多用途半潜驳坐底基础结构设计与施工

刘金秋，任旭龙，董温峰，王书庆

（1.天津深基工程有限公司，天津 300222；2.中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇岛 066002）

0 引言

自1954 年我国第一座沉箱重力式码头建设以来，沉箱出运下水经历了起重船吊运下水、斜坡滑道溜放下水、搭岸半潜驳运载下水、坐底半潜驳运载下水[1]等几种方式的变革。60 余年来，沉箱重力式码头已随着港口工程的发展走向外海、深水区及大型跨海桥梁建设，配套预制场建设也朝着工厂化、标准化发展[2]，回顾重力式沉箱码头建设历史，采用半潜驳出运沉箱下水工艺的预制场，其出运码头及坐底基础基本只针对一种船型，当所承接的预制任务发生变化，沉箱的工况同出运能力不匹配时，需要进行较大的改造调整，产生较多的施工成本。

半潜驳坐底基础作为港口工程陆上预制场构件出运船舶靠泊承载基础之一，其主要由抛石基床、钢筋混凝土条形基础或钢箱梁条形基础构成，且多数基础施工均为水下作业方式，施工条件较为复杂，施工难度较高。受乘潮水位、船舶型深及吃水限制，船舶更换将引起较大的工程量变化，产生高额费用，本文从基础结构入手，充分应用装配化理念，优化条形基础形式，提出一种简易拆装基础，在简化改造工序、缩减工期的同时，节约了改造成本，优化后的半潜驳基础在中交一航局北部湾预制场成功应用，效果良好。

1 项目背景

北部湾预制场依托钦州港大榄坪港区9 号、10 号自动化集装箱泊位工程建设，首期承担钦州港9 号和10 号泊位、防城港钢铁基地204—206号泊位及防城港企沙港区赤沙作业区2 号泊位等共计70 个沉箱的预制任务，各沉箱规格见表1。

二是当好行为上的“方向标”。喊破嗓子不如干出样子，对于一线员工而言，身边的榜样往往比“纸上”“墙上”“电视上”的标杆典型更具有感染力。为促进班组舆情疏导员发挥表率示范作用，各基层队、站以“标准上高一档、管理上严一格、作风上紧一扣”为导向，对班组舆情疏导员队伍进行严格管理，实行“任期制”“考评制”和“淘汰制”，半年为一个任期，每月通过干部评价、员工评议、业绩评定相结合的方式，对每名班组舆情疏导员作风、形象、能力、素质、作用发挥等各方面进行综合考核，月度成绩累加得出任期总评分，对前三名进行表彰奖励和经验推广，淘汰末三名，由支委会重新选设。

表1 各工程预制沉箱规格一览表Table 1 List of specifications of prefabricated caissons for each project

由于预制沉箱规格不一致，出运船舶能力发生较大变化，要求其坐底基础承载能力及标高均随之调整。本文综合考量沉箱预制出运情况，以3 500 t 和5 015 t 沉箱为例进行北部湾预制场半潜驳坐底基础设计。

2 设计

2.1 参数确定

1） 水文条件

北部湾预制场地处广西壮族自治区钦州市钦州港大榄坪港区规划9 号泊位位置，场地西部为潮间带，涨潮时被浸没，退潮后局部露出水面，场地东部为围堰回填地段，原地面高程为6.1～6.5 m；港区潮汐为非正规全日潮，平均潮差为3.5 m，平均高潮位为4.68 m，极端高潮位为5.77 m。根据潮汐表，按乘潮保证率为80%考虑，确定乘潮水位为3.62 m[3]。

2） 地形地质条件

北部湾预制场位于钦州盆地南西翼，属于近岸围堰回填，场地地形较平缓、稳定，周边地段未发现临空界面、塌陷等不良地质作用，未见区域性断裂通过，勘察未发现活动性断层和新构造运动的痕迹。地勘揭露地层自上而下分布为：填土层、细砂、角砾、淤泥质黏土、中风化泥质粉砂岩[4]，典型地质断面见图1。

图1 典型地质断面图Fig.1 Typical geological cross-section

3） 船舶参数

半潜驳9 号总长58 m，型宽34 m，主体型深4.6 m，满载吃水4.0 m；半潜驳11 号总长82.6 m，型宽42 m，主体型深5.5 m，满载吃水4.2 m。

2.2 高程设计

高程设计作为预制场的重要内容之一，其控制高程为码头前沿顶高程、坐底基础高程和出运轨道顶高程，主要根据潮汐、波浪、泊位性质、装卸工艺、陆域高程及防汛等要求确定，由于出运码头处于金鼓江入海口位置，掩护条件较好，受波浪影响较小，其高程设计按照上水控制标准[5]确定。

