人工島工程海上沉箱預(yù)制場優(yōu)勢分析

解冬+紀(jì)軍+胡順建

摘 要：離岸人工島工程由于距離大陸有一定的距離，給工程施工造成了一定的困難，文章針對施工過程中出現(xiàn)的問題進行重點分析，并提出相應(yīng)的解決方案，特別是要在工程前期造島形成的陸域范圍內(nèi)建設(shè)沉箱等大型構(gòu)件預(yù)制場，這樣能為后續(xù)圍海施工的順利開展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：人工島 海上沉箱預(yù)制場 沉箱防護

海口市如意島規(guī)劃所在海域為海南省海口市東部鋪前灣西側(cè)灣口處海域，即南渡江出海口東北側(cè)白沙淺灘，距離陸地岸線約為4.4km，距美蘭機場約17km，距海口市中心約12km，地理區(qū)位良好。形成陸域面積697.02ha，整個島體形狀呈極富中國傳統(tǒng)文化韻味的“如意”形。護岸總長23934m，護岸結(jié)構(gòu)為全直立式沉箱結(jié)構(gòu)護岸，含沉箱1341個。本工程規(guī)模大、建造難度高、施工周期短、施工自然條件惡劣，其建設(shè)難度及規(guī)模均超過國內(nèi)已建或在建的填海造地工程。

1.前期沉箱預(yù)制場建設(shè)規(guī)劃

本項目沉箱數(shù)量1341件，沉箱預(yù)制場選擇是本項目成功實施關(guān)鍵所在。為此，本工程前期規(guī)劃建設(shè)2個沉箱預(yù)制場，具體布置如下：

（1）集散地實際面積僅9.5萬m2，且被潭漤河分為東西兩部分僅潭漤河西側(cè)65000m2能作為預(yù)制臺座使用。

根據(jù)工期編排，沉箱預(yù)制、出運和安裝是本工程的關(guān)鍵線路。本項目的工期為750d，扣除前期預(yù)制場建設(shè)和后期回填預(yù)留時間，沉箱預(yù)制的工期540d。有效作業(yè)天數(shù)按總天數(shù)的50%計（考慮本地區(qū)≥6級風(fēng)的年均天數(shù)為172.2d），沉箱預(yù)制的有效天數(shù)為270d。

按照高度7.5m以下為2層，12m以上為4層，其它為3層進行分層，本標(biāo)段共需預(yù)制2345層沉箱。作業(yè)強度2345層/270d=8.7層d。集散地不考慮其他因素，僅考慮最大產(chǎn)能，布置30個臺座，配套8臺門式行走吊機和6臺塔式行走吊機，考慮70%的施工降效，每日可生產(chǎn)4.2層沉箱，占本標(biāo)段要求產(chǎn)能的48%。

因此集散地預(yù)制場無法滿足本工程施工進度要求，需考慮規(guī)劃其他預(yù)制場以滿足施工要求。同時集散地預(yù)制場出運碼頭位于南渡江出海口處，此位置存在天然攔門沙，出運航道狹窄，僅能單行；同時此位置可能回淤較為嚴(yán)重，擔(dān)心航道疏浚后回淤嚴(yán)重。

鑒于以上原因在沒有其他合適位置建設(shè)預(yù)制場條件下，將集散地預(yù)制場定位于臨時性預(yù)制場，僅考慮在此位置預(yù)制6倉格1000t以內(nèi)沉箱。此類小沉箱采用起重船吊裝自航方波運輸方式出運，以減小施工船舶對航道水深需求。

（2）秀英港沉箱預(yù)制場位于海南馬村，水上距離現(xiàn)場約17km2。

經(jīng)我方現(xiàn)場調(diào)查，海口市秀英港集裝箱碼頭后方堆場地理位置優(yōu)越，場地廣闊，出運方便，水陸交通滿足施工要求。因此，我方擬將600t以上沉箱預(yù)制場布置于秀英港集裝箱碼頭后方堆場。

本工程2000t以上沉箱包括D型、E型、G型共計192件，工期700d，每月產(chǎn)量8件。每件沉箱生產(chǎn)周期按照15d考慮，充分考慮混凝土齡期及不利因素影響，擬設(shè)置生產(chǎn)線2條，每條生產(chǎn)線設(shè)置10個預(yù)制臺座和10個存放臺座，共設(shè)置臺座40個。沉箱預(yù)制施工起重設(shè)備為30t門式吊機，跨距30m，共設(shè)置8臺。

本工程600t～2000t沉箱包括C型、J1型、J2型、H1型、H2、I型、K型共計599件，工期700d，每月產(chǎn)量26件。每件沉箱生產(chǎn)周期按照12d考慮，充分考慮混凝土齡期及不利因素影響，擬設(shè)置生產(chǎn)線2條，共設(shè)置35個預(yù)制臺座和54個存放臺座。沉箱預(yù)制施工起重設(shè)備為30t門式吊機，跨距30m，共設(shè)置9臺。

根據(jù)項目施工現(xiàn)場的具體情況，結(jié)合本工程的工程量及工期要求，現(xiàn)有的沉箱預(yù)制場的規(guī)劃無法滿足工程施工的實際需求，為保證工程按期完成，必須在現(xiàn)有的狀況下，開拓思路，拓展新的預(yù)制場地。

