人工岛工程海上沉箱预制场优势分析

解冬+纪军+胡顺建

摘 要：离岸人工岛工程由于距离大陆有一定的距离，给工程施工造成了一定的困难，文章针对施工过程中出现的问题进行重点分析，并提出相应的解决方案，特别是要在工程前期造岛形成的陆域范围内建设沉箱等大型构件预制场，这样能为后续围海施工的顺利开展奠定了坚实的基础。

关键词：人工岛 海上沉箱预制场 沉箱防护

海口市如意岛规划所在海域为海南省海口市东部铺前湾西侧湾口处海域，即南渡江出海口东北侧白沙浅滩，距离陆地岸线约为4.4km，距美兰机场约17km，距海口市中心约12km，地理区位良好。形成陆域面积697.02ha，整个岛体形状呈极富中国传统文化韵味的“如意”形。护岸总长23934m，护岸结构为全直立式沉箱结构护岸，含沉箱1341个。本工程规模大、建造难度高、施工周期短、施工自然条件恶劣，其建设难度及规模均超过国内已建或在建的填海造地工程。

1.前期沉箱预制场建设规划

本项目沉箱数量1341件，沉箱预制场选择是本项目成功实施关键所在。为此，本工程前期规划建设2个沉箱预制场，具体布置如下：

（1）集散地实际面积仅9.5万m2，且被潭漤河分为东西两部分仅潭漤河西侧65000m2能作为预制台座使用。

根据工期编排，沉箱预制、出运和安装是本工程的关键线路。本项目的工期为750d，扣除前期预制场建设和后期回填预留时间，沉箱预制的工期540d。有效作业天数按总天数的50%计（考虑本地区≥6级风的年均天数为172.2d），沉箱预制的有效天数为270d。

按照高度7.5m以下为2层，12m以上为4层，其它为3层进行分层，本标段共需预制2345层沉箱。作业强度2345层/270d=8.7层d。集散地不考虑其他因素，仅考虑最大产能，布置30个台座，配套8台门式行走吊机和6台塔式行走吊机，考虑70%的施工降效，每日可生产4.2层沉箱，占本标段要求产能的48%。

因此集散地预制场无法满足本工程施工进度要求，需考虑规划其他预制场以满足施工要求。同时集散地预制场出运码头位于南渡江出海口处，此位置存在天然拦门沙，出运航道狭窄，仅能单行；同时此位置可能回淤较为严重，担心航道疏浚后回淤严重。

鉴于以上原因在没有其他合适位置建设预制场条件下，将集散地预制场定位于临时性预制场，仅考虑在此位置预制6仓格1000t以内沉箱。此类小沉箱采用起重船吊装自航方波运输方式出运，以减小施工船舶对航道水深需求。

（2）秀英港沉箱预制场位于海南马村，水上距离现场约17km2。

经我方现场调查，海口市秀英港集装箱码头后方堆场地理位置优越，场地广阔，出运方便，水陆交通满足施工要求。因此，我方拟将600t以上沉箱预制场布置于秀英港集装箱码头后方堆场。

本工程2000t以上沉箱包括D型、E型、G型共计192件，工期700d，每月产量8件。每件沉箱生产周期按照15d考虑，充分考虑混凝土龄期及不利因素影响，拟设置生产线2条，每条生产线设置10个预制台座和10个存放台座，共设置台座40个。沉箱预制施工起重设备为30t门式吊机，跨距30m，共设置8台。

本工程600t～2000t沉箱包括C型、J1型、J2型、H1型、H2、I型、K型共计599件，工期700d，每月产量26件。每件沉箱生产周期按照12d考虑，充分考虑混凝土龄期及不利因素影响，拟设置生产线2条，共设置35个预制台座和54个存放台座。沉箱预制施工起重设备为30t门式吊机，跨距30m，共设置9台。

根据项目施工现场的具体情况，结合本工程的工程量及工期要求，现有的沉箱预制场的规划无法满足工程施工的实际需求，为保证工程按期完成，必须在现有的状况下，开拓思路，拓展新的预制场地。

