汪義錦（廣東國(guó)信工程監(jiān)理集團(tuán)有限公司， 廣東 茂名 525011）

0 引 言

重力式結(jié)構(gòu)是我國(guó)水運(yùn)工程碼頭中常用的一種結(jié)構(gòu)形式，其中沉箱結(jié)構(gòu)施工速度快、水下工作量少、結(jié)構(gòu)整體性好、抗震性能好，在地基條件滿足要求的前提下，正越來(lái)越多的成為化工油品碼頭的首選結(jié)構(gòu)形式，不同于集裝箱等岸壁式碼頭，其系纜墩、靠船墩及組成工作平臺(tái)的沉箱布置相對(duì)獨(dú)立，其沉箱安裝方式及定位等有所區(qū)別。本文以中石化某油品碼頭工程為實(shí)例，對(duì)重力墩式碼頭沉箱安裝進(jìn)行分析和總結(jié)。

1 工程概況

本工程位于海南儋州市洋浦港神頭港區(qū)，新建4個(gè)油品泊位，分別為1號(hào)泊位（10萬(wàn)t級(jí)）、2號(hào)及3號(hào)泊位（5萬(wàn)t級(jí)）、4號(hào)泊位（1萬(wàn)t級(jí)），皆為沉箱重力墩式碼頭，采用蝶形布置，其中1號(hào)泊位沉箱11件、2號(hào)泊位沉箱10件、3號(hào)泊位11件、4號(hào)泊位9件。具體結(jié)構(gòu)尺寸形式，如表1所示。

表1 沉箱規(guī)格、數(shù)量表

2 沉箱安裝

2.1 安裝順序

安裝順序?yàn)?號(hào)泊位→3號(hào)泊位→2號(hào)泊位→1號(hào)泊位。每個(gè)泊位均先安裝工作平臺(tái)方沉箱，然后為靠船墩和系纜墩?qǐng)A沉箱。

2.2 沉箱出駁及安裝工藝流程

半潛駁載運(yùn)沉箱至下潛區(qū)→半潛駁拋錨就位，候潮→高潮前5 h，半潛駁注水下潛→半潛駁下潛至甲板面水深5 m，暫停下潛→起重船船艏對(duì)半潛駁船船艏拋錨就位→起重船兩側(cè)前纜系在半潛駁塢墻頂部→起重船絞纜前移，吊鉤位于沉箱頂正中處→吊繩系緊沉箱頂?shù)醐h(huán)→半潛駁注水繼續(xù)下潛→吊繩受力，沉箱起浮→半潛駁繼續(xù)下潛至最大深度后停止→起重船絞纜后退，吊移沉箱出駁→沉箱內(nèi)注水達(dá)到浮游穩(wěn)定→起重船拖帶沉箱至安裝點(diǎn)→沉箱基床檢查→沉箱測(cè)量定位→沉箱內(nèi)繼續(xù)注水下沉，距基床頂50 cm停止→精確測(cè)量定位→起重船緩緩落鉤，沉箱座底→設(shè)點(diǎn)檢驗(yàn)及觀測(cè)

2.3 下潛坑選擇

選擇在各泊位回旋水域位置作為下潛坑。安排抓斗船在進(jìn)行基槽挖泥的同時(shí)，對(duì)不滿足水深要求的下潛坑進(jìn)行開(kāi)挖。此外，選擇擬建南防波堤口門(mén)的航道水域作為備用下潛區(qū)。選擇在高潮位時(shí)下潛就位，下潛坑的水深要大于沉箱浮游穩(wěn)定吃水、半潛駁的型深、墊塊高度、起浮時(shí)沉箱底與墊塊頂?shù)母辉Ｋ睢霛擇g底與下潛區(qū)底面的富裕水深之和。

2.4 沉箱安裝平臺(tái)

沉箱安裝平臺(tái)為槽鋼框架結(jié)構(gòu)，面板為花紋鋼板，設(shè)計(jì)時(shí)考慮平臺(tái)剛度與牢固性、平臺(tái)安裝的方便性、工人理清起重船吊鉤下鋼絲繩及到每個(gè)吊點(diǎn)位安裝卸扣的安全與方便性、平臺(tái)的透氣性與沉箱擺動(dòng)明顯時(shí)工人的應(yīng)急性。為滿足沉箱出運(yùn)安裝進(jìn)度要求，現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制了2套安裝平臺(tái)。安裝平臺(tái)在預(yù)制場(chǎng)沉箱上駁前就已安放好。平臺(tái)上備有2個(gè)配電箱與8臺(tái)潛水泵，功率為80 m3/h，用于沉箱內(nèi)注水安裝或起浮抽水重新調(diào)整安裝用。

