广西钦州港大榄坪泊位大圆筒滑移复位技术分析

赵刘群，邓尚康，李芙蓉

（1.中交第四航务工程局有限公司，广东广州 510231；2.中交四航局港湾工程设计院有限公司，广东广州 510231）

0 引言

广西钦州港大榄坪1号、2号散杂货泊位位于钦州港大榄坪南作业区，金鼓江航道和进港航道交汇处的东边，为2个10万吨级集装箱码头。码头前沿50m范围内的所有水工建筑物属于码头水工结构，码头岸线长度为890.327m，码头面顶标高+6.6m，前沿底标高-15.1m，调头区底标高-13.0m。码头前沿停泊地宽度为86m，船舶调头圆直径为500m。码头下部水工结构为预制钢筋混凝土薄壁大圆筒，外径为18.00m，壁厚0.34 m，圆筒高度18.1m，共46件，底标高为-15.10 m，顶标高为3.00m。

钦州港大榄坪1号、2号泊位工程在圆筒安装期间，由于施工水域回淤严重，尽管在圆筒安装前进行了基床清淤，但无法彻底清理干净，降低了圆筒底与抛石基床的摩擦系数，在港池内爆破作业时又引发了后方淤泥坍塌，圆筒受淤泥冲击及后方土压力突然增大诱发了未及时进行筒内回填砂的6～10号圆筒出现向前沿不同程度的滑移情况。

1 概况

本工程采用钢筋混凝土薄壁无底大圆筒，单件重1153 t。由于采用浮游安装，设计增加一重360 t的临时钢筋混凝土底板，底板与圆筒为相互独立结构，两者通过螺栓紧固，橡胶垫板止水，结构如图1示。

图1 圆筒与临时底板连接图

至出现圆筒滑移前已安装圆筒15个，1～9号圆筒已拆除底板和圆筒的连接螺母，1～5号圆筒已完成筒内吹填砂，6～8号已完成抛填圆筒内底层反滤层。圆筒滑移的情况如表1、图2所示。

表1 圆筒滑移稳定后偏移情况表

图2 圆筒滑移情况平面图

2 方案研究

大圆筒滑移发生以后，首先组织专家组前往工地现场了解情况，讨论圆筒起浮复位方案，经多次讨论形成5套方案。

2.1 方案1：气压法

加工一个大盖板，将圆筒顶盖住，同时在圆筒顶与盖板间加橡胶板，利用圆筒顶的外伸爬杆和在圆筒顶植筋反压紧固盖板，使圆筒顶和盖板间无缝隙，从而达到密封的效果。在盖板顶上设置进气阀，利用进气阀进行加气，利用气体挤压排出筒内海水将圆筒上举达到起浮目的。

2.2 方案2：顶部反压法

在圆筒顶架设钢梁，将钢梁与圆筒顶的外伸爬杆和植筋进行焊接，钢梁下部设钢管柱，利用千斤顶顶钢梁和钢立柱，使底板和底座压紧。然后再上紧底板与底座的连接螺栓，达到密封后再排水起浮进行复位。

2.3 方案3：船升法

在圆筒上打眼挂钢丝绳，然后与船舶连接，利用船舶在涨潮时的浮力将圆筒吊起，从而达到复位的目的。

2.4 方案4：水下混凝土封底法

在底板进行水下混凝土封底，利用水下封底混凝土的自重及和圆筒的黏结力克服起浮对底板的上举力而达到止水和起浮的目的，进行复位。

2.5 方案5：加长螺杆紧固底板法

加长螺杆紧固底板法是对已上移的底板经加长螺杆后，利用加长螺杆压住底板，然后再通过止水措施将底板四周进行止水，起到基本密封，排水后达到起浮条件。

3 方案分析及选用

5种方案比选及选用方案见表2。

表2 方案比选表

4 方案实施

4.1 流程

工艺流程为：制作工作平台、加工连接铁件→后方及圆筒周围清淤→清理圆筒内回填料→清理底板与圆筒接缝→螺栓处理→止水带施工→紧固底板螺母→圆筒抽水上浮外移→基床清淤及修复→圆筒安装。

4.2 施工方法

1）采用绞吸船和挖泥船清除6～10号圆筒后方的回淤，尽可能地清除干净，确保正位的圆筒和已产生滑移的6～10号圆筒的稳定，不再产生滑移，同时也为6～10号圆筒起浮创造条件。

2）根据6～10号圆筒的不同情况分别处理，处理原则是先易后难，从10号开始进行处理。

3）由于10号圆筒底板的连接螺栓当时只拆除一半，所以采用的处理方案是：重新将所有的螺母全部上好，用风动扳手水下将螺母拧紧。因底板是刚性的，只拆除一半螺母，底板与底座的缝隙不大，重新上紧螺母后渗水量小。抽水起浮后将10号圆筒移到后续基床上下潜存放。

