國(guó)春風(fēng)，劉盛祥

（中交一航局第三工程有限公司，遼寧 大連 116083）

0 引言

梳式防波堤是近幾年來(lái)出現(xiàn)的新型防波堤，在傳統(tǒng)直立防波堤基礎(chǔ)上，用翼板結(jié)構(gòu)代替了部分沉箱。當(dāng)梳式結(jié)構(gòu)的翼板不直接連接到基床時(shí)，部分波浪會(huì)通過(guò)下方的空洞傳入港內(nèi)，此結(jié)構(gòu)稱(chēng)為透空式梳式防波堤。與傳統(tǒng)防波堤相比，梳式防波堤具有造價(jià)相對(duì)低廉、有效減小波浪反射、減小波浪力、有效吸收波能等特點(diǎn)。

作為梳式防波堤墻身結(jié)構(gòu)的“梳式沉箱”，其拖運(yùn)、安裝是一項(xiàng)施工難度較大、成本較高的工序。本文結(jié)合大連港大窯灣北防波堤異型沉箱拖運(yùn)、安裝的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，概要介紹異型沉箱施工的問(wèn)題、解決措施和優(yōu)化工藝，滿(mǎn)足了工程組織要求，保證了安全、質(zhì)量和工期，降低了施工成本。

1 工程概況

大連開(kāi)發(fā)區(qū)大窯灣港區(qū)北防波堤工程全長(zhǎng)667m，由斜坡段和直立段兩部分組成，直立段由18個(gè)沉箱組成，其中分布于直立段主體范圍內(nèi)的A、B、C型沉箱為異型沉箱（見(jiàn)圖1），A型為單側(cè)翼板兩面大腳、B型為兩側(cè)翼板三面大腳、C型為單側(cè)翼板三面大腳，安裝時(shí)要求翼板與翼板相接[1]，翼板厚0.8m，長(zhǎng)3m，高14.5m[1-2]。

2 施工組織要求

1） 考慮到沉箱預(yù)制周期和強(qiáng)度增長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，為避免影響現(xiàn)場(chǎng)安裝需求，要求提前進(jìn)行沉箱預(yù)制施工。

2） 預(yù)制場(chǎng)預(yù)制臺(tái)座數(shù)量有限，且任務(wù)量飽滿(mǎn)，要求預(yù)制完畢的沉箱及時(shí)進(jìn)行溜放、拖運(yùn)施工。

3）本工程工期緊，地處開(kāi)敞式海域，基礎(chǔ)施工完畢后要求及時(shí)進(jìn)行沉箱安裝施工。

4）由于大連周邊在建工程項(xiàng)目較多，起重船數(shù)量有限等因素，要求研究可替代起重船進(jìn)行異型沉箱安裝的施工工藝。

3 異型沉箱拖運(yùn)安裝工藝

圖1 防波堤直立段效果圖Fig.1 Effectdraw ing of the verticalbreakwater section

為滿(mǎn)足“施工組織要求”的需要[3]，異型沉箱必須經(jīng)歷“拖運(yùn)→儲(chǔ)存→二次拖運(yùn)→安裝（非起重船）”的工藝流程，為此，需解決“壓艙物比選、隔墻配筋核算、浮穩(wěn)敏感度試驗(yàn)、安裝工藝優(yōu)化”等關(guān)鍵問(wèn)題[2]，針對(duì)上述問(wèn)題采取相應(yīng)措施。

3.1 壓艙物比選

3.1.1 固體壓載

考慮到異型沉箱縱向（最不利方向）不平衡力矩很大，需要恢復(fù)平衡的壓載物重度很大，而沉箱內(nèi)隔墻厚度僅200mm，壓載物高差過(guò)大可能造成隔墻的破損，為此，考慮固體壓載法（壓石），并進(jìn)行浮游穩(wěn)定計(jì)算。

經(jīng)計(jì)算，滿(mǎn)足浮游穩(wěn)定要求，但由此帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題，一是施工方法繁瑣，且裝載壓載塊石過(guò)程中存在很大的質(zhì)量和安全隱患（沉箱倉(cāng)格深度達(dá)14m），二是沉箱儲(chǔ)存時(shí)倉(cāng)格內(nèi)勢(shì)必會(huì)進(jìn)水，進(jìn)入壓載塊石空隙的水無(wú)法抽干又會(huì)造成沉箱浮游再次不穩(wěn)定，且無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。

3.1.2 液體壓載

為滿(mǎn)足“沉箱儲(chǔ)存后二次拖運(yùn)”的施工要求，規(guī)避壓石法出現(xiàn)的不利問(wèn)題，考慮采用液體壓載法（壓水），并進(jìn)行浮游穩(wěn)定計(jì)算。

經(jīng)浮游穩(wěn)定性計(jì)算可行，但壓載物高差很大，需對(duì)沉箱隔墻配筋進(jìn)行核算。

3.2 隔墻配筋核算

沉箱內(nèi)隔墻厚度僅200mm，液體壓載物高差很大，對(duì)沉箱隔墻配筋進(jìn)行核算。

核算結(jié)果表明，需對(duì)沉箱隔墻配筋進(jìn)行調(diào)整。

3.3 浮穩(wěn)敏感度問(wèn)題

由于異型沉箱最不利方向（縱向）不平衡力矩很大，理論計(jì)算表明其需平衡水很多（條件最差的C型沉箱壓載水達(dá)9.36 m高），沉箱干弦高度較小，其浮游穩(wěn)定敏感度很高，為此，制作C型沉箱模型進(jìn)行液體壓載浮穩(wěn)敏感度模擬試驗(yàn)。鑒于玻璃和混凝土的重度比較接近，模型制作選用玻璃材料，比尺為1∶0.052，見(jiàn)圖2。

