趙劉群，鄧尚康，李芙蓉

（1.中交第四航務(wù)工程局有限公司，廣東廣州 510231；2.中交四航局港灣工程設(shè)計(jì)院有限公司，廣東廣州 510231）

0 引言

廣西欽州港大欖坪1號(hào)、2號(hào)散雜貨泊位位于欽州港大欖坪南作業(yè)區(qū)，金鼓江航道和進(jìn)港航道交匯處的東邊，為2個(gè)10萬噸級(jí)集裝箱碼頭。碼頭前沿50m范圍內(nèi)的所有水工建筑物屬于碼頭水工結(jié)構(gòu)，碼頭岸線長(zhǎng)度為890.327m，碼頭面頂標(biāo)高+6.6m，前沿底標(biāo)高-15.1m，調(diào)頭區(qū)底標(biāo)高-13.0m。碼頭前沿停泊地寬度為86m，船舶調(diào)頭圓直徑為500m。碼頭下部水工結(jié)構(gòu)為預(yù)制鋼筋混凝土薄壁大圓筒，外徑為18.00m，壁厚0.34 m，圓筒高度18.1m，共46件，底標(biāo)高為-15.10 m，頂標(biāo)高為3.00m。

欽州港大欖坪1號(hào)、2號(hào)泊位工程在圓筒安裝期間，由于施工水域回淤嚴(yán)重，盡管在圓筒安裝前進(jìn)行了基床清淤，但無法徹底清理干凈，降低了圓筒底與拋石基床的摩擦系數(shù)，在港池內(nèi)爆破作業(yè)時(shí)又引發(fā)了后方淤泥坍塌，圓筒受淤泥沖擊及后方土壓力突然增大誘發(fā)了未及時(shí)進(jìn)行筒內(nèi)回填砂的6～10號(hào)圓筒出現(xiàn)向前沿不同程度的滑移情況。

1 概況

本工程采用鋼筋混凝土薄壁無底大圓筒，單件重1153 t。由于采用浮游安裝，設(shè)計(jì)增加一重360 t的臨時(shí)鋼筋混凝土底板，底板與圓筒為相互獨(dú)立結(jié)構(gòu)，兩者通過螺栓緊固，橡膠墊板止水，結(jié)構(gòu)如圖1示。

圖1 圓筒與臨時(shí)底板連接圖

至出現(xiàn)圓筒滑移前已安裝圓筒15個(gè)，1～9號(hào)圓筒已拆除底板和圓筒的連接螺母，1～5號(hào)圓筒已完成筒內(nèi)吹填砂，6～8號(hào)已完成拋填圓筒內(nèi)底層反濾層。圓筒滑移的情況如表1、圖2所示。

表1 圓筒滑移穩(wěn)定后偏移情況表

圖2 圓筒滑移情況平面圖

2 方案研究

大圓筒滑移發(fā)生以后，首先組織專家組前往工地現(xiàn)場(chǎng)了解情況，討論圓筒起浮復(fù)位方案，經(jīng)多次討論形成5套方案。

2.1 方案1：氣壓法

加工一個(gè)大蓋板，將圓筒頂蓋住，同時(shí)在圓筒頂與蓋板間加橡膠板，利用圓筒頂?shù)耐馍炫罈U和在圓筒頂植筋反壓緊固蓋板，使圓筒頂和蓋板間無縫隙，從而達(dá)到密封的效果。在蓋板頂上設(shè)置進(jìn)氣閥，利用進(jìn)氣閥進(jìn)行加氣，利用氣體擠壓排出筒內(nèi)海水將圓筒上舉達(dá)到起浮目的。

2.2 方案2：頂部反壓法

在圓筒頂架設(shè)鋼梁，將鋼梁與圓筒頂?shù)耐馍炫罈U和植筋進(jìn)行焊接，鋼梁下部設(shè)鋼管柱，利用千斤頂頂鋼梁和鋼立柱，使底板和底座壓緊。然后再上緊底板與底座的連接螺栓，達(dá)到密封后再排水起浮進(jìn)行復(fù)位。