2.5 吊索具配置

根據(jù)沉箱重量及施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件，選用了500 t起重船，起重船作業(yè)時(shí)采用單鉤起吊，方沉箱及11 m圓沉箱吊索使用4根等長(zhǎng)鋼絲繩，12 m圓沉箱吊索使用8根等長(zhǎng)鋼絲繩，鋼絲繩串扣連接。吊環(huán)及鋼絲繩布置，如圖1～圖3所示，施工中必須保證吊環(huán)埋設(shè)位置精確。

圖1 方沉箱吊索布置平面圖

圖2 11 m圓沉箱吊索布置平面圖

圖3 12 m圓沉箱吊索布置平面圖

2.6 沉箱出塢及安裝施工方法

2.6.1 施工準(zhǔn)備

（1）根據(jù)施工基線布設(shè)安裝控制網(wǎng)，控制網(wǎng)布設(shè)精度完全按規(guī)范要求。

（2）在沉箱上駁前已提前安放好沉箱安裝平臺(tái)。

（3）沉箱上駁后，由測(cè)量人員在沉箱前后沿方向處靠沉箱邊墻中間進(jìn)來(lái)5 cm位置，各布設(shè)1個(gè)GPS-RTK移動(dòng)站放置點(diǎn)（如圖4所示）。

圖4 沉箱雙GPS-RTK移動(dòng)站放置點(diǎn)平面圖

（4）準(zhǔn)備潛水設(shè)備并放置在交通船上，用來(lái)在沉箱就位進(jìn)行后水下檢查。

（5）準(zhǔn)備好標(biāo)桿，以備沉箱安好后綁在沉箱上作為水上安全標(biāo)志。

2.6.2 沉箱出駁

（1）半潛駁下潛，起重船系纜、系扣。半潛駁在下潛區(qū)定位拋錨待潮，500 t起重船在半潛駁船艏附近錨駐；潮水上漲時(shí)半潛駁開(kāi)始注水壓艙下潛，下潛至甲板面水深5 m時(shí)暫停，起重船絞纜前移靠近半潛駁船艏，將起重船的前進(jìn)纜系扣在半潛駁兩側(cè)塢墻上靠船艉處的系纜柱上，起重船繼續(xù)絞纜前進(jìn)，當(dāng)?shù)蹉^位于沉箱中心位置時(shí)停止絞纜，采用55 t合金鋼卸扣將吊繩與沉箱頂?shù)醐h(huán)系扣牢固。

（2）半潛駁繼續(xù)下潛，沉箱起浮出塢、起重船拖帶。半潛駁繼續(xù)注水壓艙下潛，起重船吊扣跟著緩慢下放，以控制吊繩伸直處于緊張狀態(tài)為宜。待半潛駁下潛沉箱吃水至計(jì)算標(biāo)尺時(shí)，起重船吊鉤停止下放，半潛駁繼續(xù)下潛，起重船吊繩受力逐漸增大，直至沉箱在海水浮力及吊力的組合下達(dá)到沉箱自重臨界值后起浮。

（3）沉箱空載起浮后，起重船后錨絞纜拖帶沉箱緩緩離開(kāi)半潛駁。解開(kāi)塢墻上起重船前進(jìn)纜，半潛駁排水上浮離開(kāi)下潛區(qū)返回沉箱出運(yùn)碼頭。沉箱內(nèi)灌水緩緩下沉，起重船吊鉤跟隨下放，且一直保持吊繩處于受力伸直狀態(tài)，直至沉箱吃水線刻度滿足計(jì)算浮游穩(wěn)定后，停止灌水，起重船通過(guò)絞纜或自航拖帶沉箱至安裝位置。

半潛駁下潛過(guò)程中，錨纜要及時(shí)調(diào)整拉力，同時(shí)須注意調(diào)節(jié)各水艙壓載水，使半潛駁一直處于平衡狀態(tài)，以保證沉箱的安全。掛鉤完成后，逐漸增加吊力，隨沉箱下潛不斷松鉤，吊力始終控制在20 t～200 t之間，可根據(jù)不同規(guī)格沉箱的重量及吃水深度調(diào)整。當(dāng)半潛駁下潛使沉箱吃水達(dá)到沉箱起駁的臨界水深時(shí)，即可從船上移開(kāi)沉箱。沉箱離駁過(guò)程中，半潛駁繼續(xù)壓水直至沉箱全部吊出為止。

