邱曉慶

山東港通工程管理咨詢有限公司 山東煙臺(tái) 264000

在我國(guó)科技的發(fā)展，各領(lǐng)域的技術(shù)水平逐漸提高的今天，港口航道工程項(xiàng)目中，沉箱預(yù)制技術(shù)是非常關(guān)鍵的技術(shù)，實(shí)操性相當(dāng)強(qiáng)，因此被大量的應(yīng)用到港口航道工程項(xiàng)目中，發(fā)揮了至關(guān)重要的助力作用。

1 無(wú)防護(hù)沉箱碼頭損傷分析

無(wú)防護(hù)沉箱碼頭在1kg炸藥爆炸下的損傷狀態(tài)。其中，箭頭標(biāo)注所示為爆坑直徑。在1kg炸藥爆炸沖擊波作用下，迎爆側(cè)外墻發(fā)生嚴(yán)重變形，大部分混凝土被壓碎剝落，在爆源中心正對(duì)的迎爆側(cè)外墻產(chǎn)生1橢圓形的爆坑，爆坑隨著直徑的增加深度不斷減小，在爆坑中心，混凝土保護(hù)層已完全被壓碎裸露出鋼筋骨架。在靠近爆源中心的部分，碼頭上部右側(cè)管溝與下部倉(cāng)格封倉(cāng)板的連接部位出現(xiàn)分離，管溝斷裂破壞。當(dāng)爆炸沖擊波傳播到背爆側(cè)外墻時(shí)會(huì)發(fā)生反射形成拉伸波，由于混凝土的抗拉強(qiáng)度較小，所以背爆側(cè)外墻混凝土?xí)a(chǎn)生拉伸破壞剝落，背爆側(cè)外墻的損傷破壞程度明顯低于迎爆側(cè)外墻，僅有少部分的混凝土產(chǎn)生脫落。由于下部傳來(lái)的沖擊波作用，導(dǎo)致上部面板產(chǎn)生拉應(yīng)力拱起，右側(cè)管溝右上方出現(xiàn)斷裂，下部管溝內(nèi)壁向上拱起，由于沖擊波隨著距離的增大而衰減，所以在碼頭左側(cè)的面板和管溝未產(chǎn)生明顯的變形破壞，上部倉(cāng)格基本完好，未出現(xiàn)較大的損傷。這與開(kāi)展沉箱碼頭水下爆炸試驗(yàn)的毀傷狀態(tài)基本吻合，較好地驗(yàn)證模擬的準(zhǔn)確性。

2 港口航道工程沉箱施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 沉箱出運(yùn)

在進(jìn)行質(zhì)量控制時(shí)，對(duì)于沉箱還有臺(tái)車間的位置要進(jìn)行嚴(yán)格控制。比如，在測(cè)量沉箱位置放線的過(guò)程中，要確保沉箱重心在橫移軌道中心線上，偏差控制在5毫米范圍內(nèi)，并認(rèn)真檢查平臺(tái)面平整度，確保小于5毫米，在沉箱出運(yùn)之前應(yīng)仔細(xì)檢查預(yù)制情況，若是發(fā)現(xiàn)沉箱重心位置與理論位置之間偏差在兩厘米之上，應(yīng)立即采取相應(yīng)的策略進(jìn)行調(diào)整，在沉箱頂升落頂?shù)倪^(guò)程中應(yīng)緩慢同步，準(zhǔn)確進(jìn)行沉箱的橫移，同時(shí)還要保護(hù)好成品，盡量使沉箱頂升位置和外墻的中線靠近，防止發(fā)生磕碰沉箱現(xiàn)象。

2.2 硬粘土性質(zhì)研究

以某項(xiàng)目為例：項(xiàng)目的碼頭區(qū)域存在硬黏土，硬黏土具有壓縮性低、強(qiáng)度大的特點(diǎn)，標(biāo)貫擊數(shù)基本都在50擊以上。結(jié)合周邊國(guó)家的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，將碼頭結(jié)構(gòu)的持力層設(shè)置在硬黏土層。為了解決基槽開(kāi)挖可能造成硬黏土層軟化的影響，項(xiàng)目在碼頭的基槽開(kāi)挖區(qū)域設(shè)置了典型試驗(yàn)段，分析硬黏土遇水軟化的問(wèn)題。項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的硬黏土遇水基本不會(huì)出現(xiàn)軟化、崩解和膨脹，可以在不采取地基處理的情況下作為重力式結(jié)構(gòu)的持力層。但是考慮到基槽開(kāi)挖帶來(lái)的影響，仍要注意一些問(wèn)題：

