高低基礎(chǔ)沉箱間隔安裝施工應(yīng)用

林玉葵

（1.中交一航局第三工程有限公司，遼寧 大連 116083；2.天津市水下隧道建設(shè)與運(yùn)維技術(shù)企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300461）

0 引言

干塢子項(xiàng)工程西防波堤為透水式結(jié)構(gòu)，為了降低成本，充分利用了現(xiàn)有沉箱代替西防波堤部分沉箱，進(jìn)而導(dǎo)致西防波堤基床出現(xiàn)多個(gè)設(shè)計(jì)標(biāo)高，且相鄰兩個(gè)沉箱基礎(chǔ)標(biāo)高均不相同，施工難度大。

沉箱安裝施工在現(xiàn)有施工規(guī)范及施工經(jīng)驗(yàn)中都有一定的可借鑒性，但高低基礎(chǔ)沉箱間隔安裝施工經(jīng)驗(yàn)不足且可借鑒的施工案例較少。高低基礎(chǔ)沉箱安裝無法按照順岸式防波堤常規(guī)施工工藝進(jìn)行，需按照獨(dú)立式沉箱進(jìn)行安裝，為保證沉箱安裝的施工質(zhì)量及施工進(jìn)度，在施工時(shí)采取相應(yīng)的技術(shù)質(zhì)量控制措施及合理地安排施工順序，以滿足質(zhì)量及進(jìn)度要求。

1 工程概況

大連灣海底隧道建設(shè)工程干塢子項(xiàng)工程-防波堤工程全長391 m，由東、西防波堤及堵口結(jié)構(gòu)3部分組成，共計(jì)20 個(gè)沉箱，其中西防波堤為11個(gè)沉箱，西防波堤沉箱基礎(chǔ)標(biāo)高共分為6 個(gè)低基礎(chǔ)沉箱和5 個(gè)高基礎(chǔ)沉箱，相鄰兩個(gè)沉箱基礎(chǔ)拋石頂標(biāo)高相差2.84～4.54 m，各沉箱基礎(chǔ)標(biāo)高如圖1 所示。

圖1 西防波堤沉箱基礎(chǔ)標(biāo)高Fig.1 Elevation of caisson foundation of west breakwater

2 施工工藝及方法

2.1 高低基礎(chǔ)沉箱間隔安裝施工工藝

西防波堤受基礎(chǔ)標(biāo)高及結(jié)構(gòu)形式的影響，在施工過程中必須先進(jìn)行6 個(gè)低基礎(chǔ)沉箱施工，再進(jìn)行5 個(gè)高基礎(chǔ)沉箱施工[1]，包括基床拋石、夯實(shí)、整平以及沉箱安裝等施工工藝。

2.2 高低基礎(chǔ)沉箱間隔安裝施工方法

2.2.1 基床拋石施工

1）根據(jù)總體施工順序及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的特殊性，先進(jìn)行低基礎(chǔ)沉箱基床拋石施工，為加快施工進(jìn)度，將高基礎(chǔ)沉箱基床拋石分成上、下兩層[2]，基床拋石分層見圖2。

圖2 低基礎(chǔ)沉箱基床及高基礎(chǔ)沉箱基床拋石施工Fig.2 Riprap construction drawing of low foundation caisson bed and high foundation caisson bed

在進(jìn)行低基礎(chǔ)沉箱基床拋石施工的同時(shí)，也進(jìn)行高基礎(chǔ)沉箱基床下層的拋石施工，但高基礎(chǔ)沉箱基床下層拋石標(biāo)高要與相鄰的低基礎(chǔ)沉箱基床拋石標(biāo)高保持相同。

