重力式沉箱碼頭下部結(jié)構(gòu)施工要點(diǎn)分析

伍馬強(qiáng)

（中國(guó)水產(chǎn)廣州建港工程有限公司，廣東 廣州 510220）

1 工程概況

該工程位于珠江入海口某港區(qū)。新建1 個(gè)7 萬(wàn)噸級(jí)泊位（碼頭結(jié)構(gòu)按靠泊10 萬(wàn)噸級(jí)散貨船設(shè)計(jì)）綜合性工程，施工任務(wù)主要包括臨時(shí)圍堰及護(hù)岸、港池疏浚及吹填、陸域地基處理、碼頭、道路堆場(chǎng)、土建安裝共6大部分。擬建碼頭為順岸重力式沉箱碼頭結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)總長(zhǎng)302m，共設(shè)19 件沉箱，其中碼頭主體15 件，端部分別預(yù)留2 件沉箱作為過(guò)渡段，沉箱長(zhǎng)20.08m，底寬13.63m（加前趾寬1m），前排4 個(gè)倉(cāng)格高17.5m、其余8 個(gè)倉(cāng)格高18.6m，單件沉箱重約2170t。

2 基礎(chǔ)

2.1 基槽開(kāi)挖

基槽開(kāi)挖面標(biāo)高為0 ～+1m，基槽底標(biāo)高為-16.5m，挖泥時(shí)須嚴(yán)格遵循“先邊坡后基槽”的原則，邊坡質(zhì)量直接關(guān)系到后續(xù)工序施工質(zhì)量。若超挖較多，則勢(shì)必增加墻后回填工程量，增加造價(jià)且影響工效；若欠挖較多，則影響邊坡穩(wěn)定性，可能導(dǎo)致淤泥滑向基槽影響基床施工。針對(duì)接近基底的強(qiáng)、中風(fēng)化基巖時(shí)，單靠抓斗難以滿足施工需要，在此類禁止爆破的水域抓斗船可配備重錘分條、分塊、分層鑿巖及清挖，每完成一層清挖后，都需進(jìn)行一次測(cè)深，便于控制鑿巖深度。基底以標(biāo)高控制為主，以土質(zhì)校核為輔，若發(fā)現(xiàn)局部地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)不符時(shí)，應(yīng)及時(shí)研究解決。

2.2 基床施工

基床是均勻傳遞擴(kuò)散碼頭上部荷載的重要結(jié)構(gòu)，基床質(zhì)量是重力式碼頭工程質(zhì)量控制的重中之重。此類原始泥面與基底高差較大的工程，基槽回淤或貫穿影響碼頭下部結(jié)構(gòu)的各個(gè)工序。拋石前應(yīng)對(duì)基槽內(nèi)的回淤沉積物進(jìn)行檢查，含水率小于150% 或重度大于12.6kN/m3且厚度大于0.3m 的回淤物應(yīng)予清除。前100m 基床施工時(shí)，由于作業(yè)面狹窄，交叉干擾嚴(yán)重，工序銜接不及時(shí)，以致頻繁回淤，對(duì)此采取了多種清淤辦法，獲得了一些經(jīng)驗(yàn)?？傮w來(lái)說(shuō)，各施工工序應(yīng)緊湊銜接，形成流水作業(yè)最佳，以消除回淤干擾。當(dāng)出現(xiàn)需要清除回淤物的情況時(shí)，應(yīng)與監(jiān)理商定清淤方案及驗(yàn)收辦法。有條件時(shí)，可用絞吸船卸下絞刀并加高壓沖水的方式吹填至后方圍堰區(qū)；無(wú)條件時(shí)，可用平口抓斗或抽泥泵清淤配合泥駁進(jìn)行外拋。詳細(xì)記錄清淤前后相關(guān)數(shù)據(jù)、保留相關(guān)影像材料以備監(jiān)督部門查驗(yàn)。

基床石料當(dāng)符合規(guī)范設(shè)計(jì)要求，拋石盡量選在平潮施工，過(guò)程中均勻拋散，且勤對(duì)坐標(biāo)、勤測(cè)水深、勤移船，避免漏拋超拋，局部高差控制在30cm 以內(nèi)，利于后續(xù)夯實(shí)工序的實(shí)施。在接近基床頂部時(shí)，遵循“寧低勿高”的原則，若基頂出現(xiàn)超拋，或增加潛水員工作量、或需抓斗清挖擾動(dòng)下層已夯實(shí)的基床，影響施工效率。

