重力式沉箱码头衔接段处理的应用探讨

王春源

摘 要：广州港南沙国际汽车物流产业园汽车滚装码头工程采用重力式沉箱结构型式。本文将结合具体工程实例，对衔接段采用2种衔接方案的施工顺序、难点及控制要点进行说明，重点介绍了不迁移预留沉箱、护岸灌浆密实的整体过渡方案的施工工艺，该工艺既减少衔接段产生不均匀沉降，也避免了对已建码头生产经营产生的不利影响，本项目的成功应用为类似工程的建设提供了重要的借鉴。

关键词：衔接段 沉箱切割 护岸灌浆

1.工程概况

1.1工程规模

本工程位于广州市南沙区黄阁镇沙仔岛东北部，南侧与已建南沙汽车码头连接。拟建设1个5万GT和1个1万GT汽车滚装泊位（水工结构按照7万GT汽车滚装船设计）。平面布置如图1所示。

1.2码头结构

码头采用重力式沉箱结构，岸线长459m，顶标高+5.0m，前沿底标高-12.8m。预制安装沉箱24件，其中上游端部预留2个沉箱，上部结构为现浇砼胸墙。箱后设置抛石棱体、倒滤层，后方回填中粗砂并振冲密实。

1.3衔接段结构形式

新旧码头前沿线呈166°相交，已建码头上游衔接处预留1个沉箱，原有抛石护岸基槽底标高-15.9m，采用10-100kg抛石基础和100-200kg抛石护坡，护坡坡度为1：2。衔接面设置挡浪墙结构，顶标高+4.3m。

2.不同方案之间比较

2.1第一种方案：采用迁移预留沉箱、开挖已建码头部分陆域的方案

2.1.1过渡段拆除范围

已建码头上游衔接处预留1个沉箱，需拆除该沉箱并移运至新建码头上游端部安装。拆除已建码头部分陆域、抛石护岸及相应的水电管网，增设临时水电管网保证生产正常使用，同时施打临时钢板桩支护保证施工安全。拆除范围如图2所示。

2.1.2过渡段影响范围

开挖边线以外20m范围为安全警戒区域，即长76m、宽111m的三角形区域（约4000m2）。施工期间设立安全警戒标志，并暂停该区域的生产作业，需占用已建码头岸线及堆场约7个月。影响范围如图2所示。

2.2第二种方案：采用不迁移预留沉箱、后方护岸灌浆密实的整体过渡方案

2.2.1过渡段施工平面图

施工内容包括预留沉箱水下切除预留沉箱超出前沿线部分、前仓格堆石混凝土加固、后仓格灌浆密实，基床高压旋喷桩加固，已有抛石护岸灌浆加固，堆石、膜袋混凝土加固，并设置过渡衔接沉箱连接。施工平面和施工总体流程如图3、图4所示。

2.2.2预留沉箱处理

取消预留沉箱起浮迁移，挖除预留沉箱前仓回填料，采用水下切除沉箱超出前沿线部分，并进行前仓格堆石混凝土加固、后仓格灌浆密实加固处理。后仓内共注浆4个仓格，采用M20砂浆，每个仓格布置1个孔位，灌浆压力0.3～1MPa。前仓格切割前先采用方驳配液压长臂勾机进行沉箱内块石挖除，块石清除完成后，对沉箱超出码头前沿线部分进行水下绳锯切割，4个仓格独立切割，每个仓格沿高度分3层进行切割。每切割完成一块后，潜水员配吊机起吊切块至后方堆场堆放，切割完成后安装封堵钢模板、插入H型钢固定后，进行分层抛石、分层浇筑自密实堆石砼。沉箱分格处理如图3所示。

