高低基础沉箱间隔安装施工应用

林玉葵

（1.中交一航局第三工程有限公司，辽宁 大连 116083；2.天津市水下隧道建设与运维技术企业重点实验室，天津 300461）

0 引言

干坞子项工程西防波堤为透水式结构，为了降低成本，充分利用了现有沉箱代替西防波堤部分沉箱，进而导致西防波堤基床出现多个设计标高，且相邻两个沉箱基础标高均不相同，施工难度大。

沉箱安装施工在现有施工规范及施工经验中都有一定的可借鉴性，但高低基础沉箱间隔安装施工经验不足且可借鉴的施工案例较少。高低基础沉箱安装无法按照顺岸式防波堤常规施工工艺进行，需按照独立式沉箱进行安装，为保证沉箱安装的施工质量及施工进度，在施工时采取相应的技术质量控制措施及合理地安排施工顺序，以满足质量及进度要求。

1 工程概况

大连湾海底隧道建设工程干坞子项工程-防波堤工程全长391 m，由东、西防波堤及堵口结构3部分组成，共计20 个沉箱，其中西防波堤为11个沉箱，西防波堤沉箱基础标高共分为6 个低基础沉箱和5 个高基础沉箱，相邻两个沉箱基础抛石顶标高相差2.84～4.54 m，各沉箱基础标高如图1 所示。

图1 西防波堤沉箱基础标高Fig.1 Elevation of caisson foundation of west breakwater

2 施工工艺及方法

2.1 高低基础沉箱间隔安装施工工艺

西防波堤受基础标高及结构形式的影响，在施工过程中必须先进行6 个低基础沉箱施工，再进行5 个高基础沉箱施工[1]，包括基床抛石、夯实、整平以及沉箱安装等施工工艺。

2.2 高低基础沉箱间隔安装施工方法

2.2.1 基床抛石施工

1）根据总体施工顺序及基础结构的特殊性，先进行低基础沉箱基床抛石施工，为加快施工进度，将高基础沉箱基床抛石分成上、下两层[2]，基床抛石分层见图2。

图2 低基础沉箱基床及高基础沉箱基床抛石施工Fig.2 Riprap construction drawing of low foundation caisson bed and high foundation caisson bed

在进行低基础沉箱基床抛石施工的同时，也进行高基础沉箱基床下层的抛石施工，但高基础沉箱基床下层抛石标高要与相邻的低基础沉箱基床抛石标高保持相同。

2）两个低基础沉箱之间的最大间距为20.2 m，高基础沉箱抛石宽度最窄为21.2 m，而现场使用的抛石船宽为12.2 m，船长为52.6 m。若低基础沉箱安装完成后再进行高基础沉箱基床抛石施工，会存在以下两个问题：一是当抛石船平行基床驻位时，受船长及已安装低基础沉箱影响，导致抛石施工过程中无法利用水砣实时进行水深测量控制抛石标高；二是当抛石船垂直基床驻位时，受沉箱间距及抛石船宽限制，导致高基础沉箱基床中间6 m 范围抛不到的情况发生，若采取小抛石船进行施工，则无法满足进度要求。对此，在低基础沉箱基床和高基础沉箱基床下层夯平完成后、低基础沉箱安装前，需将高基础沉箱基床中间6 m 范围内抛石完成。

2.2.2 基床夯实及整平施工

1）受高低基础沉箱基床标高的影响，高基础沉箱基床夯平需在低基础沉箱安装完成后进行，若进行高基础沉箱基床夯实施工，则会导致已安装完成的低基础沉箱受挤压力作用发生位移或倾斜，同时使高基础沉箱抛石基床上的石料滚落至低基础沉箱基础内，必须进行二次施工，进而成本大大增加，工期延误。因此，本工程采取对抛石基床的低于低基础沉箱抛石基床标高以下部分进行夯实施工，而高基础沉箱抛石基床高出低基础沉箱抛石基床标高部分不进行夯实施工。

