岸线长度固定的沉箱精确安装方法

景春荣 中交四航局二公司

罗锦俊 东莞市滨海湾新区控股有限公司

1.工程概况

本工程位于东莞市虎门港沙田港区西大坦作业区北端，下游紧邻已投产的西大坦作业区7#、8#泊位，上游紧邻正在施工的客运码头。建设规模为2个5万吨级集装箱泊位，码头岸线长度648m，重力式沉箱结构。沉箱主要尺寸宽×长×高为：14.2（含前趾1.0m）×24.8×17.1m，单件重2454t。共需安装沉箱21个。设计最小缝宽为60mm。

根据上、下游已建码头的实测结果，由于沉箱安装偏差允许偏差为30mm，而码头沉箱安装后一般都是正偏差，总体岸线长度是会大于设计岸线长度的，每个沉箱缝宽大出2cm，累计下来，上、下游岸线长度会增加40～50cm。

由于该工程上、下游均为已建码头，岸线长度固定，沉箱安装必须精确安装每件沉箱，确保沉箱安装的缝宽均为负偏差，才能满足要求。

2.沉箱安装缝宽重新设计

根据《水运工程质量检验评定标准》（JTS257-2008），沉箱安装允许偏差需符合表1要求。

该工程沉箱高度为17.1m，接缝的最大缝宽允许为136mm，沉箱安装允许偏差为±30mm。

因此考虑最后一个沉箱需要塞进去安装，确定本工程最后一个安装的沉箱为3#沉箱，根据沉箱预制的外壁竖向倾斜允许偏差为：

2H/1000

=2＊17.1/1000

=34.2mm

按照安装方案确定的倾斜量为：50＊17.1/24.85=34.4mm。

最后确定安装沉箱与2#、4#沉箱预留安装缝宽为34.2＊2+34.3=129mm，其余沉箱安装缝宽为53～54mm。

3.确定安装方案

沉箱安装采用常用的沉箱安装方法，从养生池开始出运安装，沉箱在养生池出运时选择高潮出运，出运前对沉箱周边进行清淤，能用绞吸船清淤位置先用绞吸船清淤，局部位置清不到位用人工潜水清淤，人工清淤过程中同时进行吊装平台，安放潜水泵。起重船就位，挂靠卷扬机钢丝绳，卷扬机钢丝绳预留一定长度，清淤完成后开始抽水，抽至沉箱浮力稳定计算水位，调整沉箱平稳及卷扬机钢丝绳长度，开始拖运至基槽安放。

安装方案的重点为最后一个沉箱的安装，两边沉箱已安装完成的情况下，最后一个沉箱需维持塞进去的过程平稳，沉箱两边需平衡塞进去，否则沉箱会卡在半途。因此在靠岸侧临时便道的位置设置两个5t地锚，连接方驳锚具，通过方驳自锚力来拖带沉箱及定位、安装，同时在已安装完成两个沉箱上安装手拉葫芦来对3#沉箱进行微调达到精确定位，安装完成后观察3#沉箱两侧缝宽，如果缝隙过超出规范要求，需起浮2#、4#沉箱调整缝宽，安装详见图2。

4.典型施工发现的问题及关键工艺调整

本工程前两个沉箱安装进行了典型安装，典型安装过程中主要发现如下问题：

图1 沉箱平面图

（1）安装完成后，沉箱偏差为正偏差，虽然满足规范安装要求，但是误差累积后，将严重影响最后一个沉箱的安装。

（2）安装完成后，经历2个潮水后，沉箱有滑移。滑移方向不利于减少缝宽。

通过求解非定常不可压缩RANS方程，对上海船舶运输科学研究所的空泡水筒流场进行数值模拟，探究空泡水筒不同位置处的流场特性，重点分析工作段内的流场分布，得到以下结论：

根据典型施工发现的问题，确定调整关键工艺控制

（1）本工程由于回淤速度快，基床夯实后，尽管进行了重新清淤，也满足规范要求的重力密度大于12.6KN/m3的回淤沉积物厚度不大于300mm，但是由于本工程中途停工1年，原基床面重新清淤后，清淤效果不好，常规的绞吸船清淤的方法已无法彻底清除原抛石基床的沉积淤泥，因此对负责清淤任务的绞吸船进行了绞刀头的改造。参照大型绞吸式挖泥船开挖硬土的改造方式，将绞刀头周围加焊了3台高压水枪，高压水枪沿绞刀头均匀布置，绞刀头外侧增设钢筋拦网，防止垃圾吸入绞刀。高压水枪头采用直径100mm钢管连接船舱的水泵，牢固焊接在绞刀壁上。采用改造之后的绞吸船有效的解决了原基床的沉积淤泥问题，同时加快了回淤淤泥的清理速度和效率。

