岸線長度固定的沉箱精確安裝方法

景春榮 中交四航局二公司

羅錦俊 東莞市濱海灣新區(qū)控股有限公司

1.工程概況

本工程位于東莞市虎門港沙田港區(qū)西大坦作業(yè)區(qū)北端，下游緊鄰已投產(chǎn)的西大坦作業(yè)區(qū)7#、8#泊位，上游緊鄰正在施工的客運碼頭。建設(shè)規(guī)模為2個5萬噸級集裝箱泊位，碼頭岸線長度648m，重力式沉箱結(jié)構(gòu)。沉箱主要尺寸寬×長×高為：14.2（含前趾1.0m）×24.8×17.1m，單件重2454t。共需安裝沉箱21個。設(shè)計最小縫寬為60mm。

根據(jù)上、下游已建碼頭的實測結(jié)果，由于沉箱安裝偏差允許偏差為30mm，而碼頭沉箱安裝后一般都是正偏差，總體岸線長度是會大于設(shè)計岸線長度的，每個沉箱縫寬大出2cm，累計下來，上、下游岸線長度會增加40～50cm。

由于該工程上、下游均為已建碼頭，岸線長度固定，沉箱安裝必須精確安裝每件沉箱，確保沉箱安裝的縫寬均為負偏差，才能滿足要求。

2.沉箱安裝縫寬重新設(shè)計

根據(jù)《水運工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTS257-2008），沉箱安裝允許偏差需符合表1要求。

該工程沉箱高度為17.1m，接縫的最大縫寬允許為136mm，沉箱安裝允許偏差為±30mm。

因此考慮最后一個沉箱需要塞進去安裝，確定本工程最后一個安裝的沉箱為3#沉箱，根據(jù)沉箱預(yù)制的外壁豎向傾斜允許偏差為：

2H/1000

=2＊17.1/1000

=34.2mm

按照安裝方案確定的傾斜量為：50＊17.1/24.85=34.4mm。

最后確定安裝沉箱與2#、4#沉箱預(yù)留安裝縫寬為34.2＊2+34.3=129mm，其余沉箱安裝縫寬為53～54mm。

3.確定安裝方案

沉箱安裝采用常用的沉箱安裝方法，從養(yǎng)生池開始出運安裝，沉箱在養(yǎng)生池出運時選擇高潮出運，出運前對沉箱周邊進行清淤，能用絞吸船清淤位置先用絞吸船清淤，局部位置清不到位用人工潛水清淤，人工清淤過程中同時進行吊裝平臺，安放潛水泵。起重船就位，掛靠卷揚機鋼絲繩，卷揚機鋼絲繩預(yù)留一定長度，清淤完成后開始抽水，抽至沉箱浮力穩(wěn)定計算水位，調(diào)整沉箱平穩(wěn)及卷揚機鋼絲繩長度，開始拖運至基槽安放。

安裝方案的重點為最后一個沉箱的安裝，兩邊沉箱已安裝完成的情況下，最后一個沉箱需維持塞進去的過程平穩(wěn)，沉箱兩邊需平衡塞進去，否則沉箱會卡在半途。因此在靠岸側(cè)臨時便道的位置設(shè)置兩個5t地錨，連接方駁錨具，通過方駁自錨力來拖帶沉箱及定位、安裝，同時在已安裝完成兩個沉箱上安裝手拉葫蘆來對3#沉箱進行微調(diào)達到精確定位，安裝完成后觀察3#沉箱兩側(cè)縫寬，如果縫隙過超出規(guī)范要求，需起浮2#、4#沉箱調(diào)整縫寬，安裝詳見圖2。

4.典型施工發(fā)現(xiàn)的問題及關(guān)鍵工藝調(diào)整

本工程前兩個沉箱安裝進行了典型安裝，典型安裝過程中主要發(fā)現(xiàn)如下問題：

圖1 沉箱平面圖

（1）安裝完成后，沉箱偏差為正偏差，雖然滿足規(guī)范安裝要求，但是誤差累積后，將嚴(yán)重影響最后一個沉箱的安裝。

（2）安裝完成后，經(jīng)歷2個潮水后，沉箱有滑移。滑移方向不利于減少縫寬。

通過求解非定常不可壓縮RANS方程，對上海船舶運輸科學(xué)研究所的空泡水筒流場進行數(shù)值模擬，探究空泡水筒不同位置處的流場特性，重點分析工作段內(nèi)的流場分布，得到以下結(jié)論：

根據(jù)典型施工發(fā)現(xiàn)的問題，確定調(diào)整關(guān)鍵工藝控制

（1）本工程由于回淤速度快，基床夯實后，盡管進行了重新清淤，也滿足規(guī)范要求的重力密度大于12.6KN/m3的回淤沉積物厚度不大于300mm，但是由于本工程中途停工1年，原基床面重新清淤后，清淤效果不好，常規(guī)的絞吸船清淤的方法已無法徹底清除原拋石基床的沉積淤泥，因此對負責(zé)清淤任務(wù)的絞吸船進行了絞刀頭的改造。參照大型絞吸式挖泥船開挖硬土的改造方式，將絞刀頭周圍加焊了3臺高壓水槍，高壓水槍沿絞刀頭均勻布置，絞刀頭外側(cè)增設(shè)鋼筋攔網(wǎng)，防止垃圾吸入絞刀。高壓水槍頭采用直徑100mm鋼管連接船艙的水泵，牢固焊接在絞刀壁上。采用改造之后的絞吸船有效的解決了原基床的沉積淤泥問題，同時加快了回淤淤泥的清理速度和效率。

