某沉箱结构临时围堰拆除施工技术

　　摘 要：港口与航道工程施工中由于受作业面、施工场地、施工工序等要素的影响，经常需要修建临时措施项目。本文结合某工程的临时围堰拆除，谈一谈沉箱结构临时围堰拆除的施工技术，以期与同行共同探讨学习。
　　关键词：施工技术；沉箱结构；临时围堰；拆除技术
　　中图分类号：TU74 文献标识码：A
　　1 工程概况
　　国内某大型船坞工程的临时主围堰采用沉箱重力式、两侧为土石坝结构的组合形式。其中沉箱围堰总长约420m（共21个沉箱，单个重量为1680t）、土石坝总长约350m，沉箱下的基床和土石坝均采用高压旋喷桩止水。拆除时需将沉箱内棱体清除、沉箱上部结构拆除、沉箱内回填砂清理、沉箱拆除起浮，起浮后将沉箱调至浮游稳定状态，将沉箱四周（含底部）粘结的残渣清除，最后将沉箱拖运至相邻码头安装。
　　2 施工准备
　　2.1 特点分析
　　（1）该围堰经现场实测，前沿回淤严重，配合围堰沉箱拆除施工，应同步进行海床的清淤工作；（2）可利用施工作业天数少；（3）围堰采用高压旋喷桩形成止水芯墙，内棱体拆除过程，在内外水压差的作用下是否会产生剪切破坏，引起围堰渗流量的加大，从而增加棱体拆除的施工难度；（4）在沉箱起浮过程中，高压旋喷体是否能被破坏，消除底部与基床的粘结，使沉箱顺利起浮。
　　2.2 施工稳定性计算
　　结合以往工程经验，挖除围堰沉箱内棱体是沉箱起浮的关键，围堰的稳定性验算（按无内棱体考虑）：假设围堰沉箱后方棱体全部拆除，主要作用荷载有：沉箱和填料的自重、静水压力和波浪力作用。选择最不利状况——基础标高低、极端高水位情况验算：沉箱与基床水平缝沉箱后趾的抗倾稳定性、沉箱与基床水平缝的抗滑稳定性。为了贴近实际情况，计算时材料重度标准值（γ）钢筋混凝土沉箱C40选为24 kN/m3，沉箱内填料（砂、石渣和水）及沉箱上部结构（浆砌石、土）选为1424 kN/m3；每延米极端高水位自重作用Gi为3250.78 kN，GiXi为21942.76 kN·m，围堰稳定性验算结果如下：根据《重力式码头设计与施工规范》JTS167-2-2009 2.5码头稳定性验算：
　　（1）作用效应组合。持久组合：极端高水位（永久作用）+波峰压力（主导可变作用）
　　（2）码头沿基床顶面的抗滑稳定性验算
　　2113kN/m>1590kN/m，抗滑稳定性不满足要求。
　　（3）码头沿基床顶面的抗倾稳定性验算
　　验算结论：若围堰拆除前棱体全部挖除，码头沿基床顶面的抗滑稳定性验算结果不满足要求，码头沿基床顶面的抗倾稳定性验算结果满足要求。验算结果表明围堰拆除前棱体不可以全部挖除，最大棱体挖除标高应按原设计取：开挖至-8.5m（原设计为干施工状态前水抛棱体顶宽10m，标高-8.5m）。
　　2.3 施工方案选取
　　根据本工程实际情况，沉箱在围堰内侧（棱体下）有后趾，如果后方棱体不全部挖除，沉箱将很难起浮，根据召开的专家会的讨论结果，确定了如下的施工工艺：（1）后方棱体分层开挖，第一层开挖至-8.5m，同时进行围堰沉箱沉降位移观测，预警信号为某个沉箱变位量超过1cm/d或连续位移累计超过10cm时，超过预警信号时暂停开挖由各相关单位协商；如未超过预警信号，继续开挖第二层至-9.5m，此时如果渗流量增大，要维持性抽水保证棱体开挖具备干施工条件，开挖第二层的同时将沉箱后趾上部范围棱体开挖，石料不外运直接用挖机摊平作为剩余内棱体。（2）1～3#沉箱根据现场情况，其后方棱体一次性清理干净（清至设计标高），以保证沉箱起浮，结构稳定情况需时刻监测。
　　3 施工工艺流程及主要施工方法
　　3.1 施工工艺流程。施工准备→船坞抽水→沉箱后棱体挖除及换填砂→船坞注水（坞门关闭）→沉箱上部结构拆除→沉箱内渣挖除→沉箱抽砂→沉箱起浮→沉箱交付→挖泥船扫浅→验收。
　　3.2 主要施工方法
　　（1）沉箱后棱体挖除。待形成棱体开挖干施工条件后，按专家意见对棱体进行开挖。第一阶段：将-8.5m以上全部挖除，由1#退挖至21#沉箱，同时进行围堰沉箱沉降位移观测，实际观测均未超过预警信号。第二阶段：未超过预警信号后，继续开挖第二层至-9.5m，此时关键为维持抽水，保证棱体开挖干施工条件，开挖第二层的同时将沉箱后趾上部范围棱体开挖，石料不外运直接用挖机摊平作为内棱体。两阶段同时进行，分层分台阶进行。棱体开挖后期，渗流量明显增加，增加抽水泵，维持抽水，保证开挖。棱体开挖过程中，每天进行沉箱位移观测，实际观测均未超过预警信号，未发现明显位移，最大位移累计7cm，但渗流量明显增大，达2.5万方/日。（2）围堰内注水。棱体挖除后，船坞注水一次至标高±0m，将坞门关闭，开始堵口围堰拆除。（3）上部结构拆除及沉箱内挖渣（填砂）。上部结构主要由粘土、浆砌块石构成， 采用挖掘机直接拆除，装入自卸汽车将其运走。由于挖机为短臂挖机，沉箱内排石渣及砂（无注浆管）只向下挖除4m，沉箱外排（带注浆管）向下挖除2m，剩余采取泵抽。（4）沉箱内剩余填砂抽除。在吸砂口处增加高压水冲装置，泵直接坐在沉箱顶，人工用竖杆控制吸头，出砂连续，效率较高，每泵最大效率100m3/h，砂直接排到抽砂船中，箱内剩余砂或石渣的平均高度控制在0.5m以内。（5）沉箱起浮。沉箱内填砂挖除完成后，利用抽水方驳在适当潮位时抽水起浮，抽水起浮前将沉箱四角带缆到相邻沉箱，防止沉箱起浮中跳跃侧倾撞到其他沉箱，造成沉箱的损坏。
　　4 总结与建议
　　（1）沉箱内回填砂时避免填入块石；上部结构开挖时，石渣要清理干净，避免遗留块石，影响沉箱内抽砂。（2）在沉箱下水前，宜在侧壁涂刷一层沥青或采取其它隔离措施，防止接缝空腔内浇筑水下混凝土粘接到沉箱上；同时基床顶部宜铺设一层土工布，杜绝旋喷体与沉箱底部的粘连。（3）通过接缝砼顶面开缝的简易措施，在沉箱起浮过程中空腔内混凝土极易脱落。（4）采用“打木楔，压砂袋法”封堵注浆管漏水操作较为简便，但不宜用于长距离沉箱拖航。建议在今后注浆施工完成后，应进行灌浆封管并做好检查工作，避免注浆管漏水。
　　参考文献
　　[1]林文彬，等.浅谈大型船坞围堰沉箱拆除施工工艺[J].中国水运（下半月），2012（04）.
　　[2]顾倩燕.船坞工程结构设计技术创新与实践[J].水运工程，2011（01）.