2.6.3 沉箱安裝定位

本工程沉箱安裝定位使用的是中海達(dá)V9-GNSS-LR4 GPS及其他相應(yīng)配套工具，RTK定位精度：平面±1 cm＋1 ppm，滿足施工精度要求。在半潛駁到達(dá)下潛坑時(shí)，測(cè)量人員上沉箱頂安裝前后沿處的GPS-RTK移動(dòng)站，用GPSRTK移動(dòng)站進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤定位指揮起重船將沉箱移至擬安裝的位置。在沉箱粗略定位完成后沉箱繼續(xù)注水下沉，當(dāng)沉箱底部距離拋石基床頂面約50 cm時(shí)，起重船停止下放吊鉤，測(cè)量人員持兩個(gè)移動(dòng)手簿在起重船上指揮沉箱頂面進(jìn)行精確定位，起重人員利用沉箱頂面預(yù)埋的拉環(huán)進(jìn)行帶纜，與起重駁船或已安沉箱采用滑輪組連結(jié)，對(duì)沉箱靠岸側(cè)掛交叉錨，以增加沉箱下潛座床時(shí)的穩(wěn)定性。人工拉緊各點(diǎn)纜繩，起重船勻速下放使沉箱準(zhǔn)確就位。在沉箱即將就位時(shí)測(cè)量人員隨時(shí)通過(guò)兩個(gè)移動(dòng)手簿將GPS數(shù)據(jù)反饋給沉箱安裝施工負(fù)責(zé)人，施工負(fù)責(zé)人再指揮安裝人員和起重船上操作人員根據(jù)水流、風(fēng)向情況調(diào)整錨纜和滑輪組，使沉箱平穩(wěn)、準(zhǔn)確的落在基床上。

沉箱落至基床后，測(cè)量人員繼續(xù)利用GPS進(jìn)行觀測(cè)，并記錄臨水面與施工準(zhǔn)線偏移數(shù)據(jù)和沉箱四個(gè)控制點(diǎn)標(biāo)高。如測(cè)得的數(shù)據(jù)超出設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，需重新起吊后進(jìn)行安裝。

2.6.4 沉箱灌水下沉

沉箱吊運(yùn)至泊位碼頭安裝區(qū)域后，起重船先拋錨就位，待低潮時(shí)再進(jìn)行安裝；潮位滿足安裝要求、一切準(zhǔn)備就緒后，在沉箱頂采用潛水泵抽取海水往沉箱格艙內(nèi)注水，起重船緩慢放下吊鉤，沉箱開(kāi)始均勻灌水下沉。灌水過(guò)程中要對(duì)稱倉(cāng)格灌水、保持沉箱平衡。當(dāng)沉箱內(nèi)灌水至沉箱底板距拋石基床頂面50 cm時(shí)，停止灌水，再次檢查沉箱位置，如無(wú)偏移即可繼續(xù)沉放，直至沉箱頂高程穩(wěn)定不變；如有偏移則需要對(duì)沉箱重新定位，然后繼續(xù)沉放。精確測(cè)設(shè)沉箱位置、標(biāo)高，作為沉降位移觀測(cè)的原始數(shù)據(jù)及分項(xiàng)驗(yàn)收數(shù)據(jù)，完成沉箱的定位安裝。

沉箱在第一次著床后，其安裝偏差未能達(dá)到要求，起重船起鉤將沉箱提起一定高度，起重船在測(cè)量人員的指揮下利用自身移位及船上的鋼纜重新精確定位，當(dāng)沉箱的位置符合要求后，緩緩放下起重船吊鉤，將沉箱平穩(wěn)放置在基床上。待沉箱安裝就位完成后，往沉箱內(nèi)一直灌水，倉(cāng)內(nèi)灌水高度至與沉箱頂部預(yù)留孔齊平時(shí)停止灌水。停止灌水后即可拆除卸扣，并將安裝平臺(tái)及水泵吊至駁船上。

后續(xù)沉箱按上述流程及程序逐個(gè)安裝到位。

3 安裝質(zhì)量控制要點(diǎn)

本工程沉箱為細(xì)高大型，沉箱安裝能否一次到位對(duì)施工成本、施工進(jìn)度影響很大。此外，在安裝過(guò)程中的質(zhì)量、安全控制工作非常重要。為達(dá)到上述目標(biāo)，應(yīng)做好以下幾方面的控制工作。

