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高低基礎(chǔ)沉箱間隔安裝施工應(yīng)用

2021-12-01 00:59林玉葵
中國港灣建設(shè) 2021年11期
關(guān)鍵詞:沉箱防波堤拋石

林玉葵

(1.中交一航局第三工程有限公司,遼寧 大連 116083;2.天津市水下隧道建設(shè)與運維技術(shù)企業(yè)重點實驗室,天津 300461)

0 引言

干塢子項工程西防波堤為透水式結(jié)構(gòu),為了降低成本,充分利用了現(xiàn)有沉箱代替西防波堤部分沉箱,進而導致西防波堤基床出現(xiàn)多個設(shè)計標高,且相鄰兩個沉箱基礎(chǔ)標高均不相同,施工難度大。

沉箱安裝施工在現(xiàn)有施工規(guī)范及施工經(jīng)驗中都有一定的可借鑒性,但高低基礎(chǔ)沉箱間隔安裝施工經(jīng)驗不足且可借鑒的施工案例較少。高低基礎(chǔ)沉箱安裝無法按照順岸式防波堤常規(guī)施工工藝進行,需按照獨立式沉箱進行安裝,為保證沉箱安裝的施工質(zhì)量及施工進度,在施工時采取相應(yīng)的技術(shù)質(zhì)量控制措施及合理地安排施工順序,以滿足質(zhì)量及進度要求。

1 工程概況

大連灣海底隧道建設(shè)工程干塢子項工程-防波堤工程全長391 m,由東、西防波堤及堵口結(jié)構(gòu)3部分組成,共計20 個沉箱,其中西防波堤為11個沉箱,西防波堤沉箱基礎(chǔ)標高共分為6 個低基礎(chǔ)沉箱和5 個高基礎(chǔ)沉箱,相鄰兩個沉箱基礎(chǔ)拋石頂標高相差2.84~4.54 m,各沉箱基礎(chǔ)標高如圖1 所示。

圖1 西防波堤沉箱基礎(chǔ)標高Fig.1 Elevation of caisson foundation of west breakwater

2 施工工藝及方法

2.1 高低基礎(chǔ)沉箱間隔安裝施工工藝

西防波堤受基礎(chǔ)標高及結(jié)構(gòu)形式的影響,在施工過程中必須先進行6 個低基礎(chǔ)沉箱施工,再進行5 個高基礎(chǔ)沉箱施工[1],包括基床拋石、夯實、整平以及沉箱安裝等施工工藝。

2.2 高低基礎(chǔ)沉箱間隔安裝施工方法

2.2.1 基床拋石施工

1)根據(jù)總體施工順序及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的特殊性,先進行低基礎(chǔ)沉箱基床拋石施工,為加快施工進度,將高基礎(chǔ)沉箱基床拋石分成上、下兩層[2],基床拋石分層見圖2。

圖2 低基礎(chǔ)沉箱基床及高基礎(chǔ)沉箱基床拋石施工Fig.2 Riprap construction drawing of low foundation caisson bed and high foundation caisson bed

在進行低基礎(chǔ)沉箱基床拋石施工的同時,也進行高基礎(chǔ)沉箱基床下層的拋石施工,但高基礎(chǔ)沉箱基床下層拋石標高要與相鄰的低基礎(chǔ)沉箱基床拋石標高保持相同。

2)兩個低基礎(chǔ)沉箱之間的最大間距為20.2 m,高基礎(chǔ)沉箱拋石寬度最窄為21.2 m,而現(xiàn)場使用的拋石船寬為12.2 m,船長為52.6 m。若低基礎(chǔ)沉箱安裝完成后再進行高基礎(chǔ)沉箱基床拋石施工,會存在以下兩個問題:一是當拋石船平行基床駐位時,受船長及已安裝低基礎(chǔ)沉箱影響,導致拋石施工過程中無法利用水砣實時進行水深測量控制拋石標高;二是當拋石船垂直基床駐位時,受沉箱間距及拋石船寬限制,導致高基礎(chǔ)沉箱基床中間6 m 范圍拋不到的情況發(fā)生,若采取小拋石船進行施工,則無法滿足進度要求。對此,在低基礎(chǔ)沉箱基床和高基礎(chǔ)沉箱基床下層夯平完成后、低基礎(chǔ)沉箱安裝前,需將高基礎(chǔ)沉箱基床中間6 m 范圍內(nèi)拋石完成。

2.2.2 基床夯實及整平施工

1)受高低基礎(chǔ)沉箱基床標高的影響,高基礎(chǔ)沉箱基床夯平需在低基礎(chǔ)沉箱安裝完成后進行,若進行高基礎(chǔ)沉箱基床夯實施工,則會導致已安裝完成的低基礎(chǔ)沉箱受擠壓力作用發(fā)生位移或傾斜,同時使高基礎(chǔ)沉箱拋石基床上的石料滾落至低基礎(chǔ)沉箱基礎(chǔ)內(nèi),必須進行二次施工,進而成本大大增加,工期延誤。因此,本工程采取對拋石基床的低于低基礎(chǔ)沉箱拋石基床標高以下部分進行夯實施工,而高基礎(chǔ)沉箱拋石基床高出低基礎(chǔ)沉箱拋石基床標高部分不進行夯實施工。

