大型沉箱現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制場(chǎng)的設(shè)計(jì)與施工

1、<p>　　大型沉箱現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制場(chǎng)的設(shè)計(jì)與施工</p><p>　　摘要：本文以芝罘灣港區(qū)港區(qū)沉箱預(yù)制廠改造工程為例，介紹和總結(jié)了大型沉箱現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制場(chǎng)的設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)影響重力式碼頭工程向大型化、規(guī)?；l(fā)展的施工因素進(jìn)行了探討。 </p><p>　　隨著港口建設(shè)不斷向深水泊位發(fā)展，重力式碼頭沉箱重量已由原來(lái)的200t發(fā)展到3000t以上，且數(shù)量多、工期緊，傳統(tǒng)的固定預(yù)制場(chǎng)預(yù)制已受

2、到投資成本大、建設(shè)周期長(zhǎng)、運(yùn)輸距離遠(yuǎn)等制約，適應(yīng)不了建設(shè)的需要。 </p><p>　　中圖分類號(hào)： S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　1 工程概況 </b></p><p>　　煙臺(tái)港芝罘灣港區(qū)三突堤43#-46#通用碼頭工程共有沉箱43個(gè)(A型3個(gè)，B型40個(gè))，單個(gè)沉箱重量約2640、3100噸，沉箱尺寸為A型22

3、660mm×142400mm×16600mm、B型21700mm×16266mm×18900mm，共15個(gè)倉(cāng)格，倉(cāng)格尺寸A型、B型均為4172mm×3980mm，前墻厚度為400mm，后墻厚度為400mm，側(cè)墻厚度為400mm，隔墻厚度A為250mm、B為250mm、300mm。 </p><p><b>　　2 預(yù)制場(chǎng)地選擇 </b><

4、;/p><p>　　根據(jù)工程地處海域條件、施工進(jìn)度、成本等實(shí)況。有兩個(gè)位置可供選比：一是西港區(qū)現(xiàn)有沉箱預(yù)制廠，二是芝罘灣港區(qū)21#泊位及后方場(chǎng)地。 </p><p>　　西港區(qū)現(xiàn)有沉箱預(yù)制廠預(yù)制能力完全工程要求。選擇該場(chǎng)地雖不需要重新建設(shè)預(yù)制場(chǎng)但是沉箱托運(yùn)距離較遠(yuǎn)、時(shí)間較長(zhǎng)。經(jīng)核算沉箱托運(yùn)費(fèi)用約20萬(wàn)元/個(gè)，總托運(yùn)費(fèi)用約800萬(wàn)元。 </p><p>　　芝罘灣港區(qū)21

5、#泊位場(chǎng)地需經(jīng)改造方可作為預(yù)制場(chǎng)地。改造內(nèi)容為：碼頭前沿沉箱出運(yùn)口改造，沉箱預(yù)制臺(tái)座改造，混凝土拌合站改造等。改造費(fèi)用約為600萬(wàn)元并且省去沉箱托運(yùn)時(shí)間。 </p><p>　　綜合考慮后沉箱預(yù)制廠選址：芝罘灣港區(qū)21#泊位及后方場(chǎng)地。 </p><p><b>　　3 場(chǎng)地設(shè)計(jì) </b></p><p><b>　　3.1 設(shè)計(jì)原則

6、 </b></p><p>　　場(chǎng)地設(shè)計(jì)力求節(jié)本、高效、安全。設(shè)計(jì)原則：結(jié)合碼頭生產(chǎn)情況、場(chǎng)地原貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)資料，統(tǒng)籌安排每道工序施工需用，最大減少對(duì)原碼頭泊船作業(yè)的影響及確保結(jié)構(gòu)安全，且恢復(fù)原貌快、省；優(yōu)化大型簡(jiǎn)易起吊等設(shè)備的投入，盡量利用現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備輔助生產(chǎn)，減少材料二次搬運(yùn)；將氣囊搬運(yùn)和半潛駁有機(jī)結(jié)合，最大潛能地提高沉箱預(yù)制、搬運(yùn)、安裝等工效。 </p><p><

7、b>　　3.2 平面設(shè)計(jì) </b></p><p>　　平面設(shè)計(jì)應(yīng)做到道路暢通干凈，水電到位，文明施工，安全生產(chǎn)。主要包含： </p><p>　　1)沉箱預(yù)制臺(tái)座； </p><p>　　2)沉箱成品堆放場(chǎng)地； </p><p><b>　　3)出運(yùn)碼頭； </b></p><p&

