复杂软基条件下沉箱出运坡道加固设计研究（1）

此研究参考港口F的建设工程，因计划船期变化，需要改变原沉箱出运计划，由船用改为坡道出运，沉箱共两种形式，最大重量为520?t。项目地下有厚层淤泥，承载能力较弱，所以在坡道正式建设前需要对坡道的地下部分进行换填，换填使用城市建设废料，主要包括建设砖渣。回填后建设的出运坡道仍需要进行加固处理，加固部分的施工措施需要根据实际情况完成受力分析，从安全性、经济性和工程效率3个方面确定最终的加固方案。

1 工程概况

1.1 工程地点及范围

该项目F沉箱预制场位于场区东侧空地，共两块场地，第一块场地长约144m，宽44m，占地面积约6336m ² ；第二块场地紧邻第一块场地的北侧，尺寸长92m，宽28m，占地面积2576m ² ，总计8912m ² 。沉箱预制场位置如图1所示。

图1 沉箱预制场位置

1.2 水域条件

港池内水深为–6.0~–3.0m；预制场前沿设计水深约为–1.5m。沉箱安装现场原南护岸开挖基槽外侧为滩涂，长约60~70m，标高为+3.000~ +4.000m，原西护岸开挖基槽外侧至原旧堤间全部为滩涂，标高为+3.000~+4.000m。

在沉箱安装期间，应禁止渔船出行及砂船进入港池内。预制场前沿紧邻海监码头，码头上停靠海监执法船舶，需要提前与海监相关部门协调沟通，沉箱安装期间做好船舶避让。

1.3 地质条件

据地面调查及野外钻孔揭露，土层自上而下分布见表1。

表1  图层分布

2 沉箱外运工艺及坡道加固设计

2.1 沉箱外运工艺

本项目原沉箱出运、安装施工采用600t起重船靠预制场前沿水域直接起吊沉箱并吊运至现场进行安装的工艺，原定的600t变幅式起重船因其他重点项目需求，临时改变船期，无法按原计划进场施工，适合本项目的大型起重船均无船期进行本项目沉箱安装施工，为加快推进本项目施工，需要及时调整沉箱出运和安装工艺。

具体调整工艺如下：调整沉箱出运方式，在护岸后方陆域新建沉箱出运坡道，坡度根据场地情况选取4%及5%，采用气囊工艺将沉箱由预制场移运至南护岸后方岸坡平台上。调整沉箱吊运方式，沉箱在平台上等待高潮时借助浮力由200t起重船进行助浮吊运。

2.2 坡道加固设计

本工程新建外运坡道由5个部分组成：碎石加固层、水稳加固层、沉箱存放平台、混凝土加固层、坡道放坡加固。第一个沉箱存放平台之前的坡道称为主坡道，两个沉箱存放平台之间的称为副坡道。坡道的总长度不变，完成区域划分后提出几种不同的加固方式。这几个部分的详细加固措施如下。

方案一和方案二：外运坡道全段使用20cm或30cm厚C25混凝土浇筑。

方案三和方案四：沉箱存放平台使用20cm厚C25混凝土浇筑，其他外运阶段均使用20cm或30cm厚碎石加固层。

方案五和方案六：沉箱存放平台使用20cm厚C25混凝土浇筑，其他外运阶段均使用20cm或30cm厚水稳加固层。

方案七和方案八：沉箱存放平台使用20cm厚C25混凝土浇筑，初始外运段使用20cm或30cm厚碎石加固层、长80m；20cm或30cm厚水稳加固层，长50m；最后在两个沉箱存放平台之间使用20cm或30cm厚C25混凝土加固层。

外运坡道加固设计示意如图2~图9所示。

图2  坡道加固设计方案一示意

图3  坡道加固设计方案二示意

图4  坡道加固设计方案三示意

图5  坡道加固设计方案四示意

图6  坡道加固设计方案五示意

图7  坡道加固设计方案六示意

图8  坡道加固设计方案七示意

图9  坡道加固设计方案八示意

3  模型建立

3.1  截面定义

因研究建模为异形截面，所以此次研究使用 midas civil自带的SPC截面定义功能，建立模型的主界面，因高差的存在，主界面设置为一种有坡度的变截面，类似于变化的梯形截面（沉箱存放平台高差不变），截面标高最高为+9.500m，最低为+1.200m，坡度为4%和5%。外运坡道周边采用自然放坡，比例为1∶2。外运坡道共20m宽，中间12m为加固层，两边各预留了4m的车道。其他的土层使用规则的矩形建立，材料定义数据使用现场勘测数据。截面示意如图10所示。

图10  外运坡道截面示意