中交第三航务工程局有限公司江苏分公司 江苏连云港 222042
摘要：中国现有的港口建设已经从之前的将码头泊位的数量放在前位的现象转变为将实现大型专业的深水码头泊位所占的比重加大而努力。在深水位的码头泊位施工过程中，沉箱设计是其中非常常见的一种结构，它具有能够减少水下工程量、缩短工期和实现一次性以及提高码头的整体稳定性的优点，是很多建设单位经常考虑的结构形式，本文将以江苏盐城港滨海港区中电投煤炭码头为例，介绍重力式码头沉箱在出运和安装上的一些工艺，对深水泊位港口的建设具有一定的工程意义。
关键词：大型重力式码头沉出运；大型重力式码头；施工安装技术
一、重力式沉箱码头相关施工的重点
1.基槽与基床的工程施工：
重力式码头，就是将码头的稳定性依靠码头自身的重力进行保持，研究得出，这类型的工程码头需要建立在250KPA的地基之上，而且需要注入的击数控制在35a以上，以此保障码头地基的稳固性。当码头表面的地基载重能力达不到之前的要求的时候，要对现在的地基进行复合方式性进行加固，或者是进行更换地基。根据地址勘察结果：本区域内土质主要为粘土和粉细砂，粉细砂标贯击数大于40击，满足大型重力式沉箱码头的地质条件。本工程基础为典型的抛石基床结构：在开挖的基槽内依次抛填0.5m厚的二片石垫层、2.0m或4.0m厚的基床块石，后续采用重锤夯实工艺予以密实。使整个工程的地基牢固、稳定，以保证码头的结构安全。
图1 码头典型断面图
由于本工程工程环境的特殊性，在基槽与基床施工过程中回淤处理是难点。由于本工程沉箱的基床顶面标高较低达到-19.0m，且基床周围100m范围以外泥面标高普遍在-10.0~-12.0m之间，再加上本港区内还有挖泥、疏浚施工，使得本工程的基床回淤异常严重。
在对基槽和基床进行施工的时候，回淤过快的话将会产生沉积物超出工程设定的预先值，将直接影响到后期的工程质量。如果回淤严重的话，因上部沉积物过多，厚度过大，以及数量增多的情况，直接影响工作者进行下一步工作的开展，将工程的施工效率降低，影响工程进度，严重的将会威胁整个工程的安全质量。为解决这一难题，确定了分段施工，即：挖一段、抛一段、夯一段、整一个、安一个的施工工艺，确保基槽和基床的施工质量。
2.墙身的施工：
对于重力式沉箱码头，墙身施工主要包括：沉箱预制安装及其箱内回填。一般来说重难点在预制及安装的这个过程。工程开始之后，相关的工作人员应该先对施工现场进行专业的、具有针对性的预制，要依据实际性的施工环境应用具体的施工条件和最有效的施工工艺，才能降低资源消耗的同时将沉箱的后期质量得到保证。例如，在对沉箱进行浇筑的时候，一种是采用一次立模进行连贯的浇筑工艺之外，还能够实行分段爬模，翻模预制等工艺。经过比较筛选，最终选取了分段浇筑工艺。同时，在沉箱预制顺序上按照基础的施工安排，按照先预制、先出运、先安装的原则，既能保证基础、墙身的施工需要，又能减少储存压力。
二、重力式码头沉箱的出运
沉箱出运的方式有：轨道滑动出运、气囊滚动出运。前者主要适用于小型沉箱，后者适用于各类大型沉箱。对本工程而言，主要沉箱尺寸：19.2m×16.45m×16.9m，重2093t，出运方式为气囊滚动出运。气囊搬运是一个系统的过程。在预制沉箱时沉箱的底座是由大型枕木和黄沙组成，在沉箱预制完成强度达到出运要求后，用水枪冲掉槽钢之间的黄沙，在原黄沙的位置上放入高压气囊，胶囊充气后将沉箱顶起，此时沉箱的重量全部由气囊承受，撤出枕木后由卷扬机牵引沉箱，沉箱会随着气囊的滚动而水平移动，从而完成出运。
气囊出运施工工艺：
（1）牵引、供气系统就位。本工程采用直径为1.0m高压气囊，气囊许用的压力0.3MPa。气囊工作压力选定为0.25MPa，气囊工作高度为0.4m。经过计算需要10根气囊才能安全的完成平移。供气系统采用“东风牌”4135K型6m³空压机2台，配200m长供气管及空气分配器。牵引系统由12千瓦的8t型卷扬机2台、三柄滑轮与单柄滑轮组成滑轮组、ф28钢丝绳与ф40钢丝绳等组成，采用八字缆牵引沉箱。
