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码头沉箱水下外壁撞损后钢套箱法修复技术

2018-03-22胡茂刚黄清楚

建材与装饰 2018年8期
关键词:钢套沉箱码头

胡茂刚 黄清楚 张 闯

(厦门港务疏浚工程有限公司 福建厦门 361012)

重力式沉箱在码头中应用较常见,沉箱外壁在偶然外力作用下难免遭受到靠泊船只的撞击,有些撞击是破坏性的,使得沉箱失去使用功能。因沉箱属钢筋混凝土结构,当破损处位于低潮位以下时,破损处的修复工作将变得异常困难,如何完好的修复水下破损处是从业者面对的技术难题。如果采用水下注浆或水下浇筑混凝土的方法修复,因钢筋修复困难,且水下修复工作质量无法直观检查与验证,修复后的沉箱与原设计相比,均不同程度存在一些缺陷。

1 修复工艺原理

将破损处上方的码头附属结构、胸墙、卸荷板及箱内填料移除,用型钢与钢板制作2片钢结构面板,面板的面积大于破损处,面板边缘黏贴止水胶条。用内、外面板夹住破损部位,在套箱底部浇筑水下混凝土封底。随着抽水进行,水位逐步下降,从上至下逐级调整与紧固对拉螺杆,套箱内、外面板及封底共同组成密闭的围护结构。采用干处作业方法修复破损处的钢筋及混凝土,再恢复码头其他设施。

2 工程应用实例

2015年6月,一艘约8万t级外籍集装箱货轮在停靠厦门某码头时,由于操作不当致使船舶迎面撞击码头,码头结构损坏。码头胸墙、护舷、卸荷板以及沉箱外壁受船舶撞击影响严重,码头结构的整体稳定性受到严重损害,码头失去正常使用功能。必须对码头进行修复,方能继续使用。该码头为带卸荷板的重力式沉箱结构,从上到下依次为胸墙、卸荷板及沉箱,沉箱下设有10~100kg抛石基床,基础持力层为全风化或强风化花岗岩,胸墙上设有橡胶护舷和系船柱。该码头结构可满足10万t级以内的集装箱船靠泊。开挖后测得码头沉箱受损破口底部距沉箱顶部约2.3m,左右宽约3.6m,沉箱破损情况见图1。该码头破损部位采用钢套箱方案进行修复,取得了较好的技术效果。

图1 沉箱破损情况

2.1 修复工艺流程

修复工艺流程:移除沉箱顶部附属设施及破损胸墙等→制作钢结构套箱→安放钢结构套箱→素混凝土封底并抽干套箱内水→干处修复破损处钢筋并浇筑混凝土→恢复沉箱顶部其他设施。

2.2 修复关键工序

2.2.1 移除沉箱顶部附属设施

将待修复部位上方的码头附属设施移走,诸如系船柱、轨道、电缆、水管、防撞护舷等。破损处顶部其他混凝土结构诸如胸墙、卸荷板等采用风镐破除,用自卸汽车运出场外。破损部位由于常年位于水下,集聚许多海生物,为了保证钢套箱的止水效果,将待修复部位的海生物一并铲除,为了达到较好的清理效果,采用潜水作业的方式铲除海生物,恢复沉箱外表面的混凝土表面。采用挖掘机将破损沉箱隔舱内的充填物一并移除,保持箱内填料的顶部高程低于破损底部0.8m即可。

2.2.2 制作钢结构套箱

在制作钢套箱面板前,用潜水作业方式对水下破损部位进行测量,确定破损的位置及平面尺寸。钢套箱主要有两大块面板组成:外侧面板与内侧面板。为了保证钢套箱能够完全包住破损部位,钢套箱顶部高程略高于沉箱顶标高,底部及两侧边缘分别大于破损洞口0.5m为宜。钢套箱的内侧面板的宽度略小于沉箱破损隔舱的顺岸向宽度,在内侧面板的法兰边上安设楔形止水胶带。套箱的面板采用厚度为6mm钢板,次肋用10号槽钢,主肋用12号槽钢,套箱的法兰为10号角钢。为方便钢套箱外侧部分的安装就位,在顶部安设U形钢挂钩,通过钩挂将外侧面板挂在沉箱顶部。

为保证操作空间,在内侧钢套箱两个竖直边缘处焊接劲性钢架,劲性钢架一端支撑在沉箱隔舱的混凝土倒角上,劲性骨架与拉杆形成撑拉结构,较好保持套箱结构的稳定,劲性骨架的存在使得内侧具有操作空间。内、外侧面板上的对拉螺栓孔一一对应。

2.2.3 安放钢结构套箱

套箱安装选在低潮位进行,首先吊装套箱内侧部分,将套箱底部安放在沉箱内部填料上,用临时支撑将内侧固定住。然后吊装钢套箱外侧结构,利用其顶部的U形挂钩,将钢套箱外侧挂在沉箱顶部。调整套箱外侧面板,使内、外面板上的拉杆孔相互对位,从上至下依次穿上螺杆并逐步拧紧。安装钢套箱方法见图2。

图2 吊装钢套箱内侧面板

图3 修复破损处钢筋

2.2.4 封底并抽干套箱内水

因沉箱内填料具有透水性,为了防止套箱底部漏水,沉箱安装后,水下浇筑混凝土封底,封底厚度50cm。封底混凝土养护3d,即可抽水,随着水位的下降逐步安装与紧固套箱的对拉螺栓,并及时用海绵胶条填塞漏水缝隙。抽水时尽量选择在低潮水位进行。

2.2.5 干处修复钢筋及混凝土

破损部位的水抽干后,采用干处作业的方式修复破损部位。将裂纹及松散混凝土凿除,将断裂的钢筋重新理顺焊接,按原设计恢复沉箱的钢筋,钢筋修复见图3。钢筋绑扎完成后安装模板,沉箱外模利用钢套箱外侧作模板,为方便后期钢套箱拆除,钢筋绑扎前,在钢套箱面板上涂抹脱模剂。

沉箱内模单独设计与制作,因钢套箱对拉丝的存在,沉箱内模板需要分块安装,沉箱内模板依托钢套箱进行固定。钢筋模板检查无误后,采用干处作业方式浇筑破损部位的混凝土,浇筑混凝土前,在新旧混凝土接缝处涂刷水泥浆,然后泵送方式浇灌混凝土,人工振捣密实。混凝土浇筑选择亦在低潮位进行,混凝土在初凝前不得被海水淹没。

2.2.6 恢复沉箱顶部其他附属设施

沉箱混凝土养护达拆模强度后,即拆除内侧模板,然后从底向上依次拆除拉杆并逐步提高套箱内水位,减少内外水头差。拉杆拆除后,依次拆除钢套箱的内外侧面板。混凝土修复完成后,按原设计恢复沉箱顶部其他附属设施,附属设施的恢复工序按常规程序开展即可。

3 结论

采用钢套箱法修复水下沉箱外壁,实现干处作业,修复工作摸得着、看得见,保证修复质量,修复后的沉箱完全忠实于原设计,恢复了码头的设计功能。钢套箱既作止水结构,又作混凝土模板,节约模板投入。钢套箱受力明确直观、施工方便,施工周期短,对码头干扰小,可以尽快恢复码头的运营功能。修复工作中,潜水工作量较少,减少安全风险。采用钢套箱法修复水下破损部位,耗时较少,造价节约为类似结构修复提供技术借鉴。

[1]《重力式码头设计与施工规范》(JTS 167-2-2009)[S].

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