多用途半潛駁坐底基礎結構設計與施工

劉金秋，任旭龍，董溫峰，王書慶

（1.天津深基工程有限公司，天津 300222；2.中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島 066002）

0 引言

自1954 年我國第一座沉箱重力式碼頭建設以來，沉箱出運下水經歷了起重船吊運下水、斜坡滑道溜放下水、搭岸半潛駁運載下水、坐底半潛駁運載下水[1]等幾種方式的變革。60 余年來，沉箱重力式碼頭已隨著港口工程的發展走向外海、深水區及大型跨海橋梁建設，配套預制場建設也朝著工廠化、標準化發展[2]，回顧重力式沉箱碼頭建設歷史，采用半潛駁出運沉箱下水工藝的預制場，其出運碼頭及坐底基礎基本只針對一種船型，當所承接的預制任務發生變化，沉箱的工況同出運能力不匹配時，需要進行較大的改造調整，產生較多的施工成本。

半潛駁坐底基礎作為港口工程陸上預制場構件出運船舶靠泊承載基礎之一，其主要由拋石基床、鋼筋混凝土條形基礎或鋼箱梁條形基礎構成，且多數基礎施工均為水下作業方式，施工條件較為復雜，施工難度較高。受乘潮水位、船舶型深及吃水限制，船舶更換將引起較大的工程量變化，產生高額費用，本文從基礎結構入手，充分應用裝配化理念，優化條形基礎形式，提出一種簡易拆裝基礎，在簡化改造工序、縮減工期的同時，節約了改造成本，優化后的半潛駁基礎在中交一航局北部灣預制場成功應用，效果良好。

1 項目背景

北部灣預制場依托欽州港大欖坪港區9 號、10 號自動化集裝箱泊位工程建設，首期承擔欽州港9 號和10 號泊位、防城港鋼鐵基地204—206號泊位及防城港企沙港區赤沙作業區2 號泊位等共計70 個沉箱的預制任務，各沉箱規格見表1。

二是當好行為上的“方向標”。喊破嗓子不如干出樣子，對于一線員工而言，身邊的榜樣往往比“紙上”“墻上”“電視上”的標桿典型更具有感染力。為促進班組輿情疏導員發揮表率示范作用，各基層隊、站以“標準上高一檔、管理上嚴一格、作風上緊一扣”為導向，對班組輿情疏導員隊伍進行嚴格管理，實行“任期制”“考評制”和“淘汰制”，半年為一個任期，每月通過干部評價、員工評議、業績評定相結合的方式，對每名班組輿情疏導員作風、形象、能力、素質、作用發揮等各方面進行綜合考核，月度成績累加得出任期總評分，對前三名進行表彰獎勵和經驗推廣，淘汰末三名，由支委會重新選設。

表1 各工程預制沉箱規格一覽表Table 1 List of specifications of prefabricated caissons for each project

由于預制沉箱規格不一致，出運船舶能力發生較大變化，要求其坐底基礎承載能力及標高均隨之調整。本文綜合考量沉箱預制出運情況，以3 500 t 和5 015 t 沉箱為例進行北部灣預制場半潛駁坐底基礎設計。

2 設計

2.1 參數確定

1） 水文條件

北部灣預制場地處廣西壯族自治區欽州市欽州港大欖坪港區規劃9 號泊位位置，場地西部為潮間帶，漲潮時被浸沒，退潮后局部露出水面，場地東部為圍堰回填地段，原地面高程為6.1～6.5 m；港區潮汐為非正規全日潮，平均潮差為3.5 m，平均高潮位為4.68 m，極端高潮位為5.77 m。根據潮汐表，按乘潮保證率為80%考慮，確定乘潮水位為3.62 m[3]。

