岸壁式码头中采用方形_圆形沉箱的比较_刘盛武

头。该码头为中 交第 一航 务工 程勘 察设 计院 设计, 由 中 港第一航务工程局五公司 施工。本文 主要针 对已码 头设 计中的原己西码 头和相邻的丁西码 头水下 部分, 作方、圆 沉箱结构的比 较, 并简述 原己 西码 头圆 沉箱 的主 要施 工 情况。
1 已西码 头和丁西码头工程简介 己西码头和丁西码头 均位于秦皇岛港西港区 , 2 座码
摘 要: 通过对秦皇岛港丁西码头和己西 码头分别采用方沉箱和圆沉箱结构建造码头岸壁的比较, 说明采用圆沉 箱建
造码头岸壁, 从设计、施工以及经济性均有很多优点, 可 以在重力式码头中推广应用。
关键词: 圆沉箱; 方沉箱; 设计; 施工; 比较
中图分类号: U656. 1 11
文献标识码: B
文章编号: 1002- 4972( 2001) 10- 0043- 04
( 4) 滑框倒 模工 艺比 常规 分段 工艺 节省 大量 的机 械 台班费用, 模板只需 进行 1 次支 拆即 可完 成 9. 9m 高, 而 分段时需支拆 3 次, 因此 滑框 倒模 工艺 施工 时不 需要 吊 车等大型设备天 天作业, 模板滑升只需 12 台千斤顶即可。
上述比较是 相对 圆沉 箱本 身而 进行, 对 于方 沉箱 分 段施 工, 由于存 在内 隔墙, 沉 箱分为 6 个舱 格, 圆沉箱 采 用滑框倒模工艺 施工的优势自是不言而喻的。
沉箱内填料( m3/ m)
陆填 60. 75 水填 99. 95
39. 2
结合腔混凝土( m3/ m)
1. 21 4. 24 3. 03
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2. 2. 3 箱内填料施工 对于方沉箱, 由于谷仓压 力作用, 相邻 隔舱填 料高差
需进行控制, 不可能单舱填满 后再填其 他隔舱, 所 以不具 备陆上回填条件, 只能采用民 船或方驳 水上回 填, 这样施 工效率降低而费用却大大提高; 圆沉箱 由于无 格墙, 所以 具备陆上回 填的条件, 但需 加工一 些钢平 台, 支 承于 2 个 圆沉箱间 空 档处, 作为 行 车的 平 台, 陆 上 回填 沉 箱内 填 料, 可大大提高施工效率, 降低生产成本。 2. 2. 4 上部结构中胸墙的施工
2 2 座码头的比较 从上述情 况可见, 2 座码头 所处地 质、波浪等 条件基
本相同, 而且码头 前沿 水深、码头 的用 途亦 一致, 所 以具 有很强的可比性 和典 型性。 下面 就从 设计、施 工及 经济 性等方面进行说明和比较。 2. 1 设计方面
方沉箱的设 计理 论和 经 验已 经非 常成 熟, 属水 运工 程中常规设计; 圆沉箱虽然计 算理论上 没问题, 但 由于设 计经验少, 尤其工程实用的计 算方法有 些还不 完全具 备, 计算繁锁, 所以给 此结 构的 大范 围推 广带 来一 些不 利影 响。
头相距不到 800m, 所 处的地质水文条件相同, 码头前 沿水 深均为 11. 0m( 秦港 零点, 下同) , 为 2 个 1. 5 万 吨级泊 位 ( 图 1) 。
收稿日期: 2001- 07- 24 作者简介: 刘盛武( 1968- ) , 男, 河北秦皇岛人, 工程师, 从事给排水及施工管理工作。
由于圆沉箱每延米码头混凝土 主体( 水下 部分) 的材 料用量与圆沉 箱直 径关系 较 小, 且作 为曲 壳结 构受 力条 件好, 随着计算机技术的发展 和普及, 采用 有限元 法进行 沉箱内力分析 计算 的条件 也 已成 熟, 国内 水运 部门 对此 早已有了共识, 并给予一定的 重视, 尝试在 各港口 建设中 应用。在秦皇岛 港 己 码 头首 次 采 用 圆沉 箱 结 构 建造 码
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码
工 程项 目
头
己西码头
丁西码头
差值
表 1 2 座码 头墙身的工程量比较
