重力式码头大型沉箱安装施工技术分析

范俊

摘 要：文中结合广州港南沙港区三期工程水工结构Ⅰ标工程施工实例着重论述了大型沉箱安装施工技术，通过对大型沉箱安装工艺流程、安装方法及操作要点、质量控制等进行分析总结，为今后施工实践提供有效的技术经验。

关键词：重力式 沉箱安装 施工技术

1.引言

重力式码头是我国分布较广，使用较多的一种码头结构形式。沉箱码头因其整体性好，抗震能力强，施工速度快，水下工作量少，造价低等优点广泛用于沿海码头的建设。但随着我国沿海地区经济实力飞速提升和发展，水运工程建设规模的不断扩大，重力式码头沉箱的规格也越来越大，大型沉箱安装的难度大、技术高，本文就以广州港南沙港区三期工程水工结构Ⅰ标作为实例，对沉箱的安装过程施工技术进行分析总结。

2.工程概况

本工程共有61件沉箱，其中A型沉箱52件，B、E型沉箱各3件，C、D、F型沉箱各1件，沉箱参数见表1。沉箱采用“南海号”浮船坞驳运到施工现场下潜坑下潜出坞，下潜坑布置在已建码头前沿线外约323m已挖好的港池中，在现场具备安装条件时，将沉箱拖至待安装基床位置，用方驳上的卷扬机就位安装。

3.沉箱安装

3.1沉箱安装施工顺序

本工程中根据现场发包人前期移交场地顺序及考虑爆夯的安全距离，沉箱安装施工总体顺序从第34件沉箱往南安装至第57件，然后再从第33件沉箱往北侧安装至第一件，再安装直立岸壁段4件小沉箱。

3.2沉箱安装工艺

本工程沉箱为连续布置，除第一件沉箱安装需要利用定位方驳进行粗定位安装外，其他沉箱的安装皆依托已按沉箱。这种安装方法适合大型沉箱安装，且安装精度高。设计要求基床倒坡为1%，根据类似工程的经验，沉箱后抛石棱体及回填砂施工，易使沉箱向海侧产生滑移，故本工程沉箱前壁实际安装位置按向岸侧偏移15cm控制。

3.3沉箱安装流程

涨潮时拖轮将待安装沉箱托运至现场安装区域→沉箱上游拖缆连接→卷扬机钢丝绳与待安沉箱连接→解除拖轮拖缆→暂时将沉箱系在码头前沿→退潮时将沉箱移动进入安装区域→沉箱加水并启动卷扬机将沉箱牵引到安装位置→沉箱下沉至一定深度后在已安沉箱与待安沉箱之间连接4个手拉葫芦→沉箱下沉至基床底1m左右调整沉箱与基床吻合→沉箱下沉至基床30cm左右调整前后左右高差及偏位→12个仓同时加水让沉箱座底于基床→当沉箱前后各仓水流通后观测沉箱偏位→若位置偏差较大，抽水起浮重新安装。

3.4施工方法及操作要点

3.4.1安装前准备工作

本工程沉箱分A、B、C、D、E、F五中类型：

（1）A、B、C、D型沉箱橡胶护舷位置预留缺口（二次浇注），缺口为4200×600mm，底离沉箱顶60cm。

（2）B型沉箱共3件，沉箱有排水管預留缺口2700×2800mm。

（3）C型沉箱共1件，沉箱有排水管预留缺口3000×3300mm。

（4）D型沉箱共1件，沉箱有D30 0污水管预留口，中心标高为+0.6m。

考虑沉箱安装后顶标高为+1.9m，对沉箱橡胶护舷位置预留缺口在安装前需采用槽钢+木夹板加工4400×800mm大小封堵板，利用对拉螺栓进行加固，降低潮水对沉箱安装的影响。对B、C型沉箱，在安装前需采用槽钢+木夹板加工2900×3000mm、3200×3500mm大小封堵板，利用对拉螺栓进行加固。对D型沉箱，在安装前采用直径30cm木塞将前隔舱污水管缺口进行封堵。

3.4.2沉箱定位

由于本工程为沉箱连续布置，除第一件待安装沉箱周围并没有任何辅助物外，其他沉箱均可借助已安装的沉箱进行安装。

（1）第一件沉箱安装：

第一件沉箱的安装，由于周围并没有任何辅助物，所以只能进行粗安装，其安装只是为以后的精确安装创造条件。待挂靠有沉箱的方驳行进至基床待安装区域附近时抛锚定位（锚缆要抛长抛远），方驳船身平行于设计码头前沿线。沉箱大致就位后再向各仓加水使其平衡下沉并座底于基床上。