2） 地形地質條件

北部灣預制場位于欽州盆地南西翼，屬于近岸圍堰回填，場地地形較平緩、穩定，周邊地段未發現臨空界面、塌陷等不良地質作用，未見區域性斷裂通過，勘察未發現活動性斷層和新構造運動的痕跡。地勘揭露地層自上而下分布為：填土層、細砂、角礫、淤泥質黏土、中風化泥質粉砂巖[4]，典型地質斷面見圖1。

圖1 典型地質斷面圖Fig.1 Typical geological cross-section

3） 船舶參數

半潛駁9 號總長58 m，型寬34 m，主體型深4.6 m，滿載吃水4.0 m；半潛駁11 號總長82.6 m，型寬42 m，主體型深5.5 m，滿載吃水4.2 m。

2.2 高程設計

高程設計作為預制場的重要內容之一，其控制高程為碼頭前沿頂高程、坐底基礎高程和出運軌道頂高程，主要根據潮汐、波浪、泊位性質、裝卸工藝、陸域高程及防汛等要求確定，由于出運碼頭處于金鼓江入海口位置，掩護條件較好，受波浪影響較小，其高程設計按照上水控制標準[5]確定。

圖6給出了位于(60,-30,60)位置,距離麥克風陣列中心距離為90 cm的音源,內容為“1、2、3、4”時4路麥克風采集的語音信號時域波形,其中(a)為mic1的信號,(b)為mic2的信號,(c)為mic3的信號,(d)為mic4的信號。由圖可見,4路麥克風信號具有相似性,也存在差異,同時語音信號具有較大的背景噪聲。圖6中同時用豎線給出了基于C0復雜度的端點檢測結果,在噪聲環境下,C0復雜度檢測算法依舊獲得了較好的檢測效果。

1） 碼頭前沿高程

曹紫萱：“陳校長，上周我們學校舉行了盛大的三十周年校慶活動。您能向《小主人報》的讀者們簡單介紹一下，在三十年的發展過程中，我們第四中心小學的發展經歷了哪幾個階段嗎？”

坐底基礎設計為條形基礎，主梁按出運軌道位置設置，主要承載船舶所傳遞的荷載，副梁布置在主梁兩側，輔助主梁進行荷載傳遞，并起到穩定船舶的作用。綜合船舶型寬、船艙結構及甲板上軌道布置情況，主梁按軌道位置設置，間距8.0 m；副梁分別按照半潛駁9 號和半潛駁11 號縱艙壁位置設置，由于半潛駁11 號縱艙壁至船側壁水平距離較大，因此增加2 道副梁，用于抵抗艙室壓水形成的不平衡力矩。按上述原則，共布置通用主梁2 道，半潛駁9 號副梁2 道；半潛駁11 號布置副梁4 道，其中2 道利用半潛駁9 號副梁。基礎平面布置圖見圖2。

碼頭前沿高程復核標準值E=極端高水位+設計超高值，設計超高值按碼頭掩護條件取0～0.5 m，則碼頭前沿高程復核標準值為5.77～6.27 m。

綜合考慮周邊場地地形標高，碼頭前沿高程設定為6.3 m。

2） 半潛駁9 號坐底基礎頂高程

坐底基礎高程設計主要考慮乘潮水位、半潛駁滿載吃水以及沉箱出運時半潛駁底板至基礎的富裕水深（按0.5 m 取值），經計算，半潛駁9 號坐底基礎頂高程為-0.88 m。

按出運碼頭高程控制計算，半潛駁11 號坐底高程=出運碼頭軌道頂高程（3.82 m）-半潛駁11 號型深（5.5 m）-甲板以上軌道高度（0.2 m）=-1.88 m。

出運碼頭軌道高程考慮半潛駁9 號型深、甲板以上軌道超高值，由半潛駁基礎高程反推確定，取超高值為0.1 m，則出運碼頭頂高程為3.82 m。

4） 半潛駁11 號坐底高程

更為值得一提的是，消費者們還可以在“鮮味體驗”環節中，欣賞國家級廚藝顧問的現場中華廚藝展示，并親口品嘗用太太樂產品烹飪出來的一道道美味佳肴。親眼目睹、親身體驗、親口品嘗讓太太樂工業旅游成為了消費者一次真真正正的“鮮味之旅”。