图6给出了位于(60,-30,60)位置,距离麦克风阵列中心距离为90 cm的音源,内容为“1、2、3、4”时4路麦克风采集的语音信号时域波形,其中(a)为mic1的信号,(b)为mic2的信号,(c)为mic3的信号,(d)为mic4的信号。由图可见,4路麦克风信号具有相似性,也存在差异,同时语音信号具有较大的背景噪声。图6中同时用竖线给出了基于C0复杂度的端点检测结果,在噪声环境下,C0复杂度检测算法依旧获得了较好的检测效果。

1） 码头前沿高程

曹紫萱：“陈校长，上周我们学校举行了盛大的三十周年校庆活动。您能向《小主人报》的读者们简单介绍一下，在三十年的发展过程中，我们第四中心小学的发展经历了哪几个阶段吗？”

坐底基础设计为条形基础，主梁按出运轨道位置设置，主要承载船舶所传递的荷载，副梁布置在主梁两侧，辅助主梁进行荷载传递，并起到稳定船舶的作用。综合船舶型宽、船舱结构及甲板上轨道布置情况，主梁按轨道位置设置，间距8.0 m；副梁分别按照半潜驳9 号和半潜驳11 号纵舱壁位置设置，由于半潜驳11 号纵舱壁至船侧壁水平距离较大，因此增加2 道副梁，用于抵抗舱室压水形成的不平衡力矩。按上述原则，共布置通用主梁2 道，半潜驳9 号副梁2 道；半潜驳11 号布置副梁4 道，其中2 道利用半潜驳9 号副梁。基础平面布置图见图2。

码头前沿高程复核标准值E=极端高水位+设计超高值，设计超高值按码头掩护条件取0～0.5 m，则码头前沿高程复核标准值为5.77～6.27 m。

综合考虑周边场地地形标高，码头前沿高程设定为6.3 m。

2） 半潜驳9 号坐底基础顶高程

坐底基础高程设计主要考虑乘潮水位、半潜驳满载吃水以及沉箱出运时半潜驳底板至基础的富裕水深（按0.5 m 取值），经计算，半潜驳9 号坐底基础顶高程为-0.88 m。

按出运码头高程控制计算，半潜驳11 号坐底高程=出运码头轨道顶高程（3.82 m）-半潜驳11 号型深（5.5 m）-甲板以上轨道高度（0.2 m）=-1.88 m。

出运码头轨道高程考虑半潜驳9 号型深、甲板以上轨道超高值，由半潜驳基础高程反推确定，取超高值为0.1 m，则出运码头顶高程为3.82 m。

4） 半潜驳11 号坐底高程

更为值得一提的是，消费者们还可以在“鲜味体验”环节中，欣赏国家级厨艺顾问的现场中华厨艺展示，并亲口品尝用太太乐产品烹饪出来的一道道美味佳肴。亲眼目睹、亲身体验、亲口品尝让太太乐工业旅游成为了消费者一次真真正正的“鲜味之旅”。

出运船舶变化引起基础调整时，仅需要方驳吊机对顶层钢箱梁进行拆除、安装，即可实现坐底基础的互换调整，而无需对底部抛石基床进行再处理，简化了改造工序，大幅缩减改造时间。半潜驳坐底断面图见图3。

3） 出运码头轨道顶高程

（2）伊利石在半风化层开始出现，并且贯穿半风化层、全风化层、表土层；石英和针叶矿贯穿整个剖面；埃洛石在全风化层含量较高，往上逐渐被高岭石替代。

午夜前，悬崖上空的银河将会呈现出最美的状态，国际空间站会在凌晨1∶40从我们头顶掠过，出现的时间仅有两分钟。

综合比较，取半潜驳11 号坐底高程为-1.88 m。

y表示被解释变量，即个人的社会地位。edu1表示高等教育变量，Xi表示性别、健康、社会态度等控制变量。β1表示高等教育的社会地位回报，λi表示相应控制变量的回归系数，具体回归结果如表2所示。

2.3 基础通用性设计

由上述可知，在出运码头标高不变的情况下，半潜驳9 号与半潜驳11 号坐底基础高程相差1.0 m，要同时满足2 种船型坐底靠泊需要，其坐底基础必须具备可调性，引用装配理念，采用叠合梁来解决坐底高程矛盾的问题。

装配式可调坐底基础由抛石基床、钢筋混凝土坐底梁、钢箱梁3 部分组合而成，钢箱梁置于顶层，其标高满足半潜驳9 号坐底需要，钢筋混凝土梁安装在底部，其顶标高满足半潜驳11 号坐底需要。