第一件沉箱属于粗安装，安装误差相对较大，控制在±50cm以内。待第二个沉箱安装后，再对第一个进行抽水、起浮、重新安装。

（2）第二件至最后一件件沉箱安装

① 沉箱粗定位

启动方驳上卷扬机逐步将待安装沉箱拉到安装位置，开启注水阀门，使沉箱加水平衡下沉，等沉箱下降到顶面距离水面适当高度后暂停加水，然后在沉箱角预埋拉环上挂上四个10t手拉葫芦。在已安沉箱与待安沉箱接缝处，根据接缝大小放置调整缝隙用的木板，沉箱继续注水下沉至沉箱底与基床面约1m时，暂时停止加水，利用2台GPS和1台全站仪进行定位，2台GPS控制沉箱的前沿线方向，全站仪控制垂直前沿线方向的轴线，通过观察沉箱四面水尺控制沉箱垂直度，将上下游的高差调平，并将其前后坡度调至与基床倒坡坡度接近。

② 精确定位安装

粗定位后沉箱继续加水下沉，当沉箱底面与基床面距离0.3～0.5m时，对沉箱进行精定位。由测量人员利用GPS对沉箱四个角的偏位、标高进行测量，根据测量结果，对沉箱注水（或抽水）调整沉箱，使其上下游标高接近或一致，前后坡度与基床倒坡坡度接近或一致；控制卷扬机、手动葫芦，调整沉箱之间的木板厚度，对沉箱之间的接缝、错牙，沉箱偏位等进行调整，使其在规范要求范围之内.

3.4.3沉箱下沉

沉箱定位调整完毕后，再继续向沉箱缓慢注水，并不断观察沉箱下沉动态，及时进行调整，使沉箱坐落于基床面上。沉箱坐落于基床面上后，继续注水并不断测量观察沉箱动态，调整各仓注水速度，使沉箱不至于在注水过程中偏位。当测量的沉箱偏位情况符合规范要求时，向沉箱加水到和潮水潮位一致，沉箱安装结束。

沉箱压水下沉到基床底后，用GPS进行复测，必要时用全站仪进行复核。若测量结果显示沉箱安装位置超出规范允许要求，则沉箱必须抽水上浮，重新进行安装。

4.安装质量控制

本工程沉箱在安装过程中，有两点为重要控制点，亦是安装难点。一是沉箱顶标高控制；另一点是沉箱安装精度及安全控制。沉箱若不能一次安装成功，反复安装必会增大施工成本。为尽量一次安装成功，并确保安装质量，安装沉箱需做到以下几点：

（1）安装前，检查基床整平面有无扰动或障碍物，检查沉箱有无粘底及其清除，避免沉箱安装后顶标高不符合要求。

（2）安装过程中用木枋或橡胶轮胎隔在沉箱与定位方驳（沉箱）之间以防相互碰损，沉箱就位后将橡胶轮胎或木枋拉出，沉箱沉放、拖运过程中严禁相互碰撞，做好成品保护。

（3）沉箱就位沉放到底后，测量沉箱偏位及其顶标高，并由潜水员下水检查沉箱底部接缝及与基床接触情况，必要时重新起浮再安装。

（4）沉箱安装时需考虑水流的影响及涨落潮因素，涨潮时进行沉箱下潜出坞，潮位低于+1.9m标高时，开始安装。沉箱在坐落基床前，调整压仓水，左右高差控制在10cm以内，座底之前控制在5cm以内，使沉箱底面与基床相吻合。

（5）安装好沉箱要尽快进行沉箱箱格内回填。在抛填前要进行沉箱的位置和標高测量，以掌握抛填对沉箱的位移和沉降的影响。抛填船直接停靠在沉箱的边缘直接卸至沉箱内，在沉箱内回填舱格顺序为：沉箱内回填时应先从中间仓格开始，每个沉箱均按内后外隔舱的顺序分层均匀施抛，始终保持相邻舱格回填面高差应控制在1m以内。抛填施工过程中，及时用水砣测量抛填高度，确保达到上述要求。

（6）安装结束，真正意义上的安装结束是在箱内灌水后，待经历1～2个低潮位复测位置，确认符合质量标准。

5.结束语

经实践，在本工程中，沉箱精确定位后，加水下沉的过程中，沉箱位置未发生变化。当沉箱加水下沉到基床底后，一般会向岸侧滑动约3cm～5cm，经历一个潮水后，一般会再往岸侧滑动2cm～5cm。因此沉箱从安装到经历一个潮水，一般会向岸侧滑动约5cm。为保证沉箱安装质量，减少二次起浮，在沉箱安装时，按施工准线偏海测5cm控制。每个沉箱的具体情况不同，比如第四件沉箱安装好后未往岸侧滑动，所以在今后的沉箱安装中，需进一步总结经验，同时考虑水流的影响及涨落潮因素，以便更好的进行沉箱安装，保证沉箱安装的进度和质量。

参考文献：

[1]JTS 167-2-2009.重力式码头设计与施工规范[S].北京：人民交通出版社，2009.

[2]邱驹.港工建筑物.天津：天津大学出版社，2002；10.