出運船舶變化引起基礎調整時，僅需要方駁吊機對頂層鋼箱梁進行拆除、安裝，即可實現坐底基礎的互換調整，而無需對底部拋石基床進行再處理，簡化了改造工序，大幅縮減改造時間。半潛駁坐底斷面圖見圖3。

3） 出運碼頭軌道頂高程

（2）伊利石在半風化層開始出現，并且貫穿半風化層、全風化層、表土層；石英和針葉礦貫穿整個剖面；埃洛石在全風化層含量較高，往上逐漸被高嶺石替代。

午夜前，懸崖上空的銀河將會呈現出最美的狀態，國際空間站會在凌晨1∶40從我們頭頂掠過，出現的時間僅有兩分鐘。

綜合比較，取半潛駁11 號坐底高程為-1.88 m。

y表示被解釋變量，即個人的社會地位。edu1表示高等教育變量，Xi表示性別、健康、社會態度等控制變量。β1表示高等教育的社會地位回報，λi表示相應控制變量的回歸系數，具體回歸結果如表2所示。

2.3 基礎通用性設計

由上述可知，在出運碼頭標高不變的情況下，半潛駁9 號與半潛駁11 號坐底基礎高程相差1.0 m，要同時滿足2 種船型坐底靠泊需要，其坐底基礎必須具備可調性，引用裝配理念，采用疊合梁來解決坐底高程矛盾的問題。

裝配式可調坐底基礎由拋石基床、鋼筋混凝土坐底梁、鋼箱梁3 部分組合而成，鋼箱梁置于頂層，其標高滿足半潛駁9 號坐底需要，鋼筋混凝土梁安裝在底部，其頂標高滿足半潛駁11 號坐底需要。

碼頭前沿高程基本標準值E=設計高水位+富余高度，富余高度按碼頭掩護條件取1.0～2.0 m，則碼頭前沿高程基本標準值為5.68～6.68 m。

圖2 半潛駁坐底基礎平面布置圖（mm）Fig.2 Floor plan of semi-submersible barge bottom resting foundation（mm）

按乘潮水位控制計算，半潛駁11 號坐底高程=乘潮水位（3.62 m）-滿載吃水（4.2 m）-富裕水深（0.5 m）=-1.08 m。

圖3 半潛駁坐底斷面圖Fig.3 Sectional view of semi-submersible barge bottom resting foundation

2.4 基礎結構設計

2.4.1 鋼箱梁

在災害的高發時段，各地政府要加大自然災害防御知識宣傳力度，尤其要重視宣傳雷電災害方面的知識。最好能在實現科技下鄉的同時把握上門機會，面對面地宣傳、普及防御知識。

鋼箱梁設計為梯形斷面，頂寬1.376 m，底寬2.0 m，高1.01 m，單塊鋼箱梁長6.0 m，框格梁結構，采用Q235 鋼板焊接，底板厚度14 mm、頂板和肋板厚度12 mm、擋板厚度10 mm；為保護船底鋼板，鋼箱梁頂部安裝瀝青浸漬過的枕木，用厚度10 mm 的鋼帶固定。為滿足安裝要求，鋼箱體底面對應每個艙格留設?5 cm 進水孔1 個，外腹板上部留置?3 cm 排氣孔1 個，兩種均按梅花形布置，進行局部加強處理。鋼箱梁結構圖見圖4。

圖4 鋼箱梁結構斷面圖（mm）Fig.4 Section view of steel box girder structure（mm）

2.4.2 鋼筋混凝土梁

鋼筋混凝土梁采用矩形斷面，設計混凝土強度等級為C30，基礎坐落在拋石基床上，考慮彈性地基對基礎的影響，單塊梁長按6.0 m 設計，其寬度為鋼筋混凝土梁底寬+400 mm。由于上層鋼箱梁基礎和混凝土基礎均為剛性結構，考慮施工誤差造成的基礎不貼合情況，在混凝土梁頂面增加1 層枕木，進行鋼箱梁傳遞應力的二次分配。