码头前沿高程基本标准值E=设计高水位+富余高度，富余高度按码头掩护条件取1.0～2.0 m，则码头前沿高程基本标准值为5.68～6.68 m。

图2 半潜驳坐底基础平面布置图（mm）Fig.2 Floor plan of semi-submersible barge bottom resting foundation（mm）

按乘潮水位控制计算，半潜驳11 号坐底高程=乘潮水位（3.62 m）-满载吃水（4.2 m）-富裕水深（0.5 m）=-1.08 m。

图3 半潜驳坐底断面图Fig.3 Sectional view of semi-submersible barge bottom resting foundation

2.4 基础结构设计

2.4.1 钢箱梁

在灾害的高发时段，各地政府要加大自然灾害防御知识宣传力度，尤其要重视宣传雷电灾害方面的知识。最好能在实现科技下乡的同时把握上门机会，面对面地宣传、普及防御知识。

钢箱梁设计为梯形断面，顶宽1.376 m，底宽2.0 m，高1.01 m，单块钢箱梁长6.0 m，框格梁结构，采用Q235 钢板焊接，底板厚度14 mm、顶板和肋板厚度12 mm、挡板厚度10 mm；为保护船底钢板，钢箱梁顶部安装沥青浸渍过的枕木，用厚度10 mm 的钢带固定。为满足安装要求，钢箱体底面对应每个舱格留设ϕ5 cm 进水孔1 个，外腹板上部留置ϕ3 cm 排气孔1 个，两种均按梅花形布置，进行局部加强处理。钢箱梁结构图见图4。

图4 钢箱梁结构断面图（mm）Fig.4 Section view of steel box girder structure（mm）

2.4.2 钢筋混凝土梁

钢筋混凝土梁采用矩形断面，设计混凝土强度等级为C30，基础坐落在抛石基床上，考虑弹性地基对基础的影响，单块梁长按6.0 m 设计，其宽度为钢筋混凝土梁底宽+400 mm。由于上层钢箱梁基础和混凝土基础均为刚性结构，考虑施工误差造成的基础不贴合情况，在混凝土梁顶面增加1 层枕木，进行钢箱梁传递应力的二次分配。

1.2.1 检查前护理工作 护理人员需要为患者提供良好的护理环境，并且要确保检查设备的完善程度，具体需要将患者检查环境温度控制在20～24℃，将湿度控制在50%～60%，并且要定期对检查科室进行清洁和消毒工作，以此来预防院内感染现象。此外，护理人员需要结合患者的病情和心理承受能力，对患者进行适当的安慰和开导，并向患者讲述基本的检查流程，提高患者对胃镜检查工作的了解程度。

2.4.3 抛石基床

半潜驳11 号高程确定按乘潮水位和出运码头高程双控设计，二者比较取低值。

1.采购环节存在先下单后定价的情形，如分批下单月末按量定价的，导致仓库入库的材料无法确定暂估单价，影响成本核算的要件。

抛石基床采用10～100 kg 块石基床，其下为细砂层，地基承载力特征值为140 kPa。抛石基床作为条形基础应力扩散的主要媒介，其厚度直接影响着条形基础的整体稳定性，因此抛石基床的设计主要对象为厚度的确定。

考虑半潜驳作业最不利工况，基础厚度设计时将2 道副梁按1 道主梁考虑，则各荷载情况见表2。

编目人员应该首先明确《中图法》文学类的体系结构和列类标准，遵循文学类的分类标引规则，才能准确掌握归类方法，将文学作品准确地归类。文学作品的分类路径可以概括为：在标引时先判别文体，再看是一人或多人的作品，再查出著者国籍，然后依国家、文体、总集或别集的标准，有必要时再按时代标准，顺次归类。

李锦认为，国企应该通过混改，带来吸引资金、降低杠杆率、优化公司治理、试点职业经理人制度等多重效益，不能单打一。

表2 半潜驳基础最不利荷载工况Table 2 Most unfavorable load conditions of semi-submersible barge foundation

由于主梁和副梁间距较小，考虑主梁和副梁在荷载作用下的相互影响，基床厚度按主梁和副梁线荷载组合控制，基床厚度计算情况见表3。

表3 荷载及基床厚度计算表Table 3 Calculation table of load and foundation bed thickness

由表3 可知，半潜驳基础基床厚度由半潜驳11 号荷载控制，经计算，确定基床厚度为2.01 m。

3 半潜驳基础施工工艺流程

半潜驳基础施工分2 部分进行，1） 水下作业部分，即基槽开挖、基床抛石、基床夯实整平及基础安装；2） 陆域预制部分，即钢箱梁和混凝土梁的预制。半潜驳坐底基础施工总流程见图5。

