沉箱码头橡胶护舷处水下现浇混凝土优化设计

- 2019-06-30-

摘要:沉箱码头在施工水位以下橡胶护舷处混凝土结构的施工方案受天气影响大,工程费用高、工期长、施工难度大,施工质量不易保证。设计的优化内容就是通过设计、施工方案比选,进行优化设计使橡胶护舷处混凝土结构的施工简单易行、缩短工期,降低工程造价,确保工程质量。

1 概 述

近年来,我国港口码头建设开始向深水大型化发展,同时,现阶段小型船舶也依然存在,这些现有船舶的型深、吃水与大型船舶相差较大,因此很多泊位,靠船设施的设计需要同时考虑大、小船舶的船型尺寸,满足其停靠要求。对于高桩结构码头,橡胶护舷设置在靠船构件上,可以通过调整靠船构件的尺寸来满足大、小船舶的停靠;对于重力式码头,橡胶护舷往往安装在胸墙

上,而胸墙为现浇混凝土结构。在考虑小型船舶停靠时,受施工水位限制,靠船设施需要进行水下施工。如果考虑使用漂浮型橡胶护舷,普通的漂浮型护舷又难以满足大型船舶的停靠要求,通常需要设置漂浮式钢箱,在钢箱上安装橡胶护舷,这种方案增加了钢箱的防腐要求,而且钢结构的使用年限达不到码头主体混凝土结构的使用年限,给码头的使用带来不便,因此采用的较少。通常采用传统的方法,进行水下施工,在锦州港第三港池东岸通用泊位工程码头结构设计时,对沉箱码头在施工水位以下橡

胶护舷处混凝土结构进行了探讨、优化,取得了很好的效果。

2 工程简介

2.1 结构方案

本工程位于锦州港第三港池东侧岸线,水工建筑物主要为码头和护岸组成。自北向南依次为1个3.5 万 t 级泊位、2 个 5.0 万 t 级泊位(泊位总长度为744 m)和码头预留段。工程所在区域码头基础以下地基土的物理力学指标较好,锦州港已建成的码头基本都是重力式沉箱结构,结合当地以往设计、施工经验,本着降低施工难度,减少施工环节的设计原则,码头结构采用了重力式沉箱结构。码头面的顶高程为5.0 m,由于当地的施工水位为2.0 m,为方便沉箱上现浇混凝土胸墙的施工,沉箱顶高程定为1.9 m,底高程为-16.0 m。

2.2 靠船设施的设计

设计高水位:3.6 m(高潮累积频率10 %);设计低水位:-0.07 m(低潮累积频率90 %);极端高水位:4.65 m(重现期50 a);极端低水位:-1.67 m(重现期50 a)。本工程需要兼顾的散货船船型,见表1。

根据不同船型的靠泊条件,经过计算,码头需要安装SUC1250H(两鼓一板)橡胶护舷。码头停靠的最大船型为10万t级散货船,满载时,干舷高度为5.8 m;最小船型为5 000 t级散货船,满载时,干舷高度为 2.0 m,干舷高度相差 2.8 m,其靠泊时对护舷的高程要求相差较大,为了尽量满足实际运营时较小船舶的停靠,将两鼓一板橡胶护舷竖向布置,两鼓一板橡胶护舷分上、下两套,高程分别为2.9 m和1.0 m,橡胶护舷处的现浇混凝土底高程为0.0 m。由于当地施工水位为2.0 m,因此,橡胶护舷后方部分现浇混凝土胸墙位于施工水位以下。为满足橡胶护舷的安装要求,需要将沉箱在护舷处的仓隔局部降低,预留凹槽。

2.3 靠船设施结构

1)现浇水下混凝土设计方案,如图1所示。

该方案的具体做法为:沉箱在护舷处的仓隔顶高程降低至 0.0 m,沉箱顶部设嵌入式胸墙。水下绑扎钢筋,预埋护舷螺栓,仓隔回填块石,顶部设二片石垫层及素混凝土垫层,在四周支护模板,并在沉箱前墙缺口处设置密封钢板,其中密封钢板与沉箱的接口处,设橡胶止水胶条,保证模板的封闭性。在现浇混凝土前要把沉箱仓格内的水抽干,再浇注混凝土。这种方案虽然整体性稍好,但是水下施工工程量较大,因此受天气影响较大,工程费用高、工期长、施工难度大,施工质量不易保证。

2)针对以上方案的不足,优化方案本着尽量减少水下施工工程量、加快施工进度、保证工程质量的原则,考虑两鼓一板的橡胶护舷分为上、下两套,将其中位于施工水位以下橡胶护舷后方的混凝土改为预制块体,另一套橡胶护舷后方的混凝土仍为现浇结构,从而减少水下施工的工程量,如图2所示。

该方案的具体做法为:码头前沿位置不变,沉箱的位置向后移动,沉箱加厚处距离码头前沿线为500 mm,沉箱凹槽处高程为-0.6 m。预制块体的尺寸宽为 2 000 mm,高度为 2 500 mm,预制块体伸出钢筋,并在预制结构上预埋橡胶护舷埋件。然后,通过海上调运,利用起重设备,将预制块体安放在沉箱前墙预留的凹槽上(竖向支撑没问题),并且预制块体预伸钢筋与预制沉箱上外伸钢筋之间用联系钢筋固定后,能承受施工期波浪冲击。此时,预制块体后的沉箱仓隔内形成了封闭的空间,可以现浇不收缩混凝土,使预制块体与沉箱和胸墙连成整体。将施工水位下的混凝土结构改为预制结构,减小了水下施工的工程量,施工时尽量避免了天气的影响。施工单位通过施工现场自备的浮吊、方驳可方便地进行运输、吊装、安放,加快了施工进度,缩短了工期。