2)因高基礎(chǔ)沉箱高出低基礎(chǔ)沉箱拋石基床部分不進行夯實施工,沉箱安裝后需考慮地基及不夯實基床本身產(chǎn)生的不均勻沉降,為保證沉箱安裝的精度及質(zhì)量[3],在整平施工時需預留一定的基床沉降量。經(jīng)統(tǒng)計計算后[4],確定將低基礎(chǔ)沉箱基礎(chǔ)標高抬高10 cm,高基礎(chǔ)沉箱標高抬高15 cm。

2.2.3 低基礎(chǔ)沉箱安裝施工

先進行低基礎(chǔ)沉箱安裝施工,安裝時嚴格按照設(shè)計圖紙和施工規(guī)范預留安裝縫。由于設(shè)計圖紙變更,沉箱安裝縫由5 cm 變?yōu)?0 cm。在施工過程中必須嚴格控制安裝位置,若超出規(guī)范則進行調(diào)整,直至達到設(shè)計圖紙和施工規(guī)范要求[5-6]。

2.2.4 低基礎(chǔ)沉箱護面塊石拋石施工

低基礎(chǔ)沉箱安裝完成后需進行沉降位移觀測,若西防波堤低基礎(chǔ)沉箱位置無變化,立刻進行低基礎(chǔ)沉箱南北兩側(cè)護面塊石拋石施工,對拋石基床進行加固。

2.2.5 低基礎(chǔ)沉箱間距測量

低基礎(chǔ)沉箱安裝完成后,進行高基礎(chǔ)沉箱剩余斷面拋石施工前,對低基礎(chǔ)沉箱實際間距進行測量,間距測量分為沉箱底部、中部和頂面3 個部位,每個部位均測量3 個點,間距測量位置見圖3。沉箱底部和中部位置需潛水員利用鋼尺進行水下測量,沉箱頂面位置需采用全站儀進行測量。通過實測間距數(shù)據(jù)與沉箱尺寸進行對比,確定西防波堤低基礎(chǔ)沉箱之間的間距長度滿足高基礎(chǔ)沉箱尺寸。

圖3 間距測量位置Fig.3 Spacing measurement position

3 施工中采取的控制措施

1)為防止高基礎(chǔ)沉箱中間6 m 范圍內(nèi)拋石施工造成塊石滾落至已夯平完成的低基礎(chǔ)沉箱基床內(nèi),正式施工前通過試拋確定拋填塊石受水流影響的范圍,為后續(xù)高基礎(chǔ)沉箱基床上層拋石提供可靠數(shù)據(jù)。

2)受防波堤結(jié)構(gòu)形式的影響,沉箱安裝時必須先進行低基礎(chǔ)沉箱安裝。低基礎(chǔ)沉箱安裝則需按照獨立式沉箱方式進行安裝。為防止相鄰兩個低基礎(chǔ)沉箱安裝完成后,預留的安裝縫過小,導致高基礎(chǔ)沉箱安裝不上的情況。施工過程中通過每天對兩個低基礎(chǔ)沉箱之間間距進行測量和沉降位移觀測[7],確定是否滿足高基礎(chǔ)沉箱的安裝長度。若不滿足,則及時對發(fā)生偏移的低基礎(chǔ)沉箱進行調(diào)整[8]。

3)為防止低基礎(chǔ)沉箱箱內(nèi)回填后發(fā)生位移,對高基礎(chǔ)沉箱安裝造成影響?;靥钍┕r,一是采取所有沉箱全部安裝完成后再進行沉箱內(nèi)回填;二是采取倉格對稱分層回填的方法,分層高度為2 m,見圖4。

圖4 沉箱倉格內(nèi)回填平面施工順序Fig.4 Construction sequence of backfill plane in caisson compartment

4 實施效果

1) 在進行西防波堤高低基礎(chǔ)沉箱安裝施工時,通過對拋石、夯實、整平、沉箱安裝及護面塊石、箱內(nèi)回填等各工序施工過程采取相應(yīng)的技術(shù)質(zhì)量控制措施及合理的施工順序,使每相鄰兩個低基礎(chǔ)沉箱之間的間距均滿足高基礎(chǔ)沉箱安裝長度的要求,所有高基礎(chǔ)沉箱安裝一次性成功,未發(fā)生二次施工的現(xiàn)象。

2) 根據(jù)現(xiàn)場多次沉降位移觀測記錄統(tǒng)計可知,高基礎(chǔ)沉箱最大沉降量為11.8 cm,低基礎(chǔ)沉箱最大沉降量為6.5 cm,沉降量統(tǒng)計見表1。而實際施工中高基礎(chǔ)沉箱和低基礎(chǔ)沉箱預留沉降量分別為15 cm 和10 cm,完全滿足后續(xù)上部結(jié)構(gòu)施工要求。

表1 高低基礎(chǔ)沉箱沉降量統(tǒng)計表Table 1 Settlement statistics of high and low foundation caissons

5 結(jié)語

西防波堤高低基礎(chǔ)沉箱間隔安裝施工方法適用于高低基礎(chǔ)沉箱或沉箱基礎(chǔ)標高較多的工程,在施工過程中對各工序進行合理的施工順序安排,同時嚴格控制各工序施工質(zhì)量,既可以保證高低基礎(chǔ)沉箱安裝的精度和質(zhì)量,又可以保證施工進度、降低施工成本。

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