图5 半潜驳坐底基础施工工艺流程图Fig.5 Flow chart of construction process of semisubmersible barge bottom resting foundation

4 施工关键技术

4.1 基床抛石

基床抛石采用“反铲+平板运输船+定位方驳”的工艺组织施工，采用网格法定位抛投，抛填过程中勤测水深，及时掌握抛填面的变化情况。根据施工经验，预留8 cm 夯沉量，块石抛填完成并对抛石面进行简易粗平后，进行基床夯实处理。

三是本职工作边缘化。镇街人大主席(主任)和人大干事绝大部分时间和精力忙于中心工作，很少顾及人大本职工作，除筹备召开人大会议外，其他方面基本处于被动应付状态。提出议案、建议、批评和意见，是代表执行职务的重要体现，但从实际情况看，镇级人代会上代表提出的书面意见建议普遍很少，部分镇甚至一件没有，更不用说代表议案，闭会期间就更难提出和交办；即便是参加大会审议和代表活动，部分代表很少积极建言献策，长期处于“无声状态”。

4.2 基床夯实

基床采用重锤夯实法进行夯实，夯击能为80～100 kJ/ m2，夯击4 遍。夯实完成后测量基床标高，并根据夯沉量进行块石补抛和粗平处理。

4.3 基床整平

基床整平采用细平、极细平处理方案。细平时，将块石间不平整部分用二片石填充，二片石间不平整部分用碎石填充，碎石规格选用2～4 cm，碎石成层厚度不超过5 cm。细平处理完成后对基础安装位置进行极细平处理，极细平采用导轨刮道法进行，细平宽度为“1.0 m+基础宽度+1.0 m”，碎石规格同细平碎石规格，极细平后高差不得超过2 cm。

4.4 坐底基础预制

钢筋混凝土基础在场内就近预制，基础顶面平整度为控制关键，确保枕木安装后能够完全贴合，避免出现集中应力造成枕木断裂破坏；钢箱梁在车间内加工制作，严格控制各板块间焊缝质量，并做好钢箱梁的防腐处理，防止在海水中锈蚀破坏。

4.5 坐底基础安装

基础安装采用定位方驳配合方驳吊机进行安装，按照测放好的基线位置首先安装钢筋混凝土基础，基础安装缝隙按3～5 cm 设置，底层基础安装完成后进行基础平整度、顺直度检查，再继续二层基础安装作业。需注意，方驳吊机作业时浪高不得超过0.5 m，风力小于5 级（≤10.7 m/s）；基础安装过程中严格控制安装精度，纵横位置偏差不超过2 cm。

4.6 半潜驳压载

半潜驳压载是基础施工后在使用前必不可少的关键环节，主要目的在于消除基础施工中的残余沉降量。半潜驳就位后，连接陆域钢轨，开启压载泵，向各水仓压水，压载重量为出运构件重量，如果压水载重小于出运构件重量，则采用固体载荷补充；压载时间不少于72 h，根据沉降观测情况确定停止压载时间。待基础沉降稳定后，调整半潜驳钢轨与陆域纵移道平齐。

5 应用效果分析

5.1 结构稳定，可靠度高

半潜驳基础施工完成后进行了半潜驳压载试验，鉴于首期预制沉箱重量为3 500 t，压载水重量按3 700 t 控制，压载后基础沉降量为5 cm。压载后，根据陆上轨道标高，进行了半潜驳钢轨安装。沉箱出运施工过程中进行基础沉降监测，截至目前累计移运沉箱36 次，基础累计沉降1 cm，钢轨高差在电驱顶运一体台车调节范围内，满足施工要求，未发生二次调轨情况。

5.2 半潜驳基础对船舶的适应性明显提升

对传统陆上预制场半潜驳坐底基础进行了升级，取消了基础改造对抛石基床进行二次处理的工序，直接对顶层钢箱梁进行拆装作业，实现了不同型深半潜驳坐底需求。

本文所述钢筋混凝土基础及钢箱梁基础均为单块整体结构，能够满足2 种型深的船舶坐底使用，基础同船舶的适应性还存在一定程度的局限性，后续研究中对国内半潜驳型深及吃水能力进行统计，分级分层进行条形基础的装配，可进一步扩大坐底基础对船舶的适应能力。

6 结语

本文针对传统水工配套预制场半潜驳坐底基础对船舶适应性低的缺陷，依托实际工程进行适应性扩容研究，充分引用装配理念，设计施工了水下装配式可调基础，通过基础的拆装组合，满足了不同船舶坐底的能力。这一技术的升级，有效地扩大了预制场构件出运船舶的选择范围，能够较好地兼顾船型变化，在国内外中长期工厂化沉箱预制场建设中具有推广意义，经济效益显著。