（2）基床情况是影响沉箱安装精确的主要因素，根据现场需求基床在潜水整平前必须满足夯实后标高和沉箱安装标高不得大于20cm，且整平施工前基床面不得有流动性查的淤泥回流。整平过程中所用二片石必须进行严格控制，不得掺杂碎石和泥土。基床坡度调整，将基床北侧最后一根钢轨端头调高5cm以用作沉箱安装后的压实沉降量。沉箱安装前对已安装沉箱的箱脚进行摸底清理，确保两件沉箱底部在统一标高，基床上不得有超过30cm的流动性淤泥。

由于基床整平顶面允许误差为细平±50mm，因此造成安装的沉箱缝宽的离散性，再加上基床整平完成后即安装沉箱，往往基床整平范围仅仅比沉箱安装位置宽2m的富余，造成沉箱安装远端较容易下沉，加大了沉箱安装的缝宽。因此，在基床整平环节增加2步措施:

①多整理一个基床位再进行沉箱安装，即按照10#沉箱时，需至少完成11#沉箱位的基床整平。

②控制基床整平的误差，使远离沉箱安装缝一端基床整平的标高高出近端50mm,在基床纵向形成一个小倒坡，有利于沉箱着底时向已安装的沉箱偏移。

（4）安装过程中的控制。沉箱在完成手拉葫芦安装和收紧后，根据测量人员数据进行沉箱的坡度调整，已安装端标高要稍低另一侧3cm。每个葫芦配备2个工作人员在沉箱下沉过程中对葫芦进行收紧，沉箱施工平台上配备6个工作人员随时对沉箱注水进行调整，负责注水阀门以及水泵的开关。若沉箱在下沉过程中未能通过手拉葫芦进行调整时，施工起重船上的卷扬机可配合葫芦对沉箱进行调整，确保待安装沉箱可以紧贴做缝木方进行安装。

表1 沉箱安装的允许偏差、检验数量和方法

（5）安装后的控制。沉箱安装完成后，一定要潜水员探摸沉箱底部着床情况以及沉箱底部缝宽情况，如果发现顶部缝宽满足预期缝宽，而底部缝宽较大时，需重新上浮，对交接处基床进行重新整平。

图2 最后沉箱安装示意图

5.调整后安装效果

安装方法调整后，经检查，共21件沉箱，其中12件沉箱一次安装到位，9件沉箱经过重新上浮重新安装调整了缝宽，最后一件沉箱安装前，左右两边预留缝宽和为21cm，顺利完成了安装。全部缝宽经测量满足设计及规范要求。

6.结论

（1）清淤要彻底，基床淤泥过多，易引起已安装完的沉箱发生位移。

（2）基床整平时需在未安装沉箱侧抬高5cm，形成一个小倒坡。

（3）不能一次安装到位的沉箱，利用后一个安装的沉箱采用硬木加塞的办法重新上浮调整。

（4）最后一个沉箱安装缝宽要重新设计，不得小于沉箱预制时可能产生的偏差并加上合理缝宽（每边不得小于10cm)。

（5）沉箱安装完成后,除了测量顶部缝宽外，还需潜水员复核底部缝宽，偏差较大时也需及时调整。

7.结语

随着国内码头岸线利用越来越紧张，码头之间岸线利用更充分，利用两个水工建筑物之间的岸线长度进行码头建设的项目越来越多，以往的沉箱安装施工工艺，沉箱接缝宽度安装后一般为正偏差，最终的码头总长度累积起来是变长的，岸线长度固定后，每个沉箱的缝宽基本固定，对沉箱安装的精度要求提高。沉箱安装不但跟安装过程中的控制措施有关，基床施工质量尤为关键。本文主要总结了在沉箱精确安装过程中的施工经验及控制要点，供需要沉箱安装精度较高的类似项目参考。