浅谈重力式沉箱码头施工质量控制

周 凡

（上海远东水运工程建设监理咨询公司， 上海 200080）

浅谈重力式沉箱码头施工质量控制

周 凡

（上海远东水运工程建设监理咨询公司， 上海 200080）

根据重力式沉箱码头的施工管理经验，从基床开挖、基床抛石及整平、沉箱预制及安装、抛石棱体抛填、上部结构的施工质量控制方面，对控制重力式沉箱码头施工质量进行了分析。

重力式沉箱码头；施工工序；质量控制

1 工程概况

供拖轮、引航船、交通艇、海事巡逻船等专用的某工作船码头结构采用重力式沉箱结构。下部基础采用基槽开挖和抛石基床，上部结构为预制矩形沉箱、卸荷板和现浇胸墙、面层，结构断面。

码头范围内岩面标高为 3.26 m～-18.00 m。岩面呈北高南低、东西两段高中间低的走势。在岩面较低区域，土层以-12.00 m 左右标高为界；上层为淤泥质黏土，下层为粉质黏土混砂砾，含水量小于 26%，可作为抛石基床的持力层。由于码头范围内岩面起伏较大，根据地质的不同，基槽开挖需分别进行炸礁和挖泥。基槽开挖标高为 -7.50 m～-12.00 m；炸礁边坡坡度为 1∶0.5，挖泥边坡坡度陆侧为 1∶1.5，海侧坡度为 1∶5。为了确保码头质量，在施工过程中主要对基床开挖、沉箱预制、基床抛石及整平、沉箱安装、抛石棱体抛填和上部结构施工质量进行了严格控制。

2 基槽开挖施工的质量控制

为了减少水上开挖量和确保水上基槽开挖岸坡稳定，码头基槽开挖，必须遵循“先边坡后基槽”的原则。

2.1 水上挖泥的质量控制

(1)水上挖泥采用分层、分段、分条的方法进行施工，要合理确定分层厚度、宽度和搭接长度。本工程分层厚度按 2 m进行分层；每层按 20 m 进行分条，分条之间连接处按不小于2 m 进行控制。

(2)为了确保岸坡稳定，边坡开挖时须严格控制开挖坡度。本工程开挖坡度为 1∶1.5，每分层阶梯高差 2 m，每分条挖宽 5 m。 基槽开挖时，在岸侧布置位移观测点，监测岸坡稳定情况(低潮时观测)。如有异常应暂停开挖，与相关单位商定分析后再行施工。

(3)严格控制超宽、超深。对于黏土，水下开挖基槽每边超宽和超长不大于 2.5 m，超深不大于 0.8 m；对于块石，超宽和超长不大于 1.5 m，超深不大于 0.5 m。

(4)控制好下抓斗的间距，一般重叠 1/4～1/3 的抓斗宽度。挖泥采取扇形开挖，抓斗开口宽度以抓斗充泥“满而不外溢”为限。

(5)基槽开挖至设计深度时，对土质进行校核。如发现地质与设计要求不符，应及时提出并组织有关单位重新研究解决。

2.2 水上炸礁的质量控制

(1)针对工程特性，选择合理的炸礁方案。为了保证工程质量，尽可能减少超爆和欠爆，同时确保爆区周围水工、陆域建(构)筑物及附近船只的安全，炸礁方案的选择尤为重要。采用水下中深孔爆破、孔间或排间采用毫秒微差爆破技术，能有效降低爆破危害，达到爆破效果。

(2)结合水下炸礁的特点和岩石的坚固系数，根据经验公式，确定孔网参数，重点控制单孔装药量。

水下炸礁的重要特点之一就是爆破介质与水的交界面上承受着水的压力。水下爆破的单孔装药量，应包括破碎岩石必须的能量和克服水体阻力所需的能量；炮孔的装药长度宜为孔深的 2/3～4/5。单孔装药量可按：

Q=q0abH0……式 1进行计算。其中：

Q—单孔装药量(kg)；

q0—水下钻孔爆破单位炸药消耗量(kg/m3)，其值根据岩石类别进行取值；

a—炮孔间距(m)；

b—炮孔排距(m)；

H0—设计爆层厚度(m)，即爆破岩层厚度与计算超深值之和。

3 基床抛石及整平施工的质量控制

基床的稳定性和平整度是决定重力式沉箱码头施工质量的关键。

3.1 基床抛石的质量控制

(1)根据水流、风浪和水位对抛石位置的影响，通过试抛以确定抛石船位。

(2)大规模抛填之前，选择一段进行典型施工并潜水检查，以检验石料厚度、平整度和堆积程度，验证选择的船型、每船抛填宽度。

(3)严格控制基床的抛石标高。抛石标高应为设计标高加预留沉降量。预留沉降量须根据夯实方案、地质条件和施工经验进行确定。本工程按 10% 的夯沉量加上 20 cm 预留沉降量来确定抛石标高。