2.3 方案3：船升法

在圓筒上打眼掛鋼絲繩，然后與船舶連接，利用船舶在漲潮時(shí)的浮力將圓筒吊起，從而達(dá)到復(fù)位的目的。

2.4 方案4：水下混凝土封底法

在底板進(jìn)行水下混凝土封底，利用水下封底混凝土的自重及和圓筒的黏結(jié)力克服起浮對(duì)底板的上舉力而達(dá)到止水和起浮的目的，進(jìn)行復(fù)位。

2.5 方案5：加長(zhǎng)螺桿緊固底板法

加長(zhǎng)螺桿緊固底板法是對(duì)已上移的底板經(jīng)加長(zhǎng)螺桿后，利用加長(zhǎng)螺桿壓住底板，然后再通過止水措施將底板四周進(jìn)行止水，起到基本密封，排水后達(dá)到起浮條件。

3 方案分析及選用

5種方案比選及選用方案見表2。

表2 方案比選表

4 方案實(shí)施

4.1 流程

工藝流程為：制作工作平臺(tái)、加工連接鐵件→后方及圓筒周圍清淤→清理圓筒內(nèi)回填料→清理底板與圓筒接縫→螺栓處理→止水帶施工→緊固底板螺母→圓筒抽水上浮外移→基床清淤及修復(fù)→圓筒安裝。

4.2 施工方法

1）采用絞吸船和挖泥船清除6～10號(hào)圓筒后方的回淤，盡可能地清除干凈，確保正位的圓筒和已產(chǎn)生滑移的6～10號(hào)圓筒的穩(wěn)定，不再產(chǎn)生滑移，同時(shí)也為6～10號(hào)圓筒起浮創(chuàng)造條件。

2）根據(jù)6～10號(hào)圓筒的不同情況分別處理，處理原則是先易后難，從10號(hào)開始進(jìn)行處理。

3）由于10號(hào)圓筒底板的連接螺栓當(dāng)時(shí)只拆除一半，所以采用的處理方案是：重新將所有的螺母全部上好，用風(fēng)動(dòng)扳手水下將螺母擰緊。因底板是剛性的，只拆除一半螺母，底板與底座的縫隙不大，重新上緊螺母后滲水量小。抽水起浮后將10號(hào)圓筒移到后續(xù)基床上下潛存放。

4）9號(hào)圓筒底板與圓筒內(nèi)趾的連接螺栓上的螺母全部拆除，造成底板下的淤泥將底板托起，底板與圓筒內(nèi)趾間的縫隙加大，只擰緊螺母無法減小底板與底座之間空隙，直接抽水起浮困難。處理方法是：上緊連接螺母后，水下將底板四周的泡沫板清除干凈，再壓入橡膠止水條后用絮凝混凝土進(jìn)行灌縫。再利用螺桿上加工蓋板，蓋板壓住澆注好的灌縫混凝土，為了增加鋼板的鋼度，在蓋板上增加一條12號(hào)槽鋼。在混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度且達(dá)到止水效果或減小滲水量后，圓筒即可起浮安放在第10號(hào)圓筒基床上。

5）對(duì)6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)三個(gè)圓筒處理時(shí)，由于筒內(nèi)已拋填了反濾層料，其中6號(hào)已拋填了兩船海砂。所以處理步驟為，①清除回填物：采用挖泥船及砂石泵等設(shè)備進(jìn)行圓筒內(nèi)回填物的清除，在清除完回填物后發(fā)現(xiàn)由于底板上浮，預(yù)埋螺桿已縮入底板內(nèi)，為了圓筒能起浮，螺桿必須接長(zhǎng)。②開展擴(kuò)孔工作，將臨時(shí)底板上螺栓孔直徑進(jìn)行擴(kuò)大：在圓筒頂搭設(shè)鉆孔平臺(tái)，利用鉆孔灌注樁取芯用的鉆機(jī)對(duì)螺栓孔進(jìn)行擴(kuò)大，擴(kuò)大的孔徑為10 cm。③螺桿接長(zhǎng)：利用原底座上的螺桿進(jìn)行接長(zhǎng)，具體做法是根據(jù)螺栓的尺寸加工一個(gè)長(zhǎng)10 cm的套筒，套筒兩端加工內(nèi)絲扣，在已擴(kuò)孔的位置上將螺桿接長(zhǎng)到底板面以上。④止水：止水措施和9號(hào)圓筒處理方案相同。⑤起浮存放：在止水帶施工完成且混凝土強(qiáng)度達(dá)到30MPa以上后，關(guān)閉圓筒底部排水口，1000 t定位方駁靠泊在圓筒側(cè)面，用水泵抽筒內(nèi)水至圓筒起浮，通過纜繩將圓筒固定在駁船側(cè)面，絞動(dòng)駁船定位錨繩將圓筒拖運(yùn)到基床上進(jìn)行下潛存放。⑥對(duì)原基床重新整平：由于圓筒的滑移，基床面已達(dá)不到安裝要求，再次進(jìn)行清淤整平。⑦起浮復(fù)位：在二次整平驗(yàn)收后，將存放在基床上的圓筒抽水上浮，再用駁船拖帶已浮游的圓筒進(jìn)行復(fù)位。復(fù)位安放完成后，及時(shí)拆除底板和底座的連接螺母使底板和圓筒分離，進(jìn)行筒內(nèi)拋填反濾層和吹填砂工作，確保復(fù)位圓筒安放后的穩(wěn)定。