（1）盡量減少硬黏土開(kāi)挖后的暴露時(shí)間，同時(shí)預(yù)留開(kāi)挖量，以塊石替代可能的軟化的表層硬黏土。

（2）基槽開(kāi)挖后，盡快回填基床塊石及安裝沉箱結(jié)構(gòu)，保證上方有較大的上覆壓力。

2.3 沉箱存放

現(xiàn)階段沉箱的安裝和存放工作基本上分三個(gè)部分，包含沉箱的安裝、靠駁、還有通風(fēng)。沉箱靠駁主要是確定沉箱的位置，借助定位駁船進(jìn)行完成定位，把沉箱拖到繩索上，然后把沉箱放在指定的位置。在安裝完沉箱以后還需要固定沉箱密封件。因?yàn)槌料湓谒?，因此在定位以后，如果沒(méi)有進(jìn)行很好的固定，那么沉箱在海水流動(dòng)中就會(huì)產(chǎn)生移位的情況，進(jìn)而使得沉箱損失。一般情況下，在安裝完沉箱后，沉箱便會(huì)通過(guò)皮帶密封圈來(lái)固定，這一固定的方式十分可靠，可以牢固的固定。另外，沉箱安裝過(guò)程是十分困難的，這一項(xiàng)工作和天氣情況也有著直接的關(guān)系，必須在漲潮的條件下安裝，保證安裝能夠順利的完成，否則就會(huì)出現(xiàn)冗余問(wèn)題。

2.4 沉箱安裝

某項(xiàng)目沉箱采用定位船配合起重船落潮安裝的施工工藝。沉箱安裝第一件時(shí)的精確定位安裝至關(guān)重要，定位船粗定位好位置，起重船先將沉箱拖至浮靠定位船，然后解綁起吊助浮的鋼絲繩，再系掛鋼絲繩于沉箱頂?shù)陌惭b吊環(huán)，待落潮后開(kāi)始安裝沉箱，起重船保持吊力穩(wěn)定在80t左右，潛水員打開(kāi)沉箱進(jìn)水閥門(mén)進(jìn)行注水使沉箱下沉，此時(shí)應(yīng)注意沉箱各倉(cāng)格壓水高度，以保持沉箱正直。測(cè)量人員用華測(cè)GPS測(cè)量沉箱的設(shè)計(jì)坐標(biāo)位置，當(dāng)沉箱下沉至距離基床頂面約0.5m時(shí)，潛水員關(guān)閉進(jìn)水閥門(mén)，用雙GPS測(cè)量前沿兩個(gè)角點(diǎn)進(jìn)行精確定位，然后起重船調(diào)整沉箱位置，再利用落潮或進(jìn)行壓水將沉箱平穩(wěn)、準(zhǔn)確的坐落于基床上。沉箱落至基床面后測(cè)量隊(duì)利用GPS復(fù)核沉箱的安裝誤差值，符合規(guī)范要求則打開(kāi)進(jìn)水閥均勻灌水穩(wěn)定沉箱，安裝結(jié)束，后續(xù)沉箱依靠前一件沉箱進(jìn)行安裝。沉箱安裝完成后經(jīng)兩個(gè)低潮位后觀測(cè)復(fù)核符合要求后及時(shí)對(duì)沉箱進(jìn)行回填壓載。

2.5 胸墻設(shè)計(jì)

胸墻除了作為碼頭整體穩(wěn)定的部分穩(wěn)定力之外，還作為后方回填土的擋土墻，胸墻頂部承受門(mén)機(jī)荷載，外側(cè)承受系纜力和撞擊力，海側(cè)布置有電纜溝。設(shè)計(jì)文件報(bào)批過(guò)程中，對(duì)胸墻關(guān)注點(diǎn)主要有：

（1）咨工關(guān)注胸墻受力，因此考慮到胸墻的受力特點(diǎn)，按照空間有限元進(jìn)行建模計(jì)算，并依照內(nèi)力結(jié)果進(jìn)行配筋計(jì)算。

（2）胸墻和沉箱在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮集裝箱船的船頭對(duì)船舶靠泊的安全影響。

（3）需考慮碼頭的不均勻沉降和側(cè)向位移對(duì)碼頭將來(lái)的營(yíng)運(yùn)造成的影響。從基床壓縮、基底附加應(yīng)力、基床下臥層的壓縮層的厚度及性質(zhì)等方面分析，采取有效措施，減少使用期的沉降。澆筑胸墻應(yīng)等沉降基本完成后開(kāi)始，鋼軌設(shè)計(jì)考慮預(yù)留一定的允許豎向及側(cè)向變形，考慮到沉箱較樁基基礎(chǔ)沉降偏大，考慮給沉箱基礎(chǔ)的軌道預(yù)留一些沉降。

3 結(jié)語(yǔ)

沉箱出運(yùn)安裝需要綜合考慮自然環(huán)境、沉箱重量、船機(jī)設(shè)備、施工成本以及工期要求等各層面因素，隨后充分運(yùn)用當(dāng)場(chǎng)有利條件，使用合理高效的沉箱出運(yùn)安裝施工方式，才可以保障沉箱出運(yùn)安裝施工的安全、高效以及經(jīng)濟(jì)。