8、gt;　　4)塔吊（塔吊）： </p><p>　　5)道路及材料堆放場(chǎng)地等； </p><p>　　6)混凝土拌合站場(chǎng)地等。 </p><p>　　3.2.1 沉箱預(yù)制臺(tái)座 </p><p>　　根據(jù)場(chǎng)地面積、沉箱尺寸、模板寬度、施工安全距離、進(jìn)度計(jì)劃、起重設(shè)備能力等因素確定臺(tái)座的間距和個(gè)數(shù)，共有設(shè)10個(gè)預(yù)制臺(tái)座，底模間距4m，滿足裝載機(jī)等

9、施工機(jī)械清理臺(tái)座用砂及寄放預(yù)制沉箱內(nèi)鋼模等施工安全間距。臺(tái)座基礎(chǔ)為現(xiàn)澆連續(xù)砼板，板厚30cm，底板頂標(biāo)高與地面平。 </p><p>　　3.2.2 道路及材料堆放場(chǎng)地 </p><p>　　沉箱預(yù)制臺(tái)座兩側(cè)各布置一臺(tái)軌道式塔吊，塔吊外布置10m寬模板加工堆放場(chǎng)地兼顧作業(yè)通道滿足模板的裝卸、砼的澆筑。 </p><p>　　材料堆放主要是鋼筋，鋼筋堆放加工設(shè)在模板加

10、工區(qū)左側(cè)，并且覆蓋在塔吊的作業(yè)半徑內(nèi)便于裝卸及成片網(wǎng)片吊運(yùn)安裝。 </p><p>　　沉箱現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制場(chǎng)平面布置示意圖 </p><p>　　3.2.3 沉箱堆放 </p><p>　　堆放場(chǎng)地當(dāng)為上駁通道，結(jié)合工程進(jìn)度及沉箱預(yù)制進(jìn)度等，本預(yù)制廠布置單獨(dú)布置沉箱堆放區(qū)，由預(yù)制臺(tái)座兼做堆放及上駁通道。將原碼頭胸墻改造成出運(yùn)碼頭后結(jié)構(gòu)安全。沉箱砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，由高壓

11、氣囊搬運(yùn)到出運(yùn)口上駁船。 </p><p><b>　　3.3 塔吊 </b></p><p>　　塔吊選用作業(yè)半徑覆蓋主要材料區(qū)，技術(shù)參數(shù)：塔吊吊距10米內(nèi)最大吊重10噸，臂長(zhǎng)38米，最大輪壓75t。行走基礎(chǔ)采用鋼筋砼軌道梁，高×寬：90cmx60cm，結(jié)構(gòu)配筋，頂部預(yù)埋M20螺栓，鋼軌頂標(biāo)高比底板面高1.2cm。 </p><p>

12、;　　3.4 出運(yùn)碼頭設(shè)計(jì) </p><p>　　出運(yùn)碼頭的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合半潛駁的性能確定。本工程使用半潛駁，型長(zhǎng)82.6m、型寬33．6m、型深5.5m，船尾擱凳外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高)：22．8m×1．2m×1．15m，最大舉升力5000t，最大沉深載吃水11m。原碼頭面設(shè)計(jì)標(biāo)高4.3m(當(dāng)?shù)乩砘?，為了確保每月有更多工作日潮高能滿足沉箱能上半潛駁的要求，需降低出運(yùn)碼頭頂標(biāo)高

13、，碼頭前沿頂標(biāo)高只能降至+3.98m。在原碼頭胸墻上開(kāi)鑿改造長(zhǎng)52m、高1.5m、寬1.2m駁船擱置平臺(tái)，按0.8％的縱坡降低出運(yùn)通道至出運(yùn)碼頭前沿，同時(shí)對(duì)擱置平臺(tái)作構(gòu)造處理，保證接觸面平整與抗壓強(qiáng)度滿足要求。 </p><p>　　沉箱上半潛駁(出運(yùn)碼頭斷面)示意圖 </p><p><b>　　地牛布設(shè)圖 </b></p><p><

14、b>　　3.5 地牛布置 </b></p><p>　　地牛是牽引系統(tǒng)的主要安全保證部位，現(xiàn)澆C25塊石砼成型，尺寸(長(zhǎng)×寬×深)：3.2m×4m×2.5m。地牛承受力主要是自重、被動(dòng)土壓力、與周邊粘結(jié)摩擦力等，被動(dòng)土壓力R：82.8t=0.5hLγhtg2(45+ψ/2)，(γ取1.8t／m3，ψ摩擦角取45度。預(yù)埋是Φ80mm圓鋼作為拉環(huán)(頂與地面齊平