1.2.1 檢查前護理工作 護理人員需要為患者提供良好的護理環境，并且要確保檢查設備的完善程度，具體需要將患者檢查環境溫度控制在20～24℃，將濕度控制在50%～60%，并且要定期對檢查科室進行清潔和消毒工作，以此來預防院內感染現象。此外，護理人員需要結合患者的病情和心理承受能力，對患者進行適當的安慰和開導，并向患者講述基本的檢查流程，提高患者對胃鏡檢查工作的了解程度。

2.4.3 拋石基床

半潛駁11 號高程確定按乘潮水位和出運碼頭高程雙控設計，二者比較取低值。

1.采購環節存在先下單后定價的情形，如分批下單月末按量定價的，導致倉庫入庫的材料無法確定暫估單價，影響成本核算的要件。

拋石基床采用10～100 kg 塊石基床，其下為細砂層，地基承載力特征值為140 kPa。拋石基床作為條形基礎應力擴散的主要媒介，其厚度直接影響著條形基礎的整體穩定性，因此拋石基床的設計主要對象為厚度的確定。

考慮半潛駁作業最不利工況，基礎厚度設計時將2 道副梁按1 道主梁考慮，則各荷載情況見表2。

編目人員應該首先明確《中圖法》文學類的體系結構和列類標準，遵循文學類的分類標引規則，才能準確掌握歸類方法，將文學作品準確地歸類。文學作品的分類路徑可以概括為：在標引時先判別文體，再看是一人或多人的作品，再查出著者國籍，然后依國家、文體、總集或別集的標準，有必要時再按時代標準，順次歸類。

李錦認為，國企應該通過混改，帶來吸引資金、降低杠桿率、優化公司治理、試點職業經理人制度等多重效益，不能單打一。

表2 半潛駁基礎最不利荷載工況Table 2 Most unfavorable load conditions of semi-submersible barge foundation

由于主梁和副梁間距較小，考慮主梁和副梁在荷載作用下的相互影響，基床厚度按主梁和副梁線荷載組合控制，基床厚度計算情況見表3。

表3 荷載及基床厚度計算表Table 3 Calculation table of load and foundation bed thickness

由表3 可知，半潛駁基礎基床厚度由半潛駁11 號荷載控制，經計算，確定基床厚度為2.01 m。

3 半潛駁基礎施工工藝流程

半潛駁基礎施工分2 部分進行，1） 水下作業部分，即基槽開挖、基床拋石、基床夯實整平及基礎安裝；2） 陸域預制部分，即鋼箱梁和混凝土梁的預制。半潛駁坐底基礎施工總流程見圖5。

圖5 半潛駁坐底基礎施工工藝流程圖Fig.5 Flow chart of construction process of semisubmersible barge bottom resting foundation

4 施工關鍵技術

4.1 基床拋石

基床拋石采用“反鏟+平板運輸船+定位方駁”的工藝組織施工，采用網格法定位拋投，拋填過程中勤測水深，及時掌握拋填面的變化情況。根據施工經驗，預留8 cm 夯沉量，塊石拋填完成并對拋石面進行簡易粗平后，進行基床夯實處理。

三是本職工作邊緣化。鎮街人大主席(主任)和人大干事絕大部分時間和精力忙于中心工作，很少顧及人大本職工作，除籌備召開人大會議外，其他方面基本處于被動應付狀態。提出議案、建議、批評和意見，是代表執行職務的重要體現，但從實際情況看，鎮級人代會上代表提出的書面意見建議普遍很少，部分鎮甚至一件沒有，更不用說代表議案，閉會期間就更難提出和交辦；即便是參加大會審議和代表活動，部分代表很少積極建言獻策，長期處于“無聲狀態”。