2）兩個(gè)低基礎(chǔ)沉箱之間的最大間距為20.2 m，高基礎(chǔ)沉箱拋石寬度最窄為21.2 m，而現(xiàn)場(chǎng)使用的拋石船寬為12.2 m，船長為52.6 m。若低基礎(chǔ)沉箱安裝完成后再進(jìn)行高基礎(chǔ)沉箱基床拋石施工，會(huì)存在以下兩個(gè)問題：一是當(dāng)拋石船平行基床駐位時(shí)，受船長及已安裝低基礎(chǔ)沉箱影響，導(dǎo)致拋石施工過程中無法利用水砣實(shí)時(shí)進(jìn)行水深測(cè)量控制拋石標(biāo)高；二是當(dāng)拋石船垂直基床駐位時(shí)，受沉箱間距及拋石船寬限制，導(dǎo)致高基礎(chǔ)沉箱基床中間6 m 范圍拋不到的情況發(fā)生，若采取小拋石船進(jìn)行施工，則無法滿足進(jìn)度要求。對(duì)此，在低基礎(chǔ)沉箱基床和高基礎(chǔ)沉箱基床下層夯平完成后、低基礎(chǔ)沉箱安裝前，需將高基礎(chǔ)沉箱基床中間6 m 范圍內(nèi)拋石完成。

2.2.2 基床夯實(shí)及整平施工

1）受高低基礎(chǔ)沉箱基床標(biāo)高的影響，高基礎(chǔ)沉箱基床夯平需在低基礎(chǔ)沉箱安裝完成后進(jìn)行，若進(jìn)行高基礎(chǔ)沉箱基床夯實(shí)施工，則會(huì)導(dǎo)致已安裝完成的低基礎(chǔ)沉箱受擠壓力作用發(fā)生位移或傾斜，同時(shí)使高基礎(chǔ)沉箱拋石基床上的石料滾落至低基礎(chǔ)沉箱基礎(chǔ)內(nèi)，必須進(jìn)行二次施工，進(jìn)而成本大大增加，工期延誤。因此，本工程采取對(duì)拋石基床的低于低基礎(chǔ)沉箱拋石基床標(biāo)高以下部分進(jìn)行夯實(shí)施工，而高基礎(chǔ)沉箱拋石基床高出低基礎(chǔ)沉箱拋石基床標(biāo)高部分不進(jìn)行夯實(shí)施工。

2）因高基礎(chǔ)沉箱高出低基礎(chǔ)沉箱拋石基床部分不進(jìn)行夯實(shí)施工，沉箱安裝后需考慮地基及不夯實(shí)基床本身產(chǎn)生的不均勻沉降，為保證沉箱安裝的精度及質(zhì)量[3]，在整平施工時(shí)需預(yù)留一定的基床沉降量。經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算后[4]，確定將低基礎(chǔ)沉箱基礎(chǔ)標(biāo)高抬高10 cm，高基礎(chǔ)沉箱標(biāo)高抬高15 cm。

2.2.3 低基礎(chǔ)沉箱安裝施工

先進(jìn)行低基礎(chǔ)沉箱安裝施工，安裝時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和施工規(guī)范預(yù)留安裝縫。由于設(shè)計(jì)圖紙變更，沉箱安裝縫由5 cm 變?yōu)?0 cm。在施工過程中必須嚴(yán)格控制安裝位置，若超出規(guī)范則進(jìn)行調(diào)整，直至達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙和施工規(guī)范要求[5-6]。

2.2.4 低基礎(chǔ)沉箱護(hù)面塊石拋石施工

低基礎(chǔ)沉箱安裝完成后需進(jìn)行沉降位移觀測(cè)，若西防波堤低基礎(chǔ)沉箱位置無變化，立刻進(jìn)行低基礎(chǔ)沉箱南北兩側(cè)護(hù)面塊石拋石施工，對(duì)拋石基床進(jìn)行加固。

2.2.5 低基礎(chǔ)沉箱間距測(cè)量

低基礎(chǔ)沉箱安裝完成后，進(jìn)行高基礎(chǔ)沉箱剩余斷面拋石施工前，對(duì)低基礎(chǔ)沉箱實(shí)際間距進(jìn)行測(cè)量，間距測(cè)量分為沉箱底部、中部和頂面3 個(gè)部位，每個(gè)部位均測(cè)量3 個(gè)點(diǎn)，間距測(cè)量位置見圖3。沉箱底部和中部位置需潛水員利用鋼尺進(jìn)行水下測(cè)量，沉箱頂面位置需采用全站儀進(jìn)行測(cè)量。通過實(shí)測(cè)間距數(shù)據(jù)與沉箱尺寸進(jìn)行對(duì)比，確定西防波堤低基礎(chǔ)沉箱之間的間距長度滿足高基礎(chǔ)沉箱尺寸。