2）因高基础沉箱高出低基础沉箱抛石基床部分不进行夯实施工，沉箱安装后需考虑地基及不夯实基床本身产生的不均匀沉降，为保证沉箱安装的精度及质量[3]，在整平施工时需预留一定的基床沉降量。经统计计算后[4]，确定将低基础沉箱基础标高抬高10 cm，高基础沉箱标高抬高15 cm。

2.2.3 低基础沉箱安装施工

先进行低基础沉箱安装施工，安装时严格按照设计图纸和施工规范预留安装缝。由于设计图纸变更，沉箱安装缝由5 cm 变为10 cm。在施工过程中必须严格控制安装位置，若超出规范则进行调整，直至达到设计图纸和施工规范要求[5-6]。

2.2.4 低基础沉箱护面块石抛石施工

低基础沉箱安装完成后需进行沉降位移观测，若西防波堤低基础沉箱位置无变化，立刻进行低基础沉箱南北两侧护面块石抛石施工，对抛石基床进行加固。

2.2.5 低基础沉箱间距测量

低基础沉箱安装完成后，进行高基础沉箱剩余断面抛石施工前，对低基础沉箱实际间距进行测量，间距测量分为沉箱底部、中部和顶面3 个部位，每个部位均测量3 个点，间距测量位置见图3。沉箱底部和中部位置需潜水员利用钢尺进行水下测量，沉箱顶面位置需采用全站仪进行测量。通过实测间距数据与沉箱尺寸进行对比，确定西防波堤低基础沉箱之间的间距长度满足高基础沉箱尺寸。

图3 间距测量位置Fig.3 Spacing measurement position

3 施工中采取的控制措施

1）为防止高基础沉箱中间6 m 范围内抛石施工造成块石滚落至已夯平完成的低基础沉箱基床内，正式施工前通过试抛确定抛填块石受水流影响的范围，为后续高基础沉箱基床上层抛石提供可靠数据。

2）受防波堤结构形式的影响，沉箱安装时必须先进行低基础沉箱安装。低基础沉箱安装则需按照独立式沉箱方式进行安装。为防止相邻两个低基础沉箱安装完成后，预留的安装缝过小，导致高基础沉箱安装不上的情况。施工过程中通过每天对两个低基础沉箱之间间距进行测量和沉降位移观测[7]，确定是否满足高基础沉箱的安装长度。若不满足，则及时对发生偏移的低基础沉箱进行调整[8]。

3）为防止低基础沉箱箱内回填后发生位移，对高基础沉箱安装造成影响。回填施工时，一是采取所有沉箱全部安装完成后再进行沉箱内回填；二是采取仓格对称分层回填的方法，分层高度为2 m，见图4。

图4 沉箱仓格内回填平面施工顺序Fig.4 Construction sequence of backfill plane in caisson compartment

4 实施效果

1） 在进行西防波堤高低基础沉箱安装施工时，通过对抛石、夯实、整平、沉箱安装及护面块石、箱内回填等各工序施工过程采取相应的技术质量控制措施及合理的施工顺序，使每相邻两个低基础沉箱之间的间距均满足高基础沉箱安装长度的要求，所有高基础沉箱安装一次性成功，未发生二次施工的现象。

2） 根据现场多次沉降位移观测记录统计可知，高基础沉箱最大沉降量为11.8 cm，低基础沉箱最大沉降量为6.5 cm，沉降量统计见表1。而实际施工中高基础沉箱和低基础沉箱预留沉降量分别为15 cm 和10 cm，完全满足后续上部结构施工要求。

表1 高低基础沉箱沉降量统计表Table 1 Settlement statistics of high and low foundation caissons

5 结语

西防波堤高低基础沉箱间隔安装施工方法适用于高低基础沉箱或沉箱基础标高较多的工程，在施工过程中对各工序进行合理的施工顺序安排，同时严格控制各工序施工质量，既可以保证高低基础沉箱安装的精度和质量，又可以保证施工进度、降低施工成本。