2.海上沉箱預(yù)制場建設(shè)規(guī)劃

因集散地現(xiàn)有預(yù)制能力不能滿足本工程施工需求，考慮建設(shè)其他預(yù)制場。項目部對施工區(qū)域周邊合適場地進行了考察，除新埠島外，火車輪渡南港是最合適位置，但因考慮工期及施工成本等原因，未實施。考慮在如意島區(qū)建設(shè)海上預(yù)制場。

2.1海上預(yù)制場計劃采用浮船塢1#進行出運

船長：47.0m；船寬：36.0m；型深：6.0m；空載吃水2.4m；舉力：4500t，每下潛1m產(chǎn)生的舉力為1660t。

為減小浮船塢對沉箱荷載，出運碼頭前方拋填填充砂袋，浮船塢滿鋪座底。

2.2海上預(yù)制場沉箱出運方式

海上預(yù)制場沉箱出運計劃采用臺車頂升沉箱，設(shè)立橫移、縱移臺車軌道，平移運輸沉箱上浮船塢方式出運沉箱。

2.3出運碼頭高程要求

計劃每次出運沉箱2個，按照最大沉箱計算1900t計算，滿載吃水為2.4+1900*2/1660=4.7m，為減小沉箱出運時對潮位依賴，保證足夠時間，暫定沉箱出水標(biāo)高+1.0m，出運碼頭位置沉箱共計5個（E1502-E1506）預(yù)制高度為6.5m，沉箱安裝完成后，暫時澆筑鋼筋混凝土（頂標(biāo)高為+2.5m）作為沉箱出運碼頭，此時潮位+1.0m可滿足出運水深要求。

2.4沉箱防護

因沉箱迎水面涂刷硅烷防護層，為防止浮船塢對接時，破壞硅烷涂層，可在沉箱迎水面設(shè)置鋼板墊皮保護硅烷涂層，同時懸掛部分護舷保護沉箱。

2.5主要荷載

海上預(yù)制場面積約236畝；此位置6#水閘考慮暫不施工，暫時按照斜坡堤斷面拋填塊石，后期施工完成后開挖恢復(fù)。回填完成后考慮采用振沖密實進行地基處理。圖1為沉箱預(yù)制場斷面圖。

砂石料場及拌合站考慮布置在護岸邊線5 0 m內(nèi)，臺座區(qū)考慮均布荷載，按照最大沉箱計算：18500/19.95/15.85=58.5kN/m2；塔吊軌道地基承載力≥160KN/m2；沉箱預(yù)制臺座區(qū)設(shè)置四道地溝，每道地溝布置1組（每組10個臺車）臺車，共計40個臺車，臺車軌道與預(yù)制臺座采用筏板結(jié)構(gòu)形式整體現(xiàn)澆。endprint

3.海上沉箱預(yù)制場優(yōu)勢分析

3.1工期優(yōu)勢分析（與秀英港預(yù)制場對比）

秀英港預(yù)制場：距離現(xiàn)場9.2n mile，按滿載4.5節(jié)，空載5.5節(jié)航速計，單趟拖航時間3.7h，綜合2～2.5d/趟。考慮50%的天氣降效，出運沉箱的工效為2.5～3d/個。考慮港調(diào)避讓因素降效后工效更低。

填島預(yù)制場毗鄰安裝場地，不受附近航道避讓等因素的影響，海上拖航距離大大縮短，進一步提高了沉箱安裝工效。

3.2安全優(yōu)勢分析

秀英港預(yù)制場的安全隱患主要是長途拖航，受附近海流及季風(fēng)影響較大。長途拖航中危險源較多，且均為重大危險源，一旦出現(xiàn)安全險情，將會對工期，成本等方面造成較大損失。

填島預(yù)制場是以永久性構(gòu)筑物為基礎(chǔ)建造預(yù)制場地，與施工現(xiàn)場距離短，避免了長途拖航中可能的安全隱患的發(fā)生。

3.3成本優(yōu)勢分析

秀英港預(yù)制場增加費用：拖航燃油：640萬元（278個）。場地租賃費用：400萬元（2年）。場地建設(shè)費用：硬化及上蓋不計，挖泥及出運碼頭共計250萬元，攪拌站建設(shè)50萬元。

另一個出運船機組（浮船塢和拖輪）增加費用：200萬元*8個月=1600萬元。

本項小計2940萬元。

另：海上監(jiān)護費用原2個標(biāo)段1億元，現(xiàn)4000萬元。因更換預(yù)制場增加的監(jiān)護費用預(yù)計不菲。

填島預(yù)制場增加費用：

材料倒運費用：17.3*71=1228萬元

發(fā)電成本：17.3*15.4=266萬元

海上案中需要在E17和E21之間施工充填袋壩體一處，約4萬m3，增加費用約4萬m3*50元/m3=200萬元

本項小計1694萬元。

4.結(jié)論

通過上述對比分析，在人工島施工過程中，利用已形成的永久性構(gòu)筑物作為大型構(gòu)件的預(yù)制場地，既可以提高施工功效，節(jié)約工期，同時還可降低施工中重大安全隱患的發(fā)生概率，確保施工安全順利。在保證安全順利施工的前提下，還可以為企業(yè)節(jié)約大量的施工成本，降低施工能耗，經(jīng)濟及社會效益顯著。endprint