沉箱箱内回填设计优化

张文福　王立晨

【摘 要】本文介绍了在顺岸重力式码头施工的过程中，沉箱内回填料在通过稳定性等计算确定采用临海侧仓格不填满而上部采取盖板覆盖的方式以起既可以减少回填，节省投资，也可以改善结构受力状况，因而具有技术、经济优越性，值得在类似的施工环境条件下推广。

【关键词】顺岸重力式码头；沉箱内回填；仓格回填高度优化

一、工程概况

大连港太平湾港区通用码头工程（108#～104#泊位），工程建设5个7万吨级杂货泊位，码头岸线长1290米，由北向南依次为104#～108#泊位。本工程采用暗基床重力式钢筋砼沉箱结构，共计66个沉箱，沉箱抛石基床坐落在粉质粘土层基槽上，基础采用块石抛石基床，墙身为预制安装沉箱结构，沉箱内采用抛填10～100kg块石，箱顶安装钢筋混凝土预制板，上部采用现浇L型胸墙。

码头顶面标高为+4.8m，前沿泥面标高为-15.78m，码头按沉箱长度进行分段。沉箱底标高均为-15.7m，顶标高为+2.1m，沉箱尺寸为18.45*16.15m，共12个仓格，每个仓格尺寸为4.25*4，6m，沉箱上为盖板、现浇钢筋砼胸墙及现浇轨道梁。

码头结构断面、沉箱平面等图如下：

沉箱内采用10～100kg块石回填，每个沉箱内需回填块石料为：

每个仓格需回填量：4.25*4.6*17.2=336.26m?

每个沉箱12个仓格共计：336.26*12=4035.12m?

本工程66个沉箱共需抛石量：4035.12*66=266317.92m?。

箱内回填施工工艺流程：施工准备→回填块石→整平→测量验收

沉箱内回填施工工艺：根据《规范》要求，结合本工程沉箱设计尺寸，为加强对已安好沉箱成品保护工作，采取方驳加反铲的水上抛填工艺；由于沉箱宽度较大、沉箱内侧水域较小、泥面较高，因此采用2艘1000m?方驳配长臂反铲（臂长18m）从沉箱外侧进行抛填。方驳由现场临时上料码头装运开山石，上料码头陆上配挖掘机、铲车各2台负责陆上上料，陆上25t自卸汽车15辆供料，抛石方驳运至施工现场进行抛填，方驳南北向驻位，左侧带两根缆于所布设浮鼓上，右侧带两根缆于沉箱；沉箱内填石时，各格仓要分层同步均匀抛填，除设计图纸要求的顶面高差外，相邻格仓填石面高差应控制在1.0m以内，以免造成格仓壁开裂及沉箱沉降不均匀。拋填过程中，要及时利用水砣测出抛填高度，保证上述要求。沉箱内回填开山石完成后，沉箱陆域侧仓格由人工进行顶面开山石的粗平，粗平标高按设计标高进行，局部高差不大于设计和规范规定。

本工艺为常规沉箱箱内回填工艺，由上述施工流程可见，沉箱箱内回填工序是一项对现场施工设备、测量人员要求非常高，且对原材资源消耗较大的施工工序，进而可见该工序占工程的造价较高比例。

二、工艺优化介绍

经过多方面调研，对沉箱回填影响因素进行详细论证（结构稳定性等详细论证过程见附文），本工程最终采用：沉箱箱内回填采用临海侧仓格上部设置沉箱盖板的形式（不影响上部胸墙浇筑及工程量的变化），临海侧仓格回填至-7m标高，其他仓格保持不变。

最终优化结果如下图：

如图每个沉箱上部布置4块盖板，图中未覆盖部位为两鼓一板及拱形护舷预留。

三、效益分析

上文中已经计算：每个沉箱内需回填块石料为：每个仓格需回填量：4.25*4.6*17.2=336.26m?；每个沉箱12个仓格共计：336.26*12=4035.12m?

本工程66个沉箱共需抛石量：4035.12*66=266317.92m?。

经过优化后，本工程每个沉箱内需回填块石为：临海侧仓格需回填量：4.25*4.6*8.1=158.355m?，其他仓格回填量：4.25*4.6*17.2=336.26m?；每个沉箱共计：158.355*4+336.26*8=3323.5m?。

本工程66个沉箱共需抛石量：3323.5*66=219351m?

共节约回填方量：266317.92-219351=46966.92m?。

根据已有本工程合同清单（箱内填石综合单价80.88元）共节约资金：46966.92*80.88=379.8684万元。

优化后，方案中增加了需预制沉箱盖板的工程量，而实际情况为原设计该部位即需要浇筑混凝土，并且常规设计中，在沉箱回填料上方需要先浇筑素混凝土垫层，然后待强度满足要求后浇筑上部结构（包括盖板部分），由于沉箱顶标高+2.1米受潮水影响较大，所以采用沉箱盖板工艺后，不再需要浇筑该部位混凝土垫层，每个沉箱可以节约一定时间，且现场浇筑混凝土量得到减少，浇筑时间缩短，大大避免了在浇筑胸墙过程中海水漫过混凝土，工程质量也会得到相应保障。

四、结论

目前本工程已完成沉箱安装13个，所获得的效益是显而易见的，此工艺在实际生产中取得了良好的效果，既可以减少回填，节省投资，也可以改善结构受力状况，因而具有技术、经济优越性，得到参建各方的一致认可和好评，值得在类似的施工环境条件下