(4)按照设计要求控制石料质量。严格按照设计要求的技术指标选定石料，石料必须未风化，不成片状、无严重裂缝、不带泥土。

(5)严格控制基床抛石夯实工艺。通过在船上做出相应刻度以控制搭接区域的夯实质量；夯实完成后采用重锤复夯进行验收。当夯实补抛块石的面积大于 1/3 沉箱底面积，或连续面积大于 30 m2且厚度普遍大于 0.5 m 时，须作补夯处理。

3.2 基床整平的质量控制

(1)选择使用无线遥控水下整平机进行整平施工，对整平质量提供保障、提高效率。无线遥控水下整平机通过整平架的支撑腿，可以直接坐落于抛石基床上，并通过无线信号传输至辅助船机中心控制室的显示屏上。操作人员通过各指令按钮，使整平机进行各个动作。整平架在调整高度和水平度后通过刮铲实现整平功能，移动架可以实现在水下行走功能。

(2)控制每次刮铲时的厚度。每次刮铲时的厚度不宜过大，控制在 30 cm 左右，避免因刮刀前面块石过多而造成刮铲行走不动或者大量溢出两侧。

(3)通过整平机的监控仪和测深仪，控制整平范围和整平质量。

4 沉箱预制及安装的质量控制

沉箱预制主要从模板、钢筋、混凝土施工质量三方面进行控制。由于单个沉箱体量较大，必须控制好施工缝的处理。沉箱安装的质量控制应从以下几个方面进行。

(1)根据沉箱重量，做好起重船机的选择。

(2)根据沉箱安装顺序及现场地形条件，合理确定锚位及地锚位置。

(3)安装前重新检查基床，确保基床无异物、未破坏，方可进行沉箱安装作业。根据工程位置和水流方向，沉箱安装尽量安排在落潮及缓、平潮流时段进行，利于沉箱就位。沉箱安放下沉时尽量减少或避免沉箱在基床上的挪移距离，保证基床平整度。

(4)严格控制安装位置的精度。在沉箱顶部四角布设导标， 用两台经纬仪交汇控制、校核沉箱角点。

(5)控制沉箱安装时的平衡。沉箱安装时，当水面到达消浪孔，海水会漫进前排沉箱内。为了保持沉箱平衡，可通过水泵向后排隔仓加水，保持前排隔仓和后排隔仓内水位基本一致，使沉箱平衡下沉。

(6)严格控制沉箱累计长度和纵向顺直度。为了避免累计偏差过大而影响码头整体长度，每安装 3 只沉箱后，即校核沉箱纵向累计偏差并及时纠偏。

(7)沉箱内填石。沉箱就位后要尽快抛石，避免受风浪作用发生位移。沉箱内填石的硬度、密度以及耐久性要满足设计要求。抛填时要注意沉箱每个仓格进度的均匀性；若高差太大，由于压力的作用可能会造成沉箱隔墙的损坏。

5 抛石棱体抛填施工的质量控制

(1)控制抛填石料规格。棱体抛填石料应采用自然级配，石料规格选择 10 kg～150 kg 为宜。

(2)控制抛填速率，确保沉箱结构稳定。抛填要分层均匀回填，分层厚度不宜大于 2.5 m 并逐步推进。在抛填期间，通过对沉箱沉降位移进行监测的手段，来判断抛填对沉箱结构的影响。每天至少监测沉箱沉降位移两次。如沉降量大于10 mm/昼夜或位移大于 4 mm/昼夜，则立即停止回填，待进一步监测或采取其他措施；经监理、设计同意后再进行回填施工。

6 上部结构施工质量控制

该工程的上部结构主要有卸荷板、胸墙以及靠船构件、橡胶护舷、护轮坎和系船柱等设施。在控制上部结构设施内部质量的同时，必须控制其外观质量。

(1)严格控制卸荷板的安装，卸荷板的安装应在低潮时进行，其缝与沉箱接缝相对应，重点控制其前沿平直度。

(2)胸墙是大体积混凝土。混凝土的浇筑质量控制要求较高，涉及到模板的支立、混凝土浇筑的管理、施工冷缝和温度裂缝的处理等。应通过对混凝土配合比的设计、外加剂的使用、混凝土浇筑推进流程和分段方案、养护措施等关键环节的控制来确保施工质量。同时必须严格控制泄水孔、系船柱预埋螺栓以及水电预埋管件和孔洞位置的精确度。

(3)护轮坎施工时必须严格控制其前沿线的平直度。

[1] JTS 257—2008,水运工程质量检验标准[S].

[2] JTS 204—2008,水运工程爆破技术规程[S].

[3] 洪海冲.浅谈重力式沉箱码头在施工过程中的质量控制[J].中国水运,2012(11).

通信地址：上海市黄浦路110号511室 上海远东水运工程建设监理咨询公司。

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