2.2.3基床高压旋喷桩加固处理

为满足后趾承载力要求及消除不均匀沉降，清理衔接沉箱基床范围内抛石，并开挖至设计底标高，对基床进行高压旋喷桩加固处理。基槽挖泥用8方抓斗船进行抓挖，抓石配置2方梅花抓斗，以土质控制为主。旋喷桩主要处理基槽底部的粉质粘土层，击数17～24击，桩径800mm，孔距1.6m。考虑工期因素，基槽开挖前上钻机进行引孔施工旋喷桩，旋喷桩采用双管旋喷，浆压25～40MPa，气压0.6～1.0MPa，为防止串孔，施工按间隔布孔方式进行。基床加固处理如图3所示。

2.2.4护岸灌浆加固处理

取消大面积开挖已有抛石护岸及施打钢板桩围护结构，对现有挡土墙外侧护岸削坡，以标高控制为主。采用潜孔钻机钻孔将护岸抛石灌浆密实形成整体，采用M20砂浆，孔距4m。考虑浆液流动漏浆及衔接沉箱基槽开挖因素，灌浆分2期进行。一期灌浆先施工，先进行护岸胸墙侧2排孔位。在堆石混凝土施工完成后，进行二期灌浆。考虑浆液外流因素，灌浆范围边沿孔位采用低压自流灌浆，中心孔位采用高压灌浆。后期检测补强灌浆时，采用高压灌浆。护岸灌浆处理如图3所示。

2.2.5衔接沉箱安装

衔接沉箱为异型沉箱，单个沉箱重约1625t，采用平接方式。安装位置如图3所示。

2.2.6堆石混凝土加固处理

衔接沉箱安装完成后，进行堆石混凝土施工。灌浆护岸上方及衔接沉箱后方8m范圍一同设置堆石混凝土，采用模袋混凝土作为围堰边界，导管下料浇筑，顶高程与沉箱同高。堆石混凝土施工时按2m一层，分层逐层浇筑，共浇筑7层。加固位置如图3所示。

3.方案实施效果

3.1方案实施比较

见表1。

3.2第二种方案增收节支收益测算

3.2.1营业收入、营业成本

按照已建汽车码头现有装卸量，1#泊位每月装卸商品车约3万台，每台商品车装卸费用180元，按照7个月工期，施工期内营业收入：180*3*7=3780万元。

经统计，每台商品车营业成本为100元/台，按照7个月工期，施工期内营业成本为：100*3*7=2100万元。

3.2.2营业利润及社会效益

施工期间，已建码头的生产运营不受影响，利用应被占用的泊位及堆场创造盈利3780-2100=1680万元，同时避免了对船期和商品车交期、质量管理风险、企业商誉等隐性成本的增加带来的间接损失和品牌流失等问题，为在建码头后期深化两家码头公司之间友好合作关系打下坚实基础。

3.3减少生产影响

采用第二种方案既消除衔接段的不均匀沉降，也避免了对已有护岸进行开挖破坏，实现了对已建码头岸线及后方陆域堆场的“0占用”，保证了已建码头全天候运营不受影响。已建码头利用不受施工影响的泊位为广州港集团汽车装卸业务贡献约21万辆汽车吞吐量，保证了已建码头2018年度“100万辆”装卸量生产目标的实现。此外，若采取第一种方案，还将面临砂石料价格暴涨、供应短缺的困境，过渡段7个月的工期恐难以如期完成，对已建码头生产的影响将进一步扩大。

4.结语

随着岸线资源日益紧张，在已建码头旁进行扩建将成为主流。如何与已建码头合理衔接，对码头运营产生的影响最小化是一项重要课题。本文对两种方案的关键技术问题进行了详细阐述，针对消除衔接段的不均匀沉降、保证对已建码头运营不受影响提出了相应的解决方案。本项目的成功应用，积累了码头过渡衔接的宝贵经验，相关的工艺参数也为类似工程的建设提供了重要的借鉴。

参考文献：

[1]石守芹.中科院海洋所科考船码头改建段与原码头的衔接难点探讨[J].中国水运，2015（11）： 281-282.

[2]徐征晖，凌小军.重力式、板桩和高桩码头衔接处施工的组织管理[J].珠江水运，2012（15）： 86-88.