沉箱混凝土( m3/ m)
21. 68 23. 75 2. 07
施工工 艺。丁 西方 沉 箱若 采 用分 段 法 需分 4 段 进 行 施 工; 己西码头圆沉 墙, 由于 圆沉 箱自 身特 点, 沉箱 有底 板 和外 趾 及 较 低 的 内 隔 墙, 故 施 工 方 法 分 2 段, 下 段 高 2. 5m, 采用大片组 合钢 模板, 内 模采 用整 体抽 芯工 艺, 上 段高 9. 9m, 采用滑框倒模工艺, 1 次预制到顶。
Comparison of Rectangular Caissons and Cylindrical Caissons Used in the Bulkhead Wharf
LIU Sheng- wu1, DING Zhi- jun2
( 1. Qinhuangdao Port Authority, Port Construction Headquarter, Qinhuangdao 066002, China; 2. The Fifth Engineering Company of CHEC T ianjin Port Construction Company, Qinhuangdao 066002, China)
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岸壁式码头中采用方形、圆形沉箱的比较
刘盛武1, 丁志军2
( 1. 秦皇岛港务局建 港指挥部, 河北 秦皇岛 066002; 2. 中港第一航务工程局五公司 河北 秦皇岛 066002)
采用滑框倒 模工 艺进 行圆 沉箱 上段 施工, 此 工艺 主 要有以下几个优 点:
( 1) 滑框倒模 工 艺比 常规 分 段工 艺节 省 模板 钢材 用 量, 同样的圆沉箱采用滑框倒模工艺能节省模板材料 38t。
( 2) 滑框倒 模工 艺比 常规 分段 工艺 节省 模板 占用 的 施工场地。
( 3) 整体沉箱 成型 时间大 大缩 短, 常规分 段预 制法 1 个月生产 8 个圆沉箱, 而采用滑框倒模工艺则为 13 个, 效 率提高 1. 63 倍。
丁西码头长 411. 52m, 由 28 个方沉 箱组成, 方 沉箱有 2 种, 外形尺寸分 别为 3 号 14. 95m 10. 05m 12. 4m( 长 宽 高, 下同) 和 5 号 10. 25m 10. 05m 12 4m, 重量分别 为 808t 和 640t。丁 西 码 头 于 1986 年 7 月 开 始 施 工, 于 1988 年 11 月竣工。3 号码头断面和沉箱平面见图 3。
Key words: cylindrical caisson; rectangular caisson; design; construction; comparison
秦皇岛港码头岸壁几十年来一 直采用 方沉箱 作为墙 身结构, 近 30 年 来累计完成码头岸壁约 5 000m、预制安装 方沉箱 380 个, 用方沉箱 作码头岸 壁, 设计有 较成熟 的理 论和经验, 施工 也已 形成 一套 完整 的成 熟工 艺。而 用圆 沉箱作码头岸 壁, 目前 在国 内尤 其是 北方 地区 深水 泊位 尚不多见。
图 2 己西码头结构
图 3 丁西码头结构
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己西码头于 1998 年 6 月 正式施 工, 到 1999 年 4 月中 旬共预制完成圆沉箱 58 个, 安装 36 个, 后由 于设计 重大 修改而停建, 规划中的己西码 头取消, 改为 将己横 头加长 并加深作为己南码头, 对此本文不再详述。