基床夯實(shí)是基床質(zhì)量控制的關(guān)鍵，夯錘的重量、落距、夯實(shí)沖擊能量及夯實(shí)的方法應(yīng)符合《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（JTS167-2-2009）規(guī)定。可適當(dāng)采用“重錘輕夯”的方法，降低水流、潮汐變化對(duì)夯錘的影響。過(guò)程中當(dāng)注意記錄夯能、夯擊次數(shù)及遍數(shù)、夯擊范圍、分段、分層、搭接長(zhǎng)度、補(bǔ)拋石等原始數(shù)據(jù)，夯實(shí)前后均進(jìn)行驗(yàn)收，保存測(cè)量原始記錄，以供分析總結(jié)夯實(shí)質(zhì)量與效率。

基床整平主要以潛水員在水下用鋼軌、拉刮道、輔以手工擺鋪石料等方式進(jìn)行，鑒于基床承重后還有一定沉降量，且因墻后土壓力的作用，沉箱前趾受力比后趾大，為此應(yīng)適當(dāng)預(yù)留沉降量和倒坡，倒坡坡比一般取3‰～6‰，具體數(shù)值應(yīng)提前報(bào)請(qǐng)監(jiān)理、設(shè)計(jì)審核確定，并依此計(jì)算鋼軌頂高程，詳細(xì)記錄并保存好相關(guān)的放樣及驗(yàn)收數(shù)據(jù)，以便于指導(dǎo)后續(xù)安裝沉箱著床前的姿態(tài)調(diào)整。

3 墻身

3.1 沉箱預(yù)制

預(yù)制場(chǎng)的建設(shè)需滿足沉箱安裝或寄放的進(jìn)度需求。開(kāi)始預(yù)制前，選定合格的砂石、水泥、鋼筋材料及最優(yōu)配合比，以保證混凝土的強(qiáng)度及抗氯離子滲透水平滿足規(guī)范與設(shè)計(jì)要求。另外，還需選定滿足安裝使用要求的進(jìn)水口、通水孔、拉環(huán)等預(yù)埋件材料，設(shè)計(jì)合理的預(yù)埋位置，且每次混凝土澆筑前、后都應(yīng)仔細(xì)檢查、復(fù)核預(yù)埋件數(shù)量、位置及施工質(zhì)量，以確保后續(xù)安裝工藝的順利開(kāi)展。沉箱分層預(yù)制時(shí)，應(yīng)注意施工縫的處理，接縫面應(yīng)充分鑿毛、沖毛或刷毛，清除表層的水泥漿薄膜和松散軟弱層，并沖洗干凈，排除積水，在澆筑上層混凝土前，接縫面宜鋪3～5cm 同配合比的水泥砂漿，可有效預(yù)防混凝土下料過(guò)程中因骨料堆積底部而出現(xiàn)蜂窩、麻面等相關(guān)質(zhì)量問(wèn)題?；炷敛鹉：髴?yīng)充分養(yǎng)護(hù)，以降低表面碳化程度；頂層施工完成后，宜對(duì)處于水位變化區(qū)的混凝土表面噴涂二道硅烷涂層或其他方式的防腐處理，提高混凝土的耐久性。

3.2 沉箱出運(yùn)

沉箱出運(yùn)主控安全。其中水上拖航應(yīng)編制與船組航行性能安全要求相符的專項(xiàng)施工方案，且應(yīng)通過(guò)專家論證。陸上平移之前，應(yīng)該檢查枕木、氣囊、空壓機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)等機(jī)具材料質(zhì)量，超過(guò)1Mpa 的空壓機(jī)還應(yīng)作特種設(shè)備的備案審批，確保所有材料、設(shè)備都符合性能要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。平移過(guò)程中須專人關(guān)注氣囊的氣壓、形態(tài)，避免氣囊破裂引發(fā)安全事故。沉箱到半潛駁中心位置后，在氣囊空檔處用枕木墊滿底座，可用馬釘和鋼絲繩將枕木串聯(lián)為整體，并鎖定在半潛駁甲板面固定的拉環(huán)上。枕木應(yīng)滿足承載力要求，避免枕木被壓爛而無(wú)法抽出氣囊而給沉箱出駁埋下安全隱患。

