港口航道工程沉箱施工技术要点研究

邱晓庆

山东港通工程管理咨询有限公司 山东烟台 264000

在我国科技的发展，各领域的技术水平逐渐提高的今天，港口航道工程项目中，沉箱预制技术是非常关键的技术，实操性相当强，因此被大量的应用到港口航道工程项目中，发挥了至关重要的助力作用。

1 无防护沉箱码头损伤分析

无防护沉箱码头在1kg炸药爆炸下的损伤状态。其中，箭头标注所示为爆坑直径。在1kg炸药爆炸冲击波作用下，迎爆侧外墙发生严重变形，大部分混凝土被压碎剥落，在爆源中心正对的迎爆侧外墙产生1椭圆形的爆坑，爆坑随着直径的增加深度不断减小，在爆坑中心，混凝土保护层已完全被压碎裸露出钢筋骨架。在靠近爆源中心的部分，码头上部右侧管沟与下部仓格封仓板的连接部位出现分离，管沟断裂破坏。当爆炸冲击波传播到背爆侧外墙时会发生反射形成拉伸波，由于混凝土的抗拉强度较小，所以背爆侧外墙混凝土会产生拉伸破坏剥落，背爆侧外墙的损伤破坏程度明显低于迎爆侧外墙，仅有少部分的混凝土产生脱落。由于下部传来的冲击波作用，导致上部面板产生拉应力拱起，右侧管沟右上方出现断裂，下部管沟内壁向上拱起，由于冲击波随着距离的增大而衰减，所以在码头左侧的面板和管沟未产生明显的变形破坏，上部仓格基本完好，未出现较大的损伤。这与开展沉箱码头水下爆炸试验的毁伤状态基本吻合，较好地验证模拟的准确性。

2 港口航道工程沉箱施工技术要点

2.1 沉箱出运

在进行质量控制时，对于沉箱还有台车间的位置要进行严格控制。比如，在测量沉箱位置放线的过程中，要确保沉箱重心在横移轨道中心线上，偏差控制在5毫米范围内，并认真检查平台面平整度，确保小于5毫米，在沉箱出运之前应仔细检查预制情况，若是发现沉箱重心位置与理论位置之间偏差在两厘米之上，应立即采取相应的策略进行调整，在沉箱顶升落顶的过程中应缓慢同步，准确进行沉箱的横移，同时还要保护好成品，尽量使沉箱顶升位置和外墙的中线靠近，防止发生磕碰沉箱现象。

2.2 硬粘土性质研究

以某项目为例：项目的码头区域存在硬黏土，硬黏土具有压缩性低、强度大的特点，标贯击数基本都在50击以上。结合周边国家的项目经验，将码头结构的持力层设置在硬黏土层。为了解决基槽开挖可能造成硬黏土层软化的影响，项目在码头的基槽开挖区域设置了典型试验段，分析硬黏土遇水软化的问题。项目区域内的硬黏土遇水基本不会出现软化、崩解和膨胀，可以在不采取地基处理的情况下作为重力式结构的持力层。但是考虑到基槽开挖带来的影响，仍要注意一些问题：

（1）尽量减少硬黏土开挖后的暴露时间，同时预留开挖量，以块石替代可能的软化的表层硬黏土。

（2）基槽开挖后，尽快回填基床块石及安装沉箱结构，保证上方有较大的上覆压力。

2.3 沉箱存放

现阶段沉箱的安装和存放工作基本上分三个部分，包含沉箱的安装、靠驳、还有通风。沉箱靠驳主要是确定沉箱的位置，借助定位驳船进行完成定位，把沉箱拖到绳索上，然后把沉箱放在指定的位置。在安装完沉箱以后还需要固定沉箱密封件。因为沉箱在水中，因此在定位以后，如果没有进行很好的固定，那么沉箱在海水流动中就会产生移位的情况，进而使得沉箱损失。一般情况下，在安装完沉箱后，沉箱便会通过皮带密封圈来固定，这一固定的方式十分可靠，可以牢固的固定。另外，沉箱安装过程是十分困难的，这一项工作和天气情况也有着直接的关系，必须在涨潮的条件下安装，保证安装能够顺利的完成，否则就会出现冗余问题。

2.4 沉箱安装

某项目沉箱采用定位船配合起重船落潮安装的施工工艺。沉箱安装第一件时的精确定位安装至关重要，定位船粗定位好位置，起重船先将沉箱拖至浮靠定位船，然后解绑起吊助浮的钢丝绳，再系挂钢丝绳于沉箱顶的安装吊环，待落潮后开始安装沉箱，起重船保持吊力稳定在80t左右，潜水员打开沉箱进水阀门进行注水使沉箱下沉，此时应注意沉箱各仓格压水高度，以保持沉箱正直。测量人员用华测GPS测量沉箱的设计坐标位置，当沉箱下沉至距离基床顶面约0.5m时，潜水员关闭进水阀门，用双GPS测量前沿两个角点进行精确定位，然后起重船调整沉箱位置，再利用落潮或进行压水将沉箱平稳、准确的坐落于基床上。沉箱落至基床面后测量队利用GPS复核沉箱的安装误差值，符合规范要求则打开进水阀均匀灌水稳定沉箱，安装结束，后续沉箱依靠前一件沉箱进行安装。沉箱安装完成后经两个低潮位后观测复核符合要求后及时对沉箱进行回填压载。

2.5 胸墙设计

胸墙除了作为码头整体稳定的部分稳定力之外，还作为后方回填土的挡土墙，胸墙顶部承受门机荷载，外侧承受系缆力和撞击力，海侧布置有电缆沟。设计文件报批过程中，对胸墙关注点主要有：

（1）咨工关注胸墙受力，因此考虑到胸墙的受力特点，按照空间有限元进行建模计算，并依照内力结果进行配筋计算。

（2）胸墙和沉箱在设计时需要考虑集装箱船的船头对船舶靠泊的安全影响。

（3）需考虑码头的不均匀沉降和侧向位移对码头将来的营运造成的影响。从基床压缩、基底附加应力、基床下卧层的压缩层的厚度及性质等方面分析，采取有效措施，减少使用期的沉降。浇筑胸墙应等沉降基本完成后开始，钢轨设计考虑预留一定的允许竖向及侧向变形，考虑到沉箱较桩基基础沉降偏大，考虑给沉箱基础的轨道预留一些沉降。

3 结语

沉箱出运安装需要综合考虑自然环境、沉箱重量、船机设备、施工成本以及工期要求等各层面因素，随后充分运用当场有利条件，使用合理高效的沉箱出运安装施工方式，才可以保障沉箱出运安装施工的安全、高效以及经济。