2.海上沉箱预制场建设规划

因集散地现有预制能力不能满足本工程施工需求，考虑建设其他预制场。项目部对施工区域周边合适场地进行了考察，除新埠岛外，火车轮渡南港是最合适位置，但因考虑工期及施工成本等原因，未实施。考虑在如意岛区建设海上预制场。

2.1海上预制场计划采用浮船坞1#进行出运

船长：47.0m；船宽：36.0m；型深：6.0m；空载吃水2.4m；举力：4500t，每下潜1m产生的举力为1660t。

为减小浮船坞对沉箱荷载，出运码头前方抛填填充砂袋，浮船坞满铺座底。

2.2海上预制场沉箱出运方式

海上预制场沉箱出运计划采用台车顶升沉箱，设立横移、纵移台车轨道，平移运输沉箱上浮船坞方式出运沉箱。

2.3出运码头高程要求

计划每次出运沉箱2个，按照最大沉箱计算1900t计算，满载吃水为2.4+1900*2/1660=4.7m，为减小沉箱出运时对潮位依赖，保证足够时间，暂定沉箱出水标高+1.0m，出运码头位置沉箱共计5个（E1502-E1506）预制高度为6.5m，沉箱安装完成后，暂时浇筑钢筋混凝土（顶标高为+2.5m）作为沉箱出运码头，此时潮位+1.0m可满足出运水深要求。

2.4沉箱防护

因沉箱迎水面涂刷硅烷防护层，为防止浮船坞对接时，破坏硅烷涂层，可在沉箱迎水面设置钢板垫皮保护硅烷涂层，同时悬挂部分护舷保护沉箱。

2.5主要荷载

海上预制场面积约236亩；此位置6#水闸考虑暂不施工，暂时按照斜坡堤断面抛填块石，后期施工完成后开挖恢复。回填完成后考虑采用振冲密实进行地基处理。图1为沉箱预制场断面图。

砂石料场及拌合站考虑布置在护岸边线5 0 m内，台座区考虑均布荷载，按照最大沉箱计算：18500/19.95/15.85=58.5kN/m2；塔吊轨道地基承载力≥160KN/m2；沉箱预制台座区设置四道地沟，每道地沟布置1组（每组10个台车）台车，共计40个台车，台车轨道与預制台座采用筏板结构形式整体现浇。endprint

3.海上沉箱预制场优势分析

3.1工期优势分析（与秀英港预制场对比）

秀英港预制场：距离现场9.2n mile，按满载4.5节，空载5.5节航速计，单趟拖航时间3.7h，综合2～2.5d/趟。考虑50%的天气降效，出运沉箱的工效为2.5～3d/个。考虑港调避让因素降效后工效更低。

填岛预制场毗邻安装场地，不受附近航道避让等因素的影响，海上拖航距离大大缩短，进一步提高了沉箱安装工效。

3.2安全优势分析

秀英港预制场的安全隐患主要是长途拖航，受附近海流及季风影响较大。长途拖航中危险源较多，且均为重大危险源，一旦出现安全险情，将会对工期，成本等方面造成较大损失。

填岛预制场是以永久性构筑物为基础建造预制场地，与施工现场距离短，避免了长途拖航中可能的安全隐患的发生。

3.3成本优势分析

秀英港预制场增加费用：拖航燃油：640万元（278个）。场地租赁费用：400万元（2年）。场地建设费用：硬化及上盖不计，挖泥及出运码头共计250万元，搅拌站建设50万元。

另一个出运船机组（浮船坞和拖轮）增加费用：200万元*8个月=1600万元。

本项小计2940万元。

另：海上監护费用原2个标段1亿元，现4000万元。因更换预制场增加的监护费用预计不菲。

填岛预制场增加费用：

材料倒运费用：17.3*71=1228万元

发电成本：17.3*15.4=266万元

海上案中需要在E17和E21之间施工充填袋坝体一处，约4万m3，增加费用约4万m3*50元/m3=200万元

本项小计1694万元。

4.结论

通过上述对比分析，在人工岛施工过程中，利用已形成的永久性构筑物作为大型构件的预制场地，既可以提高施工功效，节约工期，同时还可降低施工中重大安全隐患的发生概率，确保施工安全顺利。在保证安全顺利施工的前提下，还可以为企业节约大量的施工成本，降低施工能耗，经济及社会效益显著。endprint