這里半潛駁進(jìn)出港及沉箱上駁均需乘潮施工，從半潛駁進(jìn)港靠出運(yùn)碼頭到沉箱上駁、半潛駁離港及拖運(yùn)航行整個(gè)施工過(guò)程需用時(shí)約2 天時(shí)間，須準(zhǔn)確掌握48 小時(shí)內(nèi)潮汐狀態(tài)及氣象條件。若運(yùn)輸路線較長(zhǎng)，或航線交通態(tài)勢(shì)復(fù)雜，為避免阻航礙航，保障航行安全，船組進(jìn)入主航道后在滿足船舶吃水情況下，盡量偏離航道中心航行。船艙內(nèi)安裝GPRS 設(shè)備，船組必須打開(kāi)AIS 系統(tǒng)，以便海事部門進(jìn)行監(jiān)控。在抵達(dá)碼頭現(xiàn)場(chǎng)前3 個(gè)小時(shí)通知施工水域的船舶提前避讓。

3.3 沉箱出駁及安裝

沉箱出駁是多發(fā)安全事故的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，作業(yè)前應(yīng)將操作流程和沉箱浮游穩(wěn)定倉(cāng)格壓水參數(shù)等關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行詳細(xì)的安全技術(shù)交底。第一件沉箱因枕木被壓爛而沉箱底部的氣囊均未抽出，氣囊端部用鋼絲繩連接在半潛駁甲板上，導(dǎo)致在牽引沉箱出駁時(shí)，沉箱底部絆住懸浮氣囊無(wú)法出駁，經(jīng)多番調(diào)整半潛駁及沉箱的壓水歷時(shí)3h 方成功出駁。此事告誡我們從業(yè)人員，關(guān)鍵工序的細(xì)節(jié)處理是保障工程、人員安全的前提。

沉箱安裝前應(yīng)必要時(shí)派潛水員對(duì)基床表面平整度、回淤情況進(jìn)行復(fù)查，并根據(jù)復(fù)查情況結(jié)合沉箱頂標(biāo)高、潮汐變化合理規(guī)劃安裝時(shí)間。第一件沉箱無(wú)固定依托可先行粗安裝，安裝完第二件再調(diào)整第一件沉箱，后續(xù)沉箱均以前一件為依托進(jìn)行精安裝，沉箱著床后應(yīng)校核沉箱前沿位置、錯(cuò)臺(tái)與縫寬，如符合規(guī)范要求即安裝完成，當(dāng)及時(shí)向沉箱內(nèi)灌水，保證其在高潮位時(shí)不浮起；如偏差較大或經(jīng)歷兩個(gè)潮位后位移超過(guò)規(guī)范允許值，則需起浮重新安裝。沉箱安裝完成后應(yīng)在箱頂四角設(shè)置旗幟和夜間警示燈或其他顯眼標(biāo)識(shí)，防止高潮淹沒(méi)沉箱時(shí)產(chǎn)生安全隱患。

3.4 回填

沉箱安裝留有沉降縫，為有效預(yù)防砂、土顆粒滲透流失，多在相鄰沉箱連接處設(shè)置倒濾井，墻身后跟底部設(shè)置倒濾層。倒濾料一般采用連續(xù)級(jí)配的碎石及二片石，倒濾井兩端以混凝土插板隔擋、倒濾層表面鋪設(shè)土工織物保護(hù)，在施工倒濾結(jié)構(gòu)前，須查驗(yàn)施工部位的回淤情況，必要時(shí)需采取措施清理干凈，以保證倒濾結(jié)構(gòu)排水濾土的性能。

倒濾結(jié)構(gòu)驗(yàn)收合格后，應(yīng)及時(shí)回填保證箱體穩(wěn)定。回填前應(yīng)在沉箱前墻懸掛適量的輪胎或其他防碰撞設(shè)施，回填時(shí)遵循“先箱內(nèi)、再箱后”的施工次序，箱內(nèi)回填時(shí)各倉(cāng)宜均勻加載，避免因相鄰倉(cāng)格填砂高差過(guò)大導(dǎo)致內(nèi)隔墻破裂，影響結(jié)構(gòu)使用壽命；箱后回填應(yīng)沿墻后平行向邊坡方向進(jìn)行，反之或?qū)_動(dòng)邊坡淤泥滑向墻后增加墻后主動(dòng)土壓力，影響墻身穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，我國(guó)已在重力式沉箱碼頭施工中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，施工技術(shù)歷經(jīng)錘煉與革新。為保證工程質(zhì)量和安全，降低投入使用后的維護(hù)成本，對(duì)于碼頭下部結(jié)構(gòu)的施工控制當(dāng)精益求精，本文對(duì)過(guò)程中的施工要點(diǎn)及出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析與總結(jié)，以期為今后類似工程提供一定的參考價(jià)值。