（1）天氣情況是關(guān)系到整個(gè)沉箱安裝施工能否順利進(jìn)行的重要因素。要特別關(guān)注天氣情況，風(fēng)浪掌握是難點(diǎn)，為保證沉箱順利安裝，應(yīng)對(duì)天氣突變情況，要與當(dāng)?shù)仉娨暸_(tái)、氣象臺(tái)等部門(mén)聯(lián)系，以獲取當(dāng)?shù)販?zhǔn)確的海況及天氣情況；施工中風(fēng)力達(dá)到6級(jí)以上停止沉箱安裝等海上作業(yè)；施工過(guò)程中要及時(shí)對(duì)已安裝的沉箱進(jìn)行箱內(nèi)塊石回填，已安裝未回填塊石的沉箱數(shù)量不得多于3個(gè)；當(dāng)臺(tái)風(fēng)中心7 d內(nèi)可能移到施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，停止安排沉箱出運(yùn)、安裝作業(yè)，組織對(duì)已安裝的沉箱進(jìn)行箱內(nèi)砂和石料回填，確保沉箱穩(wěn)定；對(duì)未能及時(shí)完成箱內(nèi)回填的沉箱進(jìn)行起浮、拖運(yùn)至安全地點(diǎn)避風(fēng)。

（2）布設(shè)沉箱下潛區(qū)時(shí)，在滿足條件下其位置越靠近泊位待安裝區(qū)越有利，可以減少沉箱出駁后起重船移錨次數(shù)，降低安全風(fēng)險(xiǎn)、加快安裝進(jìn)度。

（3）要根據(jù)起重船的錨纜安放及與周邊構(gòu)筑物的關(guān)系，合理安排沉箱的先后安裝順序，避免因沉箱安放后影響起重船對(duì)后續(xù)沉箱安裝的走位，導(dǎo)致已安沉箱重新吊起安放。

（4）沉箱安裝施工中要提前做好沉箱沿碼頭前后沿標(biāo)志，出塢拖帶時(shí)按標(biāo)志指示方向掛好吊繩，不然很容易造成安裝后靠船構(gòu)件預(yù)埋件方向錯(cuò)誤，再進(jìn)行調(diào)整非常麻煩，對(duì)安全、進(jìn)度會(huì)有很大影響。

（5）要注重對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工影響區(qū)域內(nèi)的挖泥船、拋石船、泥駁等船只航速的控制，避免涌浪過(guò)大影響沉箱安裝。

（6）沉箱安裝過(guò)程中采用雙GPS-RTK測(cè)量定位，安裝測(cè)量人員在起重船上通過(guò)兩個(gè)移動(dòng)手薄指揮起重船定位，實(shí)時(shí)控制沉箱頂2個(gè)控制點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)之間的偏差、使其小于規(guī)范允許值，從而可以精確、快速、全天候的安裝沉箱。

（7）一旦沉箱在合適的潮位時(shí)間段內(nèi)無(wú)法完成安裝，應(yīng)及時(shí)采取措施：①當(dāng)日低潮位時(shí)待安沉箱未能就位、需待次日低潮位才能安裝沉箱時(shí)，對(duì)待安沉箱內(nèi)注水下沉座底，臨時(shí)寄放在基床上，起重船松鉤，原地停泊，等下個(gè)低潮時(shí)用潛水泵抽出倉(cāng)內(nèi)水至沉箱座底前的狀態(tài)，起重船重新起吊安裝；②當(dāng)日低潮位待安沉箱未能就位、較長(zhǎng)時(shí)間才能安裝沉箱時(shí)，起重船吊住沉箱穩(wěn)定漂浮并用圍纜做好沉箱的加固工作，待具備安裝條件后，再進(jìn)行沉箱安裝作業(yè)。

（8）沉箱安放后，應(yīng)及時(shí)向箱內(nèi)灌水；經(jīng)歷1～2個(gè)低潮后，應(yīng)復(fù)測(cè)位置，確認(rèn)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，及時(shí)填充箱內(nèi)填料，以保證沉箱結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。箱內(nèi)回填料時(shí)應(yīng)先從沉箱中間倉(cāng)格回填，在回填砂和石料時(shí)相應(yīng)隔艙石要均勻上升，拋砂和石料過(guò)程由專(zhuān)人用水陀進(jìn)行水深測(cè)量，控制拋填高度，各倉(cāng)格間填料高差不應(yīng)大于1 m，避免不對(duì)稱均勻填料造成沉箱位移。沉箱回填砂開(kāi)始，按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求進(jìn)行沉降位移觀測(cè)，做好觀測(cè)記錄，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，并用于指導(dǎo)安裝其他沉箱安裝。

4 結(jié) 語(yǔ)

沉箱安裝是重力式碼頭施工中一個(gè)關(guān)鍵的控制節(jié)點(diǎn)，在施工中有很多細(xì)節(jié)工作需要重視。一旦未控制到位，將給后續(xù)工作的開(kāi)展帶來(lái)巨大的影響，給工程質(zhì)量造成很大的隱患，因此做好沉箱安裝的施工控制非常重要。希望上述對(duì)沉箱安裝技術(shù)的介紹和分析，能為后續(xù)類(lèi)似重力墩式碼頭沉箱安裝施工提供參考和借鑒作用。