（2）基床情況是影響沉箱安裝精確的主要因素，根據(jù)現(xiàn)場需求基床在潛水整平前必須滿足夯實后標(biāo)高和沉箱安裝標(biāo)高不得大于20cm，且整平施工前基床面不得有流動性查的淤泥回流。整平過程中所用二片石必須進行嚴(yán)格控制，不得摻雜碎石和泥土。基床坡度調(diào)整，將基床北側(cè)最后一根鋼軌端頭調(diào)高5cm以用作沉箱安裝后的壓實沉降量。沉箱安裝前對已安裝沉箱的箱腳進行摸底清理，確保兩件沉箱底部在統(tǒng)一標(biāo)高，基床上不得有超過30cm的流動性淤泥。

由于基床整平頂面允許誤差為細平±50mm，因此造成安裝的沉箱縫寬的離散性，再加上基床整平完成后即安裝沉箱，往往基床整平范圍僅僅比沉箱安裝位置寬2m的富余，造成沉箱安裝遠端較容易下沉，加大了沉箱安裝的縫寬。因此，在基床整平環(huán)節(jié)增加2步措施:

①多整理一個基床位再進行沉箱安裝，即按照10#沉箱時，需至少完成11#沉箱位的基床整平。

②控制基床整平的誤差，使遠離沉箱安裝縫一端基床整平的標(biāo)高高出近端50mm,在基床縱向形成一個小倒坡，有利于沉箱著底時向已安裝的沉箱偏移。

（4）安裝過程中的控制。沉箱在完成手拉葫蘆安裝和收緊后，根據(jù)測量人員數(shù)據(jù)進行沉箱的坡度調(diào)整，已安裝端標(biāo)高要稍低另一側(cè)3cm。每個葫蘆配備2個工作人員在沉箱下沉過程中對葫蘆進行收緊，沉箱施工平臺上配備6個工作人員隨時對沉箱注水進行調(diào)整，負責(zé)注水閥門以及水泵的開關(guān)。若沉箱在下沉過程中未能通過手拉葫蘆進行調(diào)整時，施工起重船上的卷揚機可配合葫蘆對沉箱進行調(diào)整，確保待安裝沉箱可以緊貼做縫木方進行安裝。

表1 沉箱安裝的允許偏差、檢驗數(shù)量和方法

（5）安裝后的控制。沉箱安裝完成后，一定要潛水員探摸沉箱底部著床情況以及沉箱底部縫寬情況，如果發(fā)現(xiàn)頂部縫寬滿足預(yù)期縫寬，而底部縫寬較大時，需重新上浮，對交接處基床進行重新整平。

圖2 最后沉箱安裝示意圖

5.調(diào)整后安裝效果

安裝方法調(diào)整后，經(jīng)檢查，共21件沉箱，其中12件沉箱一次安裝到位，9件沉箱經(jīng)過重新上浮重新安裝調(diào)整了縫寬，最后一件沉箱安裝前，左右兩邊預(yù)留縫寬和為21cm，順利完成了安裝。全部縫寬經(jīng)測量滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

6.結(jié)論

（1）清淤要徹底，基床淤泥過多，易引起已安裝完的沉箱發(fā)生位移。

（2）基床整平時需在未安裝沉箱側(cè)抬高5cm，形成一個小倒坡。

（3）不能一次安裝到位的沉箱，利用后一個安裝的沉箱采用硬木加塞的辦法重新上浮調(diào)整。

（4）最后一個沉箱安裝縫寬要重新設(shè)計，不得小于沉箱預(yù)制時可能產(chǎn)生的偏差并加上合理縫寬（每邊不得小于10cm)。

（5）沉箱安裝完成后,除了測量頂部縫寬外，還需潛水員復(fù)核底部縫寬，偏差較大時也需及時調(diào)整。

7.結(jié)語

隨著國內(nèi)碼頭岸線利用越來越緊張，碼頭之間岸線利用更充分，利用兩個水工建筑物之間的岸線長度進行碼頭建設(shè)的項目越來越多，以往的沉箱安裝施工工藝，沉箱接縫寬度安裝后一般為正偏差，最終的碼頭總長度累積起來是變長的，岸線長度固定后，每個沉箱的縫寬基本固定，對沉箱安裝的精度要求提高。沉箱安裝不但跟安裝過程中的控制措施有關(guān)，基床施工質(zhì)量尤為關(guān)鍵。本文主要總結(jié)了在沉箱精確安裝過程中的施工經(jīng)驗及控制要點，供需要沉箱安裝精度較高的類似項目參考。