4.2 基床夯實

基床采用重錘夯實法進行夯實，夯擊能為80～100 kJ/ m2，夯擊4 遍。夯實完成后測量基床標高，并根據夯沉量進行塊石補拋和粗平處理。

4.3 基床整平

基床整平采用細平、極細平處理方案。細平時，將塊石間不平整部分用二片石填充，二片石間不平整部分用碎石填充，碎石規格選用2～4 cm，碎石成層厚度不超過5 cm。細平處理完成后對基礎安裝位置進行極細平處理，極細平采用導軌刮道法進行，細平寬度為“1.0 m+基礎寬度+1.0 m”，碎石規格同細平碎石規格，極細平后高差不得超過2 cm。

4.4 坐底基礎預制

鋼筋混凝土基礎在場內就近預制，基礎頂面平整度為控制關鍵，確保枕木安裝后能夠完全貼合，避免出現集中應力造成枕木斷裂破壞；鋼箱梁在車間內加工制作，嚴格控制各板塊間焊縫質量，并做好鋼箱梁的防腐處理，防止在海水中銹蝕破壞。

4.5 坐底基礎安裝

基礎安裝采用定位方駁配合方駁吊機進行安裝，按照測放好的基線位置首先安裝鋼筋混凝土基礎，基礎安裝縫隙按3～5 cm 設置，底層基礎安裝完成后進行基礎平整度、順直度檢查，再繼續二層基礎安裝作業。需注意，方駁吊機作業時浪高不得超過0.5 m，風力小于5 級（≤10.7 m/s）；基礎安裝過程中嚴格控制安裝精度，縱橫位置偏差不超過2 cm。

4.6 半潛駁壓載

半潛駁壓載是基礎施工后在使用前必不可少的關鍵環節，主要目的在于消除基礎施工中的殘余沉降量。半潛駁就位后，連接陸域鋼軌，開啟壓載泵，向各水倉壓水，壓載重量為出運構件重量，如果壓水載重小于出運構件重量，則采用固體載荷補充；壓載時間不少于72 h，根據沉降觀測情況確定停止壓載時間。待基礎沉降穩定后，調整半潛駁鋼軌與陸域縱移道平齊。

5 應用效果分析

5.1 結構穩定，可靠度高

半潛駁基礎施工完成后進行了半潛駁壓載試驗，鑒于首期預制沉箱重量為3 500 t，壓載水重量按3 700 t 控制，壓載后基礎沉降量為5 cm。壓載后，根據陸上軌道標高，進行了半潛駁鋼軌安裝。沉箱出運施工過程中進行基礎沉降監測，截至目前累計移運沉箱36 次，基礎累計沉降1 cm，鋼軌高差在電驅頂運一體臺車調節范圍內，滿足施工要求，未發生二次調軌情況。

5.2 半潛駁基礎對船舶的適應性明顯提升

對傳統陸上預制場半潛駁坐底基礎進行了升級，取消了基礎改造對拋石基床進行二次處理的工序，直接對頂層鋼箱梁進行拆裝作業，實現了不同型深半潛駁坐底需求。

本文所述鋼筋混凝土基礎及鋼箱梁基礎均為單塊整體結構，能夠滿足2 種型深的船舶坐底使用，基礎同船舶的適應性還存在一定程度的局限性，后續研究中對國內半潛駁型深及吃水能力進行統計，分級分層進行條形基礎的裝配，可進一步擴大坐底基礎對船舶的適應能力。

6 結語

本文針對傳統水工配套預制場半潛駁坐底基礎對船舶適應性低的缺陷，依托實際工程進行適應性擴容研究，充分引用裝配理念，設計施工了水下裝配式可調基礎，通過基礎的拆裝組合，滿足了不同船舶坐底的能力。這一技術的升級，有效地擴大了預制場構件出運船舶的選擇范圍，能夠較好地兼顧船型變化，在國內外中長期工廠化沉箱預制場建設中具有推廣意義，經濟效益顯著。