重力式沉箱码头施工与质量控制分析

　　摘 要：随着我国经济的不断发展，港口码头工程建设日益频繁。在码头工程建设过程中，重力式沉箱码头是一种常见的类型，应用十分广泛。文章以实际工程为例，首先对重力式沉箱码头的施工技术进行了分析，其后对重力式沉箱码头施工质量控制进行了探讨，可供参考。
　　关键词：后方棱体回填 沉箱下沉 沉箱安装
　　1.工程概况
　　某码头工程岸线建设总长为1319.84m，其中2#泊位岸线建设长度为206.2m，3#泊位的建设长度为384m，4#泊位和5#泊位建设长度为729.52m，北侧区域设计驳岸的长度为991m，2#泊位的停泊水域宽度为61m，文章以此工程为实际案例，对重力式沉箱码头施工和质量控制措施进行了分析和探讨。
　　2.沉箱预制施工
　　本工程共需预制2种规格的沉箱（CX1和CX2），CX2单件重1497t和CX1单件重2968t，砼强度等级为C35，共有71个。其中13件CX2，58件CX1，沉箱体积大，高空作业频繁，搬运路程长（沉箱预制场地距离沉箱出运码头约250m），预制工期紧迫，计划于2011年7月中旬开始预制，至2012年7月中旬预制完，月平均预制6个。
　　本次沉箱预制的施工方法采用分层浇注的施工方法进行：沉箱CX1砼浇注分为5层分别进行浇筑，除了底层的高度3000mm以外、其它分层的高度均为3800mm。底层的外模板面的高度为3410mm，其余各层的外模板面的高度为4050mm，为了紧固外模板面与沉箱，利用拉条与圆台螺母将二者紧固；内模板的结构较外模板来说比较复杂，主要由主模板面、倒角模板、吊装架等组成，内模板被吊装架连接在一起，所以内模板与外模板不同，可以随意改变框架，也可以拆除部分框架，底层内模板面的高度为2350mm，上层内模板面高度3920mm，上层吊装架高度为4300mm，为了紧固内模板面与沉箱，利用托架底上的顶撑将二者紧固，内模板与外模板的每一浇筑层均包含4片外模和16片内模；且每片外模质量为27t，每片内模质量为10t；为了保证沉箱底层的整体性和牢固性，将钢筋绑扎成型后再送入底层，在标准段的墙体的施工中采取竖向钢筋分段搭接的方法将钢筋绑扎成型送入到各层中；在砼浇注的过程中采用泵送的方法进行施工；在进行沉箱CX2砼浇注的施工过程中，要将该施工整体分为4层，分别进行施工，沉箱的底层高度2800mm，其余各层的高度皆为3800mm。内模板与外模板的每一浇筑层均包含4片外模和8套内模，且每片外模质量为20t，每片内模质量为9t。
　　3.重力式沉箱码头施工技术
　　3.1做好沉箱安装的准备工作
　　在吊装沉箱的过程中要保证不会出现绳丝断裂的现象，还要保证吊装过程中沉箱的稳定性，在安装前要准备4条同样长的钢丝绳来作为吊装沉箱的工具；在施工前工程技术员要对一线施工人员进行技术指导和安排，并提前查看安装日的潮汐情况，制定出沉箱运输、安装的具体时间。然后将时间表下发到各施工班组，严格进行实施。沉箱在下水、存放、安装过程中要对各船的具体位置进行规划；对沉箱下沉、安装过程中的吃水状况、舱内的水压情况、起重船的吊力大小情况进行预测，并制定突发情况的预防措施；設置水尺用以观察沉箱的下沉情况：在沉箱内外侧面设置水尺，水尺以10cm为一个单位长度，水尺高度为18.2m。
　　3.2沉箱安装的具体参数
　　3.2.1确保仓内吃水平衡
　　因为沉箱的前后趾是对称的，所以要在沉箱的仓内压载平衡水，防止各仓内水面高度出现严重偏差的现象，保证仓内吃水平衡。
　　3.2.2计算临界吃水深度
　　本次施工的沉箱总重G=2968t，为了保证在沉箱下水、存放、安装的过程中不会出现安全事故，起重船的最低持力设定为100t，这样才能满足施工的基本需要，如果设H为沉箱临界吃水深度值，那么通过公式就可以计算出H的具体值：100+16.8×19.13×1.025×H+（1+0.65）×1.5×0.5×19.13×1.025×2=2968，得出H=8.56m。