4）9号圆筒底板与圆筒内趾的连接螺栓上的螺母全部拆除，造成底板下的淤泥将底板托起，底板与圆筒内趾间的缝隙加大，只拧紧螺母无法减小底板与底座之间空隙，直接抽水起浮困难。处理方法是：上紧连接螺母后，水下将底板四周的泡沫板清除干净，再压入橡胶止水条后用絮凝混凝土进行灌缝。再利用螺杆上加工盖板，盖板压住浇注好的灌缝混凝土，为了增加钢板的钢度，在盖板上增加一条12号槽钢。在混凝土达到一定强度且达到止水效果或减小渗水量后，圆筒即可起浮安放在第10号圆筒基床上。

5）对6号、7号、8号三个圆筒处理时，由于筒内已抛填了反滤层料，其中6号已抛填了两船海砂。所以处理步骤为，①清除回填物：采用挖泥船及砂石泵等设备进行圆筒内回填物的清除，在清除完回填物后发现由于底板上浮，预埋螺杆已缩入底板内，为了圆筒能起浮，螺杆必须接长。②开展扩孔工作，将临时底板上螺栓孔直径进行扩大：在圆筒顶搭设钻孔平台，利用钻孔灌注桩取芯用的钻机对螺栓孔进行扩大，扩大的孔径为10 cm。③螺杆接长：利用原底座上的螺杆进行接长，具体做法是根据螺栓的尺寸加工一个长10 cm的套筒，套筒两端加工内丝扣，在已扩孔的位置上将螺杆接长到底板面以上。④止水：止水措施和9号圆筒处理方案相同。⑤起浮存放：在止水带施工完成且混凝土强度达到30MPa以上后，关闭圆筒底部排水口，1000 t定位方驳靠泊在圆筒侧面，用水泵抽筒内水至圆筒起浮，通过缆绳将圆筒固定在驳船侧面，绞动驳船定位锚绳将圆筒拖运到基床上进行下潜存放。⑥对原基床重新整平：由于圆筒的滑移，基床面已达不到安装要求，再次进行清淤整平。⑦起浮复位：在二次整平验收后，将存放在基床上的圆筒抽水上浮，再用驳船拖带已浮游的圆筒进行复位。复位安放完成后，及时拆除底板和底座的连接螺母使底板和圆筒分离，进行筒内抛填反滤层和吹填砂工作，确保复位圆筒安放后的稳定。

4.3 处理方案材料的选用

1）加长螺杆的选用：原螺杆为直径36mm，截面积为10.17 cm2，加长螺杆（套筒）选用直径56mm，扣除内丝扣后的截面积为12.06 cm2，选用的加长螺杆截面积（12.06 cm2）＞原螺杆截面积（10.17 cm2），所以加长螺杆选用和原螺杆同样材料加工能满足施工要求。

2）止水钢板和槽钢的选择：在抽水至内外水头为3.95m时，圆筒达到起浮条件，底板承受压强为4.05 t/m2，止水缝宽为10 cm，则上托力为0.405 t/m，经计算，止水缝上采用厚10mm，宽60 cm的钢板并在螺杆处压1根12号槽钢来压紧止水条。见图3。

图3 圆筒与临时底板止水图

5 结语

通过大圆筒起浮复位技术方案的选用，现场的处理及总结经验教训，找出事故发生的原因，对防止以后发生类似事件有很大帮助。自圆筒滑移事件发生后，业主、监理单位非常重视回淤处理，解决了吹填泄水口的改道问题，减轻了回淤强度，并重新核算码头结构安全，增加了后方抛石棱体，明确了清淤达到检测的指标：一是潜水员能触摸到原状土或抛填块石，二是安装前检测淤泥的重度，要求不大于13 kN/m3。

整个施工过程的清淤作业，严格按照施工规范及验收标准的规定、设计要求及监理与业主的指令进行清淤工作，并加强了回淤情况、淤泥重度的检测频率，认真地对圆筒在内部回填及后方回填期间的沉降位移进行观测，测得圆筒安装及回填期间的最大沉降量为12.2 cm，最大位移量为3.7 cm（向海侧）。现1号、2号泊位胸墙已浇注完成，设备上岸及后方回填等全部结束，通过长期对码头面层进行观测，最大沉降量仅为3.5 cm，最大位移量仅为2.3 cm。说明所采取的措施是有效的，从而确保了整个码头的施工质量。

[1] JTJ167-2—2009，重力式码头设计与施工规范[S].

[2] JTJ147-1—2010，港口工程地基规范[S].

[3] 范庆来，栾茂田.软基上沉入式大圆筒结构的水平承载力分析[J].岩土力学，2004，25（S2）：191-195.

[4] 许英，鲁子爱.大圆筒结构稳定性分析[J].水运工程，2003（9）：1-4.

[5] 宋少沪，马兰.基于变位方法的无底大圆筒结构稳定性研究[J].中国港湾建设，2010（2）：25-29.