4.3 處理方案材料的選用

1）加長(zhǎng)螺桿的選用：原螺桿為直徑36mm，截面積為10.17 cm2，加長(zhǎng)螺桿（套筒）選用直徑56mm，扣除內(nèi)絲扣后的截面積為12.06 cm2，選用的加長(zhǎng)螺桿截面積（12.06 cm2）＞原螺桿截面積（10.17 cm2），所以加長(zhǎng)螺桿選用和原螺桿同樣材料加工能滿足施工要求。

2）止水鋼板和槽鋼的選擇：在抽水至內(nèi)外水頭為3.95m時(shí)，圓筒達(dá)到起浮條件，底板承受壓強(qiáng)為4.05 t/m2，止水縫寬為10 cm，則上托力為0.405 t/m，經(jīng)計(jì)算，止水縫上采用厚10mm，寬60 cm的鋼板并在螺桿處壓1根12號(hào)槽鋼來壓緊止水條。見圖3。

圖3 圓筒與臨時(shí)底板止水圖

5 結(jié)語

通過大圓筒起浮復(fù)位技術(shù)方案的選用，現(xiàn)場(chǎng)的處理及總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，找出事故發(fā)生的原因，對(duì)防止以后發(fā)生類似事件有很大幫助。自圓筒滑移事件發(fā)生后，業(yè)主、監(jiān)理單位非常重視回淤處理，解決了吹填泄水口的改道問題，減輕了回淤強(qiáng)度，并重新核算碼頭結(jié)構(gòu)安全，增加了后方拋石棱體，明確了清淤達(dá)到檢測(cè)的指標(biāo)：一是潛水員能觸摸到原狀土或拋填塊石，二是安裝前檢測(cè)淤泥的重度，要求不大于13 kN/m3。

整個(gè)施工過程的清淤作業(yè)，嚴(yán)格按照施工規(guī)范及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定、設(shè)計(jì)要求及監(jiān)理與業(yè)主的指令進(jìn)行清淤工作，并加強(qiáng)了回淤情況、淤泥重度的檢測(cè)頻率，認(rèn)真地對(duì)圓筒在內(nèi)部回填及后方回填期間的沉降位移進(jìn)行觀測(cè)，測(cè)得圓筒安裝及回填期間的最大沉降量為12.2 cm，最大位移量為3.7 cm（向海側(cè)）?，F(xiàn)1號(hào)、2號(hào)泊位胸墻已澆注完成，設(shè)備上岸及后方回填等全部結(jié)束，通過長(zhǎng)期對(duì)碼頭面層進(jìn)行觀測(cè)，最大沉降量?jī)H為3.5 cm，最大位移量?jī)H為2.3 cm。說明所采取的措施是有效的，從而確保了整個(gè)碼頭的施工質(zhì)量。

[1] JTJ167-2—2009，重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范[S].

[2] JTJ147-1—2010，港口工程地基規(guī)范[S].

[3] 范慶來，欒茂田.軟基上沉入式大圓筒結(jié)構(gòu)的水平承載力分析[J].巖土力學(xué)，2004，25（S2）：191-195.

[4] 許英，魯子愛.大圓筒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析[J].水運(yùn)工程，2003（9）：1-4.

[5] 宋少滬，馬蘭.基于變位方法的無底大圓筒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究[J].中國港灣建設(shè)，2010（2）：25-29.