重力式沉箱碼頭銜接段處理的應用探討

王春源

摘 要：廣州港南沙國際汽車物流產業園汽車滾裝碼頭工程采用重力式沉箱結構型式。本文將結合具體工程實例，對銜接段采用2種銜接方案的施工順序、難點及控制要點進行說明，重點介紹了不遷移預留沉箱、護岸灌漿密實的整體過渡方案的施工工藝，該工藝既減少銜接段產生不均勻沉降，也避免了對已建碼頭生產經營產生的不利影響，本項目的成功應用為類似工程的建設提供了重要的借鑒。

關鍵詞：銜接段 沉箱切割 護岸灌漿

1.工程概況

1.1工程規模

本工程位于廣州市南沙區黃閣鎮沙仔島東北部，南側與已建南沙汽車碼頭連接。擬建設1個5萬GT和1個1萬GT汽車滾裝泊位（水工結構按照7萬GT汽車滾裝船設計）。平面布置如圖1所示。

1.2碼頭結構

碼頭采用重力式沉箱結構，岸線長459m，頂標高+5.0m，前沿底標高-12.8m。預制安裝沉箱24件，其中上游端部預留2個沉箱，上部結構為現澆砼胸墻。箱后設置拋石棱體、倒濾層，后方回填中粗砂并振沖密實。

1.3銜接段結構形式

新舊碼頭前沿線呈166°相交，已建碼頭上游銜接處預留1個沉箱，原有拋石護岸基槽底標高-15.9m，采用10-100kg拋石基礎和100-200kg拋石護坡，護坡坡度為1：2。銜接面設置擋浪墻結構，頂標高+4.3m。

2.不同方案之間比較

2.1第一種方案：采用遷移預留沉箱、開挖已建碼頭部分陸域的方案

2.1.1過渡段拆除范圍

已建碼頭上游銜接處預留1個沉箱，需拆除該沉箱并移運至新建碼頭上游端部安裝。拆除已建碼頭部分陸域、拋石護岸及相應的水電管網，增設臨時水電管網保證生產正常使用，同時施打臨時鋼板樁支護保證施工安全。拆除范圍如圖2所示。

2.1.2過渡段影響范圍

開挖邊線以外20m范圍為安全警戒區域，即長76m、寬111m的三角形區域（約4000m2）。施工期間設立安全警戒標志，并暫停該區域的生產作業，需占用已建碼頭岸線及堆場約7個月。影響范圍如圖2所示。

2.2第二種方案：采用不遷移預留沉箱、后方護岸灌漿密實的整體過渡方案

2.2.1過渡段施工平面圖

施工內容包括預留沉箱水下切除預留沉箱超出前沿線部分、前倉格堆石混凝土加固、后倉格灌漿密實，基床高壓旋噴樁加固，已有拋石護岸灌漿加固，堆石、膜袋混凝土加固，并設置過渡銜接沉箱連接。施工平面和施工總體流程如圖3、圖4所示。

2.2.2預留沉箱處理

取消預留沉箱起浮遷移，挖除預留沉箱前倉回填料，采用水下切除沉箱超出前沿線部分，并進行前倉格堆石混凝土加固、后倉格灌漿密實加固處理。后倉內共注漿4個倉格，采用M20砂漿，每個倉格布置1個孔位，灌漿壓力0.3～1MPa。前倉格切割前先采用方駁配液壓長臂勾機進行沉箱內塊石挖除，塊石清除完成后，對沉箱超出碼頭前沿線部分進行水下繩鋸切割，4個倉格獨立切割，每個倉格沿高度分3層進行切割。每切割完成一塊后，潛水員配吊機起吊切塊至后方堆場堆放，切割完成后安裝封堵鋼模板、插入H型鋼固定后，進行分層拋石、分層澆筑自密實堆石砼。沉箱分格處理如圖3所示。