圖3 間距測(cè)量位置Fig.3 Spacing measurement position

3 施工中采取的控制措施

1）為防止高基礎(chǔ)沉箱中間6 m 范圍內(nèi)拋石施工造成塊石滾落至已夯平完成的低基礎(chǔ)沉箱基床內(nèi)，正式施工前通過試拋確定拋填塊石受水流影響的范圍，為后續(xù)高基礎(chǔ)沉箱基床上層拋石提供可靠數(shù)據(jù)。

2）受防波堤結(jié)構(gòu)形式的影響，沉箱安裝時(shí)必須先進(jìn)行低基礎(chǔ)沉箱安裝。低基礎(chǔ)沉箱安裝則需按照獨(dú)立式沉箱方式進(jìn)行安裝。為防止相鄰兩個(gè)低基礎(chǔ)沉箱安裝完成后，預(yù)留的安裝縫過小，導(dǎo)致高基礎(chǔ)沉箱安裝不上的情況。施工過程中通過每天對(duì)兩個(gè)低基礎(chǔ)沉箱之間間距進(jìn)行測(cè)量和沉降位移觀測(cè)[7]，確定是否滿足高基礎(chǔ)沉箱的安裝長度。若不滿足，則及時(shí)對(duì)發(fā)生偏移的低基礎(chǔ)沉箱進(jìn)行調(diào)整[8]。

3）為防止低基礎(chǔ)沉箱箱內(nèi)回填后發(fā)生位移，對(duì)高基礎(chǔ)沉箱安裝造成影響?；靥钍┕r(shí)，一是采取所有沉箱全部安裝完成后再進(jìn)行沉箱內(nèi)回填；二是采取倉格對(duì)稱分層回填的方法，分層高度為2 m，見圖4。

圖4 沉箱倉格內(nèi)回填平面施工順序Fig.4 Construction sequence of backfill plane in caisson compartment

4 實(shí)施效果

1） 在進(jìn)行西防波堤高低基礎(chǔ)沉箱安裝施工時(shí)，通過對(duì)拋石、夯實(shí)、整平、沉箱安裝及護(hù)面塊石、箱內(nèi)回填等各工序施工過程采取相應(yīng)的技術(shù)質(zhì)量控制措施及合理的施工順序，使每相鄰兩個(gè)低基礎(chǔ)沉箱之間的間距均滿足高基礎(chǔ)沉箱安裝長度的要求，所有高基礎(chǔ)沉箱安裝一次性成功，未發(fā)生二次施工的現(xiàn)象。

2） 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)多次沉降位移觀測(cè)記錄統(tǒng)計(jì)可知，高基礎(chǔ)沉箱最大沉降量為11.8 cm，低基礎(chǔ)沉箱最大沉降量為6.5 cm，沉降量統(tǒng)計(jì)見表1。而實(shí)際施工中高基礎(chǔ)沉箱和低基礎(chǔ)沉箱預(yù)留沉降量分別為15 cm 和10 cm，完全滿足后續(xù)上部結(jié)構(gòu)施工要求。

表1 高低基礎(chǔ)沉箱沉降量統(tǒng)計(jì)表Table 1 Settlement statistics of high and low foundation caissons

5 結(jié)語

西防波堤高低基礎(chǔ)沉箱間隔安裝施工方法適用于高低基礎(chǔ)沉箱或沉箱基礎(chǔ)標(biāo)高較多的工程，在施工過程中對(duì)各工序進(jìn)行合理的施工順序安排，同時(shí)嚴(yán)格控制各工序施工質(zhì)量，既可以保證高低基礎(chǔ)沉箱安裝的精度和質(zhì)量，又可以保證施工進(jìn)度、降低施工成本。