15、)力截面積S：5024mm2，圓鋼設(shè)計(jì)拉應(yīng)力б：270．0N／mm2，拉環(huán)承拉力F：135t，安全系數(shù)K：2.7=(135／50)， 滿足施工安全要求。地牛布設(shè)應(yīng)確保沉箱兩方向均能移動(dòng)。) </p><p>　　3.6 沉箱上半潛駁 </p><p>　　3.6.1 參數(shù)確定 </p><p>　　駁船空載吃水1．7m，沉箱上駁后再吃水1．04m，調(diào)整縱向0.8％坡

16、度，船尾上翹0．54m，此時(shí)船尾擱凳處干舷高L：2．3m(4．5—1．7—1．04+0．54)，駁船絞離出運(yùn)碼頭富余高度0．2m，駁船絞離碼頭所需最低高1.83m(3.98—2．3+0．2)。 </p><p>　　3.6.2 駁船就位 </p><p>　　當(dāng)潮水漲到1.3rn時(shí)駁船岸上帶纜，垂直搭靠出運(yùn)碼頭，調(diào)整船位，船艙壓水，使船尾擱凳擱置于碼頭的承臺(tái)上(半潛駁保持0.8％縱坡)。做

17、好沉箱上駁的各項(xiàng)準(zhǔn)備(沉箱上駁前已搬運(yùn)至距碼頭前沿4.0m位置)，當(dāng)潮位達(dá)到1.7m時(shí)，絞緊船尾左右纜繩，駁船垂直緊靠碼頭，開(kāi)始搬運(yùn)沉箱上駁。上駁時(shí)船體繞擱置位逐漸下沉，船首吃水增加，調(diào)船首節(jié)壓載水，確保整個(gè)船體保持水平0.8％縱坡。沉箱上駁時(shí)間要控制在2h內(nèi)，保證整個(gè)過(guò)程在高平潮前1h完成。 </p><p>　　3.6.3 駁船離岸 </p><p>　　沉箱搬運(yùn)到指定位置后，駁船利用

18、潮水上漲和艙內(nèi)排水上浮絞離出運(yùn)碼頭承臺(tái)，拖輪帶航到指定位置定位下潛。 </p><p><b>　　結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　由于工程施工的特殊性與預(yù)制場(chǎng)的臨時(shí)性，應(yīng)加強(qiáng)環(huán)保、安全等方面的管理控制，但沉箱現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制具有極大優(yōu)越性，從建場(chǎng)到沉箱預(yù)制成型只需2個(gè)月時(shí)間，極大縮短了施工周期，并擺脫傳統(tǒng)沉箱遠(yuǎn)距離拖運(yùn)受風(fēng)浪制約，影響工期、增大成本的致命弱點(diǎn)。底層預(yù)制成

19、型需3d(澆筑時(shí)吊機(jī)配合)，標(biāo)準(zhǔn)層成型需2．5d，整體成型共需13d，通過(guò)夜間加強(qiáng)照明，雨天加強(qiáng)防護(hù)，機(jī)械加強(qiáng)保養(yǎng)，班組作業(yè)加強(qiáng)溝通，每層成型施工計(jì)劃加強(qiáng)跟蹤，安全加強(qiáng)教育監(jiān)督等6大加強(qiáng)措施，在條件相對(duì)簡(jiǎn)單，場(chǎng)地非常狹窄，環(huán)境相當(dāng)惡劣，只投入2臺(tái)塔吊等情況下基本實(shí)現(xiàn)原計(jì)劃月預(yù)制4個(gè)沉箱的計(jì)劃，確保工程總體施工順利進(jìn)展。 </p><p>　　沉箱分層預(yù)制質(zhì)量可靠，鋼筋分層綁扎，網(wǎng)片不易變形；模板輕巧，剛度好，迎風(fēng)

20、面小，外模單片最重可控制在30t內(nèi)，易于高空起吊安拆，拓寬了沉箱向高、寬、長(zhǎng)方向發(fā)展空間。氣囊搬運(yùn)承載力大，對(duì)地基及地面要求簡(jiǎn)單，允許適當(dāng)變形沉降，耗能小，易于操作，安全可靠，拓寬了沉箱向大規(guī)?；l(fā)展的空間。半潛駁上沉箱趁潮作業(yè)，靈活方便，下潛深且穩(wěn)定，不需大噸位起重船即可浮吊沉箱定位安裝，拓寬了沉箱向大噸位發(fā)展的空間。沉箱現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制無(wú)需大型起重設(shè)備，無(wú)需占用較長(zhǎng)的碼頭岸線，預(yù)制場(chǎng)地、運(yùn)輸通道及配套設(shè)施投入低，沉箱可隨時(shí)隨地在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制。上