港口围涂工程中若在箱涵式水闸位置建造临时围堰,直接进行闸体混凝土的现浇施工,不但极易造成工期延误,而且易导致经济支出较大,而采用浮运箱涵式水闸则可以控制以上问题的发生.因此,对浮运箱涵式水闸新型安装施工方法的探讨有其必要性.
1 研究背景
汕头市东部城市经济带新津河、外砂河河口治理及综合开发工程处在汕头市韩江三角洲网河出海口门区域,工程建设范围位于汕头港防沙堤起,基本平行现状海岸,向东北方向延伸,经过新津河口、外砂河口,止于莱芜半岛堤.施工方案是在干坞位置浇筑闸体,完成闸体浇筑养护后开挖干坞灌水使闸体起浮,最后将起浮的预制闸体通过新津河航道浮运南水闸至闸室位置安装,闸体出坞、闸体吊拖示意图如图1所示.
2 施工方法
本工程机中,闸体外侧翼墙高5 m,宽17 m,闸体长24m,为长方体空腔结构,浮运时在闸体两侧加封临时闸门,以下针对工程的实际情况进行具体的分析.
2.1 施工工序
本工程中,闸体安装根据实际情况可以具体划分为以下几个阶段,(闸体预制)→施工准备---水密试验→干坞出口开挖→闸体浮运→(基础处理) 闸体安装---安装质量验收.另外,在施工前,准备工作作为保证工程质量的主要环节,一定要做到精准、细致、全面.
2.2 参数计算
一是合理计算各项参数,一般情况下,主要包括拖缆力、闸体浮游稳定性及其速度,以下进行具体详细的说明:
首先是关于拖缆力计算,通常情况下,其主要采用F=KAR-wv2/2进行计算,其中,F为拖带力标准值,kN;A为闸体受水流阻力的面积m2;RW为水的重度,本工程取10.25KN/mm³;v为闸体对水流的相对速度,本工程取0.8 m/s;K为挡水系数,矩形取1.0.A=a(T+s),a为闸体宽度,闸体宽度为17 m,T为闸体吃水深度,本工程取3.2 m.
根据计算及现场实际海况,采用900 P拖轮吊拖闸体,拖轮牵引拖带闸体时的拖缆利用拖轮常备的尼龙缆,后方使用两艘锚艇拖带控制方向.
其次是进行闸体浮游稳定计算.无荷载时闸体总重量:G=∑Vi×γ砼=522×2.5=1 305 (t取γ砼=2.5 t/m³),潜水泵及平台荷截为3 t,临时封堵门16 t,则G总=1 324 t.
闸体吃水深度H,V排=G总/1.025=1 324/1.025=1 291.7 mm³,17×22.25×H =1 291.7,得H=3.41 m.
闸体流水槽方向缺口使用砖块加高至5 m,并采取橡胶和玻璃胶止水措施,防止闸体出运后,进水下沉.
第三是闸体浮游过程控制在约1.4 Kt节速度.
2.3 闸体浮运
2.3.1 坞体开挖
闸体预制及密水实验完成满足出坞条件后,采用4方抓斗船开挖干坞至新津河航道出运通道(简称"临时航道",下同)至满足闸体吃水要求,从外航道开始向坞体内开挖,临时航道底标高与坞底标高相同,底宽30 m,坡度1:6。闸体安排在涨潮时间段出坞.首先将隔舱内的压载水调至水平,使隔舱中的水位达到浮游稳定位置, 即可起航浮运.闸体离坞采用900 P拖轮,用一条Φ50 mm的尼龙缆绳围捆闸体中部,拖轮前行将闸体正拖到航道内.
2.3.2 闸体浮运
闸体浮运时在高潮时进行,待闸体吊拖至新津河航道内后,浮运拖带方式改为拖轮在正前方吊拖,后方拖带两艘锚艇控制闸体左右摇动及闸体浮运速度.拖带过程按规定的路线缓慢、匀速拖进,将闸体拖带到待安装的基床位置.
2.3.3 基础处理
①闸体基槽开挖:采用大型长臂反铲挖掘机开挖,配合抓斗船扫浅.
②抛填基床:基床首先铺设砂肋软体排,后铺设20 cm碎石垫层再铺设三向土工格栅,铺设三向土工格栅后进行二片石及碎石抛填,抛填工艺如下:采用平板船从岸边装船,将装石船开到基床位置,由测量定位进行抛填,边抛边用水坨测标高.人工配合挖掘机进行抛填.
③基床整平:采用定位驳船现场定位,用全站仪观测、定位,钢轨铺设,由定位船驻位后,从船上将钢轨放入基床垫块上,潜水员水下将钢轨摆正,测量岸上用全站仪控制标高,潜水员水下将尺杆放在钢轨上,使之钢轨控制在垫层顶标高,验收合格后,由潜水员水下横推向刮杠,将其碎石整平.
3 闸体安装
要在安装前充分掌握河道内在涨潮、高潮的平潮期、退潮时的水位及流速;为防止闸体受到流速影响,产生闸体偏移等问题,安装时间定在高潮的平潮期,具体的安装方法如下:在西堤设立测量控制点,利用全站仪测量控制闸体安装前沿线与高程.闸体拖运到安装地点后,利用设立在闸体上的标识对闸体进行粗略定位,并慢慢把闸体移进基床上.测量复核准确后,利用水泵注水下沉.当具备安装条件后,必须马上迅速加水安装.安装前应做好全部的安装准备工作,安装时的拖轮位置及滑轮组的位置要对应.在闸体边角位挂好四个定滑轮(1、2、3、4号),与岸上的四个地锚用缆绳拉紧,具体如图2所示.
4 安全措施
①检查闸体混凝土浇筑是否符合规范要求;进行密水试验,提前做好钢尺,在闸体侧壁标示尺线,放水时需专人负责,各舱格保证水位一致.两侧闸门封板外侧采用玻璃胶密封.
②闸体用拖轮吊拖至安装现场,闸体拖运及安装前充分掌握河道内涨潮、高潮及平潮时间.汽油抽水机要保证完好,拖带用的缆绳必须检查无误,另外在顶端搭建工作平台,作为浮运时人员、设备的工作平台,采用焊接方式,确保工作平台稳固.
③闸室安装前,卷扬机、钢丝绳、卸扣,滑轮组,必须进行全面检查,确保良好状态;移运时备用电源,保证随时投入运行;现场施工人员按规定佩戴安全帽、穿工作鞋、高空作业时系安全带、临水作业穿救生衣.
5 结 语
浮运箱涵式水闸新型施工工艺的应用,为工程建设加快了施工工期,节省了大量投资,更为重要的实现了港口区域的综合性开发,有利于创造更好的经济效益.
参考文献:
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