（2）检查气囊，清扫场地，确保气囊无破损。将气囊均匀的放置在沉箱底部，连接供气装置。布置牵引装置。拉起警戒线，无关人员清场，准备充气。
（3）启动空压机同时向各个气囊充气，当有气囊压力达到0.2MPa时，暂停充气。调整供气管线，使所有气囊气压保持一致。然后继续充气，直至沉箱的重量全部由气囊承受，关闭沉箱进气阀，关停供气装置。撤出枕木，准备牵引。
（4）调整各个气囊压力到0.25MPa，拆除充气管线。牵引系统发力，当各钢丝绳拉起受力后暂停牵引。检查各卷扬机的牵引状态，保证牵引力均匀同步。检查完成后缓慢开始牵引，并在沉箱前趾下空出一个气囊的位置，暂停牵引，摆入气囊，并充气到好预定压力后再重新牵引。同时撤掉沉箱后方不受力的气囊。重复此操作直至将沉箱移动到预定位置。
（5）当沉箱移动到半潜驳上预定位置后，在沉箱底部预定位置布置枕木。枕木布置完成后，气囊缓慢排气，沉箱重量全部由枕木承担后，完全排气后撤掉气囊。完成出运，准备拖航。
在确保沉箱的安全性方面，特别是沉箱出运上驳、出驳安装的时候，要将现场的所有因素进行考虑，并且实际计算到影响因素里，确保其整个过程的安全。本工程沉箱出运对气囊的配备布置、运输过程的沉箱加固、以及整个过程的沉箱压载都经过了周密的计算、验证。从各个方面保证沉箱施工的质量、进度及安全。
图2 沉箱出运上驳示意图 图3 倒链安装方式示意图
三、重力式码头沉箱安装
本工程采用定位船辅助、倒链法进行沉箱安装。沉箱通过浮游稳定加水后在水上漂浮，通过拖轮拖到待安装位置，利用倒链固定沉箱，通过开关阀门进行格仓加水，并通过倒链来调整沉箱位置，在高精度GPS的控制下，将沉箱安放到指定位置。
倒链法安装的施工要点：
（1）沉箱压载计算
本工程的沉箱压载采用海水压载。通过沉箱浮游稳定计算，确定沉箱压载参数，即前中后仓的水深分布，加载时用水砣测量压载水深，保证偏差在允许范围内，使漂浮的沉箱基本保持水平。
（2）待安沉箱就位，布置倒链
用定位船抱拖的方式将待安装沉箱移动至预定安装位置，打开沉箱进水阀门，使各仓同步进水。沉箱缓慢下沉，当待安沉箱与已安沉箱高差在0.5m左右时，关闭阀门停止加载。开始布置倒链。
（3）粗调整
倒链连接完成后，打开阀门缓慢加水，并在这个过程中逐步收紧倒链，使沉箱的位置姿态满足安装要求。当沉箱高差在0.2m左右时，关闭阀门，停止加水。
（4）细调整
细调整采用加填沥青木丝板，板厚有2cm、3cm、5cm、10cm四种，经过组合能够满足安装所需。通过高精度GPS测量沉箱前沿偏差，在两沉箱接触的地方填塞夹板。收紧倒链，使两沉箱靠在一起，收紧力以能够夹住木板为宜。
（5）沉箱加水坐底
细调整完毕后，再次打开阀门，此次应缓慢均匀加水。在沉箱下沉过程中倒链保持受力，并全程采用高精度GPS监测沉箱姿态参数，直至沉箱完全坐底。
（6）沉降位移监测、指导后续安装
沉箱安装就位后，及时进行沉降变形观测，计算出累积偏差，并确定下一个沉箱的安装参数，以保证所有沉箱安装完成后，偏差在设计及规范要求以内。
四、结语
随着沉水码头的设计开发，大型沉箱的设计应用也越来越多。由于气囊出运自身的优势，能够减少预制场地的成本投入，气囊出运技术的应用也越来越广泛。
倒链法安装沉箱的最大优势是不需要大型船机的配合，利用滑轮原理人工就能完成沉箱的安装，这对降低陈本是十分有利的。能够为业主、施工企业创造更高的经济效益。
参考文献
[1]JTJ290-98，重力式码头设计与施工规范[S].
[2]彭剑.气囊出运技术在沉箱码头的应用[J].水运工程.2004(1).
[3]范丰东.重力式码头沉箱安装施工技术[J].水运工程.2006(6).
论文作者:张香月
论文发表刊物:《基层建设》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/12
标签：沉箱论文; 气囊论文; 码头论文; 重力论文; 工程论文; 枕木论文; 位置论文; 《基层建设》2017年第26期论文;