水過程控制在3.5個小時，每小時灌水量65*6*0.8=312m?，控制好灌水量及灌水速率，使沉箱勻速下降。沉箱根據(jù)基床頂標高及潮位（在-0.9以下，沉箱外露不小于60公分）確定沉箱底距離基床頂面約20cm時暫停灌水，距離基床頂面20cm時沉箱外側(cè)吃水深度=潮位-（基床頂標高+0.2），即當沉箱外側(cè)吃水達到計算高度后暫停灌水，測量人員復核后調(diào)整灌水速率繼續(xù)下沉，使沉箱四個角同時坐于基床頂面。

沉箱基床平整設置了0.5%的倒坡，因此在沉箱最后落床前需調(diào)整前后倉水位，使沉箱上端形成和基床同樣的倒坡。

沉箱落床后，如果偏位在規(guī)范允許范圍內(nèi)，派潛水員下水對沉箱和基床面接觸情況進行檢查，若接觸面嚴密貼合，則該沉箱安裝完成。如果沉箱偏位超出規(guī)范要求，應將沉箱排水上浮，沉箱脫離基床后重新進行定位安裝。沉箱安裝完成后必須向沉箱內(nèi)灌水，保證其在高潮位時不浮起，經(jīng)歷兩個潮位后，確認安裝符合要求后進行倉格中粗砂回填。

5 結(jié)束語

本文通過對重力式碼頭基槽施工和沉箱安裝中的主要質(zhì)量控制要點進行分析和總結(jié)，管好重要工藝施工的過程控制，確保工程安全質(zhì)量的同時，亦可形成具有指導和借鑒意義的規(guī)范性作業(yè)方法，希望能為今后類似工程的施工提供一定的參考價值。

參考文獻：

[1]中交第一航務工程局有限公司.港口工程施工手冊（第二版）[M].人民交通出版社股份有限公司，2015.

[2]張龍強.大型沉箱出運及其安裝工藝的研究[J].中國水運，2018（03）：65-66.