沉箱止水围堰防护和拆除技术研讨

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1、沉箱止水围堰防护和拆除技术研讨　　摘要：本文以某2万吨级船坞工程为例，依据沉箱围堰的稳定性验算结论，采取有效措施对围堰进行防护，消除不安全因素，保证了坞内干施工作业，同时也对沉箱围堰后续的拆除方案进行研讨。关键词：沉箱止水围堰；稳定性验算；围堰防护；围堰拆除中图分类号：U684.5文献标识码：A1工程概况1.1基本情况该船坞为2万吨级干船坞，长210m，宽53m，深11.6m。坞口以南22m处利用11个沉箱并排安装构成临时止水围堰主体，沉箱长9.3m、宽8.1m高9.4m，单重480t，其底标高-7.0m，顶标高+2.4m，底部为抛石基床，

2、基床上表面覆盖土工布以防止基床止水注浆过程沉箱与基床石粘连，围堰上部两侧浆砌挡浪墙至+5m。围堰两侧与原有结构接连处采用预制异型砼方块填补，缝间浇筑水下混凝土止水；相邻沉箱间接缝采用结合腔间混凝土止水；此外为了防止沉箱块石基床透水，在沉箱中预埋了上下贯通的导管，采用低压双液升浆法固结基础块石，进而实现围堰整体止水。1.2工程施工特点分析61.2.1围堰是船坞干施工的保证条件，发挥作用时间较长，贯穿于整个工期（18个月），必须确保其结构安全性。1.2.2围堰拆除为该工程的最后一道工序，根据验算，围堰沉箱在极限条件下抗滑稳定处于临界值，围堰上部

3、压载及围堰内侧堆土均是维持围堰稳定的重要因素。因此为了降低围堰内外两侧水头差产生的水平力，拆除前须向围堰内注水，这决定了围堰拆除方案的前提条件。1.2.3沉箱围堰两端与原结构的接茬处需要爆破方可提供出沉箱拆除的自由面，而爆破部位一侧紧靠原码头方块，另一侧比邻沉箱（后续工程需要使用），其间距仅10cm，爆破风险较大，一旦造成沉箱壁的破损，将给整个围堰拆除工作带来极大的障碍。1.3海浪的影响分析据海洋观测站统计，该地区外海常浪向为NW、NNW，频率为2.7%、2.6%；涌浪的常浪向为NNW、N向，其累年出现频率分别为6.6%、6.1%。对本工程

4、有影响的波浪主要为湾内SSE、SE及S向，其中SE向波浪影响最大，极端高水位时H13%=1.80m；T=5.4S。2围堰稳定性验算2.1围堰抗倾验算2.1.1计算要素6沉箱受外海净水压力与波浪力，H13%=1.80m=1.61H平均；T=5.4S。倾覆力分析：沉箱外侧受设计极端高水位净水压力P=ρgh；波浪力；沉箱外侧根部淤泥堆载对沉箱的土压力。稳定力分析：沉箱仅仅依靠自重及预留前倾角度提供稳定力矩。2.1.2波浪力计算其基床顶标高为-7.0m，与港池内标高基本一致，为暗基床。取极端高水位+4.16m，建筑物前沿港池水深d为7+4.16=1

5、1.16m，沉箱前沿基床上水深d1为11.16m，d>2H=2*1.8=3.6m=5.4*（9.8/11.16）.5=5.062H前港池内泥面底坡较小，则id/L>0.5则根据《海港水文规范》（JTJ213-98）P61，波浪力计算选用以波来考虑。⑴静水面高度H处波浪压力强度为0⑵静水面处的波浪压力强度为：P=γH⑶静水面以上压力直线分布⑷静水面以下深度Z处波浪压力强度，按照如下公式公式中：Pz为静水面以下Z处波浪压力强度（KPa）Z为静水面以下深度（m）⑸墙底：P3=（q+Σγh）K0=（0+1.8*5）*0.45=4.05KN6倾覆力

6、矩M1=ΣP*L=114.4*11.11*0.5*11.11/3+47.3*8.04+4.05*2.5*5/3=2750KN·m2.1.4稳定力矩重心计算（计算过程略），L=5.3855m每延米沉箱自重：G1=182*2.4/8.1=53.93t沉箱上部压载：G2=9.3*（5-4.16）*γ干+9.3*（4.16-2.4）*γ浮　　=9.3*0.84*1.6+9.3*1.76*0.9=27.23t回填砂自重：g=8.92*4*2*1*1.8=128.45t对称结构，重心为型心，l2=5.5m稳定力矩M2=ΣG*L=（53.93*5.385

7、5+128.45*5.5+27.23*5.5）*10=11466.8KN·m稳定力矩M2远大于倾覆力矩M1，安全系数：11466.8/2750=4.172.1.5结论：结构满足抗倾要求。2.2抗滑验算（内侧干施工，外侧极端高水位叠加波浪力及堆土压力）62.2.1摩擦系数的确定为了确定沉箱与抛石基床上表土工布的摩擦系数，委托了某工程试验检测有限公司进行了模拟实验，实验结果确定了摩擦系数取值在0.32到0.33之间，计算中取0.32。2.2.2外侧对沉箱的水平推力：净水压力+波浪力+前沿淤泥主动土压力P=114.4*11.11*0.5+47.3

8、+4.05=686.8KN2.2.3沉箱抗滑摩擦力：W=ΣG*γ=（53.93+128.45+27.23）*10*0.32=670.75KN（686.8-670.75）式中：=t