己西码头圆沉箱在中 港一航局五 公司第 一预制 场预 制, 该预制场可预制 800t 沉箱, 滑道溜放沉箱最 大吃水不 能超过 6. 5m, 由 于圆 沉箱 预制 断面 面 积较 小, 吃 水较 大 ( 7. 0m) , 所以下水需辅以 吊船配合吊 浮下水, 但设计 时若 加大外径尺寸, 吃水完全可以减小, 现单个沉箱重 600t, 考 虑预制平台能力 为 800t, 沉 箱重量 按此考 虑, 则 沉箱断 面 直径可增大到 13~ 14m, 此 时由 于沉箱 断面 加大, 沉箱 吃 水将减小到完全 不用吊船、吊浮 下水, 沉箱总 体个数 也能 减少 8 个左右。
圆沉箱建造码头岸壁有以下几个特点: ( 1) 由于圆 沉箱 为曲 壳结 构, 受力 条件 好, 可以 做得 很薄, 根据计算经 验, 圆沉 箱 壁受 弯矩 很小, 基 本上 可按 构造配筋, 一般设计采用厚壁 0. 30m 左 右, 主要是 考虑刚 度、耐久性和混凝土浇筑的需要。 ( 2) 圆沉箱的背面为曲面, 曲面 承受的 水平力 方向性 差, 它的主动土压力在理论上 比库仑土 压力小, 但 计算复 杂, 目前尚 无实 用 方法, 作为 整 体 稳定 计 算抗 倾 和抗 滑 时, 近似按墙面为平面进行计算是偏于安全的 。 ( 3) 圆沉箱 前沿 底部 受力 面积 较小, 应 力比 较集 中, 设计时必须加大外趾, 以满足地基应力的要求 。 ( 4) 圆形沉箱码头前沿波浪 反射比 方沉箱 要小, 对泊 位区域船舶停靠有利。 2. 2 施工方面 2. 2. 1 沉箱的预制 丁西方沉箱在 80 年代末采 用整体预制 方法, 模板采 用工具式模 板, 工人劳动强 度太大。随 着时间 推移, 目前 方沉箱的施工 方法 均采用 分 段预 制方 法, 一般 分段 高度 为 3. 0~ 3. 6m, 模 板采用 内模整 体抽 芯, 外模 整体吊 装的
Abstract: Based on the comparison of bulkheads of Qinhuangdao Port D West Wharf and F West Wharf which
adopted rectangular caissons and cylindrical caissons respectively, it is proved that cylindrical caissons possesses many advantages from design, construct ion and economicalness when applied for building wharf bulkhead and may be popularized in gravity type wharf .
丁 西码 头 3 号 方沉 箱重 808t, 此重 量为 经过 设计 修 改, 将外墙厚和底板减薄并增设 内窗口 后, 才 刚刚能 达到 平台预制能力。 原设 计需 进行 水上 接高, 这 样无 疑又 增 大了施工难度和 施工费用。 2. 2. 2 沉箱安装
沉箱安放 采用 水下 截门 压水 方法。对 于 方沉 箱, 由 于分为 6 个舱格, 加上沉 箱本身 不平衡, 压水 需进行 平衡 控制, 且需保证各舱间压水高度 不能太 高, 所 以压水 时间 长, 工效较低; 圆沉箱上部 无隔墙, 相 当于只有 1 个舱格, 故平衡压水很容 易控制, 压水时间短, 工效较高。
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图 1 码头平面布置图
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2 座码头的地质条件自上而下依次主要 为: 淤 泥质 粉质粘土; 中砂; 粗砂 ; 粗砂混卵石; 强风化岩。
码头基础均 为抛 石基 床, 坐落 在密 实的 砂层 或强 风 化岩上。
己西码头设计 长 404. 8m, 由 36 个 圆沉 箱 组成 ( 己 横 头和己庚 连 段也 采 用同 样 的圆 沉 箱, 由 28 个圆 沉 箱 组 成) , 圆沉箱高 12. 4m, 外径 10m, 壁厚 0. 35m, 底板厚0. 5m, 内隔 墙高 1. 9m, 单个重 600t。码头断 面和沉 箱平面见 图 2。