圖2 C型沉箱模型壓載水示意圖Fig.2 The liquid ballast sketch of type C caissonmodel

通過(guò)對(duì)模型相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，得出了異型沉箱液體壓載法浮游拖運(yùn)可行的結(jié)論。3.4 沉箱安裝工藝優(yōu)化

由于異型沉箱設(shè)計(jì)安裝要求為翼板與翼板相對(duì)，無(wú)翼板的沉箱海側(cè)間距為兩個(gè)翼板長(zhǎng)6 m（見(jiàn)圖3），造成沉箱安裝時(shí)難以控制待安沉箱的位置。

圖3 異型沉箱安裝示意圖Fig.3 Specially profiled caisson installation

考慮施工組織的要求，參考其他工程沉箱安裝方法，結(jié)合本工程特點(diǎn)，研究使用“手扳葫蘆和微調(diào)鋼架的組合工藝”替代起重船安裝沉箱的工藝。

4 方案實(shí)施

4.1 沉箱拖運(yùn)

通過(guò)對(duì)異型沉箱“壓艙物比選”的浮游穩(wěn)定性計(jì)算、隔墻配筋核算和模型試驗(yàn)，確定了液體壓載法拖運(yùn)異型沉箱的可行性和優(yōu)越性，沉箱隔墻配筋計(jì)算過(guò)程及調(diào)筋結(jié)果由設(shè)計(jì)單位復(fù)核、修改、確定后，在沉箱預(yù)制時(shí)進(jìn)行調(diào)整，使用拖輪進(jìn)行異型沉箱的拖運(yùn)及儲(chǔ)存后的二次拖運(yùn)施工。

4.2 沉箱安裝

購(gòu)買(mǎi)手扳葫蘆6套（沉箱安裝使用4套，備用2套，見(jiàn)圖4），手扳葫蘆配16 mm直徑的鋼絲繩，最大控制長(zhǎng)度54m。

加工制作微調(diào)鋼架，上梁長(zhǎng)6.05 m，下梁長(zhǎng)5.45m，微調(diào)長(zhǎng)度10 cm，總重量1.12 t，見(jiàn)圖4。

沉箱安裝時(shí)，每個(gè)手扳葫蘆位置留1人控制鋼絲繩長(zhǎng)度，根據(jù)待安沉箱與前沿線(xiàn)偏差情況調(diào)整松緊。微調(diào)鋼架位置處留1人控制其微調(diào)絲杠，在保證兩沉箱后沿間距6m左右的情況下，根據(jù)待安沉箱與前沿線(xiàn)偏差，以及待安沉箱與已安沉箱錯(cuò)牙和安裝縫情況利用絲杠微調(diào)。

圖4 異型沉箱安裝施工照片F(xiàn)ig.4 The picture of specially profiled caisson installation construction

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，異型沉箱拖運(yùn)安裝施工具有如下特點(diǎn)：

1）從滿(mǎn)足施工組織要求角度出發(fā)，嚴(yán)密分析沉箱拖運(yùn)各環(huán)節(jié)，計(jì)算比選沉箱拖運(yùn)壓艙物。

2）浮游拖運(yùn)壓艙物與設(shè)計(jì)不一致時(shí)，必須進(jìn)行沉箱隔墻受力計(jì)算[3]，尤其是沉箱倉(cāng)隔間薄隔墻。對(duì)于不平衡力矩大、敏感度強(qiáng)的異型沉箱，必要時(shí)進(jìn)行模型試驗(yàn)。

3）手扳葫蘆和微調(diào)鋼架的組合工藝安裝異型沉箱，既滿(mǎn)足了工程實(shí)施背景的要求，又降低了施工成本。

隨著近年港口工程的蓬勃發(fā)展，更多的大型深水化、新型結(jié)構(gòu)水工建筑物應(yīng)運(yùn)而生，本工程中異型沉箱拖運(yùn)和“手扳葫蘆與微調(diào)鋼架組合”沉箱安裝工藝的順利實(shí)施，解決了工程實(shí)際問(wèn)題，對(duì)類(lèi)似工程的施工也具有一定參考價(jià)值。

[1]中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司.大連大窯灣港區(qū)北防波堤施工藍(lán)圖[R].北京：中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，2006.CCCCWater Transport Planning and Design Institute Co.,Ltd.Construction plans for Dalian north breakwaterofDayaowan Port in Dalian[R].Beijing:CCCCWater Transport Planning and Design Institute Co.,Ltd.,2006.

[2]JTJ267—98，港口工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].JTJ 267—98,Design code for harbor engineering concrete structure[S].

[3]中交一航局第三工程有限公司.大連大窯灣港區(qū)北防波堤施工組織設(shè)計(jì)[R].大連：中交一航局第三工程有限公司，2006.No.3 Eng.Co.,Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.Construction organization design for Dalian north breakwater of Dayaowan Port in Dalian[R].Dalian:No.3 Eng.Co.,Ltd.of CCCC FirstHarbor EngineeringCo.,Ltd.，2006.