　　3.2.3计算半潜驳下潜深度
　　在本次工程中半潜驳型深为4.5m，当半潜驳下潜到沉箱吃水深度为8.56m时就达到了下潜的临界值，此时，半潜驳底与海底面至少保持1.0m的距离。设半潜驳下潜深度用H1，H1为13.06m（H1=4.5+8.56=13.06），半潜驳下潜的水域深度比下潜深度高1m，为14.06m。
　　3.3沉箱下沉和上升
　　本次施工选取半潜驳的运输方式运送沉箱，在沉箱压载下沉的过程中，沉箱内部需有一定的压载量，以保证沉箱处于下沉状态，从而保证沉箱的稳定性。在进行沉箱安装前期，要详细计算沉箱内每个仓位的加水量、加水速率，然后制定详细的设计方案，将设计好的方案送监理部门审批，审批合格后方可实施。在利用半潜驳将沉箱运输到指定位置后，还要设置200t起重船来进行吊装作业。半潜驳压载水舱开始匀速吃水，然后沉箱就开始匀速下潜，此时向沉箱内部注入压载水，直到沉箱下沉到6.7m的深度时才能停止注水，当半潜驳则继续下潜到预定深度时，继续向沉箱内注入压载水，直到沉箱下沉到8.6m的深度时停止注水，此时，起重船增加吊力，而沉箱也离开半潜驳，向预定的安装点安放。
　　3.4沉箱下沉后的施工内容
　　沉箱在下沉到指定位置后就要对其进行安装工作，沉箱安装的顺序依次为3#泊位与2#泊位拐角的CX1沉箱 3件，2#泊位CX2沉箱13件，3#泊位、4#泊位、5#泊位的沉箱。将沉箱固定在安装点后，为了保证沉箱在水底的稳定性，还要利用潜水泵向沉箱的仓内注水。当作业人员观测到沉箱注水到与基床坡度一致时就停止注水作业。停止注水后还要检查沉箱是否有移动，沉箱的坡度与基床面坡度是否保持一致。在所有条件都满足要求后，起重船要将沉箱下沉到底，然后再利用潜水泵向沉箱注入水，直到保持沉箱稳定即可。为了保证沉箱不受外在因素的影响，还要及时进行沉箱填芯施工。最后还要在沉箱4个角设置沉降、位移观测点，不间断地对其进行观测并记录数据。
　　3.5后方棱体回填
　　在进行后方棱体回填施工时，需在沉箱稳定后才可进行后方棱体施工。后方棱体主要作用是减轻土压力对码头的影响，因此要选择内摩擦角较大的块石。为了避免潮汐导致后方泥沙流失，需再抛石外侧布置倒滤层，根据现场实际情况，设计倒滤层的厚度为0.7m，倒滤层主要由二片石和级配碎石构成，其中二片石的厚度要控制在0.4m以上，级配碎石的厚度要控制在0.3m。
　　4.沉箱安装后的保证措施
　　在进行沉箱安全前要安排潜水员用刮刀对沉箱安装区域的基床进行检查，确保基床内不会出现淤泥积物，安装时要有专业的技术人员进行指挥，确保沉箱底面与基床的坡度保持一致。此外，安装时还要加强对沉箱的保护，设置保护垫块或靠垫。安装时还要对沉箱下降的速度和深度进行严格把控，确保沉箱的临水线、缝宽都能满足施工需要；安装好沉箱后，测量检查沉箱的临水线、相邻沉箱高差、缝宽等是否都满足施工要求，如果不满足，则要进行适当的调整。表1为沉箱安装允许偏差、检验数量和方法。
　　5.结束语
　　综上所述，在码头工程施工过程中，重力式码头是一种常用的码头结构。文章对重力式沉箱码头施工技术和沉箱安装过程中质量控制措施进行了分析，顺利完成了重力式沉箱码头施工，取得了良好的施工效果，达到了预期要求，值得类似工程借鉴和参考。
　　参考文献：
　　[1]JTS 204-2008·水运工程爆破技术规范[S].人民交通出版社，2009.
　　[2]马玉臣.重力式码头沉箱预制施工质量控制[J].中国水运，2011（09）：40-41.

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