2.2.3基床高壓旋噴樁加固處理

為滿足后趾承載力要求及消除不均勻沉降，清理銜接沉箱基床范圍內拋石，并開挖至設計底標高，對基床進行高壓旋噴樁加固處理。基槽挖泥用8方抓斗船進行抓挖，抓石配置2方梅花抓斗，以土質控制為主。旋噴樁主要處理基槽底部的粉質粘土層，擊數17～24擊，樁徑800mm，孔距1.6m。考慮工期因素，基槽開挖前上鉆機進行引孔施工旋噴樁，旋噴樁采用雙管旋噴，漿壓25～40MPa，氣壓0.6～1.0MPa，為防止串孔，施工按間隔布孔方式進行。基床加固處理如圖3所示。

2.2.4護岸灌漿加固處理

取消大面積開挖已有拋石護岸及施打鋼板樁圍護結構，對現有擋土墻外側護岸削坡，以標高控制為主。采用潛孔鉆機鉆孔將護岸拋石灌漿密實形成整體，采用M20砂漿，孔距4m。考慮漿液流動漏漿及銜接沉箱基槽開挖因素，灌漿分2期進行。一期灌漿先施工，先進行護岸胸墻側2排孔位。在堆石混凝土施工完成后，進行二期灌漿。考慮漿液外流因素，灌漿范圍邊沿孔位采用低壓自流灌漿，中心孔位采用高壓灌漿。后期檢測補強灌漿時，采用高壓灌漿。護岸灌漿處理如圖3所示。

2.2.5銜接沉箱安裝

銜接沉箱為異型沉箱，單個沉箱重約1625t，采用平接方式。安裝位置如圖3所示。

2.2.6堆石混凝土加固處理

銜接沉箱安裝完成后，進行堆石混凝土施工。灌漿護岸上方及銜接沉箱后方8m范圍一同設置堆石混凝土，采用模袋混凝土作為圍堰邊界，導管下料澆筑，頂高程與沉箱同高。堆石混凝土施工時按2m一層，分層逐層澆筑，共澆筑7層。加固位置如圖3所示。

3.方案實施效果

3.1方案實施比較

見表1。

3.2第二種方案增收節支收益測算

3.2.1營業收入、營業成本

按照已建汽車碼頭現有裝卸量，1#泊位每月裝卸商品車約3萬臺，每臺商品車裝卸費用180元，按照7個月工期，施工期內營業收入：180*3*7=3780萬元。

經統計，每臺商品車營業成本為100元/臺，按照7個月工期，施工期內營業成本為：100*3*7=2100萬元。

3.2.2營業利潤及社會效益

施工期間，已建碼頭的生產運營不受影響，利用應被占用的泊位及堆場創造盈利3780-2100=1680萬元，同時避免了對船期和商品車交期、質量管理風險、企業商譽等隱性成本的增加帶來的間接損失和品牌流失等問題，為在建碼頭后期深化兩家碼頭公司之間友好合作關系打下堅實基礎。

3.3減少生產影響

采用第二種方案既消除銜接段的不均勻沉降，也避免了對已有護岸進行開挖破壞，實現了對已建碼頭岸線及后方陸域堆場的“0占用”，保證了已建碼頭全天候運營不受影響。已建碼頭利用不受施工影響的泊位為廣州港集團汽車裝卸業務貢獻約21萬輛汽車吞吐量，保證了已建碼頭2018年度“100萬輛”裝卸量生產目標的實現。此外，若采取第一種方案，還將面臨砂石料價格暴漲、供應短缺的困境，過渡段7個月的工期恐難以如期完成，對已建碼頭生產的影響將進一步擴大。

4.結語

隨著岸線資源日益緊張，在已建碼頭旁進行擴建將成為主流。如何與已建碼頭合理銜接，對碼頭運營產生的影響最小化是一項重要課題。本文對兩種方案的關鍵技術問題進行了詳細闡述，針對消除銜接段的不均勻沉降、保證對已建碼頭運營不受影響提出了相應的解決方案。本項目的成功應用，積累了碼頭過渡銜接的寶貴經驗，相關的工藝參數也為類似工程的建設提供了重要的借鑒。

參考文獻：

[1]石守芹.中科院海洋所科考船碼頭改建段與原碼頭的銜接難點探討[J].中國水運，2015（11）： 281-282.

[2]徐征暉，凌小軍.重力式、板樁和高樁碼頭銜接處施工的組織管理[J].珠江水運，2012（15）： 86-88.