CN113622366A - 一种沉箱码头及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑施工领域，具体涉及一种沉箱码头及其施工方法。沉箱码头包括基床，基床上设有多个沉箱，沉箱均设置有沿自身长度方向的通孔，通孔内设置有钢绞线并浇筑有混凝土，钢绞线将所有沉箱连成一列，形成整体结构。沉箱码头的施工方法在完成制造沉箱之后，先使用钢绞线穿入多个沉箱上的通孔，将多个沉箱连成一列，形成整体结构，再将整体结构运输至施工现场。本发明提供的沉箱码头结构及其施工方法通过将整体结构拖航至码头的施工现场，只需运输一次便能将建设沉箱码头所需的沉箱全部运输至施工处，缩短了拖航运输沉箱的时间，提高拖航运输沉箱的效率，沉箱码头一次运输安装就位，工序减少，工期短。

Description

一种沉箱码头及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种码头结构，特别是一种沉箱码头及其施工方法。

背景技术

如需要在远离陆地如一些海洋岛礁附近建造码头，由于当地的资源非常少，水电设施匮乏，建设用的材料、设备、人员及辅助资源都需要远距离运输过去，建设费用高、时间长。特别是在涉及一些需要在极为短时间建成码头的项目，常规的码头结构难以适应这种要求。

常见的沉箱重力式码头，一般分为基槽、墙身(沉箱+胸墙)、墙后回填、和码头设备等。基槽内设置有基床，基床由块石、垫块、凝固后的砂浆组成，基床位于墙身下方，用于为基床提供支撑。

建造沉箱重力式码头的施工顺序为基槽开挖，基床抛石、夯实、整平，墙身(沉箱+胸墙)制作和安装，墙身的上部结构和附属设施安装等。

沉箱运输方法主要有拖航和驳运。常用拖航方法是利用沉箱自浮的特性，利用船舶将沉箱托运到目的地，一般适合近距离拖航，拖航前要进行封仓加固，一次一般拖航单个沉箱。运输次数多成本高，施工工期长。

驳运的方法是利用驳船、半潜驳或浮船坞进行运输，小型沉箱重量较轻，可利用大型其中船调运到驳船上后运输；大型沉箱重达数千吨，目前最大沉箱重达20000t，不适合大型起重船起吊，一般利用半潜驳或浮船坞进行运输。

目前沉箱出运专用半潜驳/浮船坞一般在3000-10000t之间，受承载力和船舶甲板面积限制，一次运输大型沉箱数量1-2个，运输次数多成本高，施工工期长。

现有的沉箱码头施工中，沉箱预制完成后，逐个运输至施工现场安装，导致施工进度慢。沉箱安装后还需要在顶部现浇胸墙和码头面层，整体工序多施工工期长。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的现有的沉箱码头施工中，沉箱预制完成后，逐个运输至施工现场安装，导致施工进度慢，整体工序多，施工工期长的问题，提供一种沉箱码头及其施工方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种沉箱码头，包括基床，所述基床上设有多个沉箱，所述沉箱均设置有沿自身长度方向的通孔，所述通孔内设置有钢绞线并浇筑有混凝土，所述钢绞线将所有所述沉箱连成一列，形成整体结构。

进行上述沉箱码头的建造施工时，可在沉箱完成制作之后，采用钢绞线将建造沉箱码头所需要的沉箱连成一列，得到整体结构。将沉箱连成整体结构可在船坞中进行，不会受到现场设备数量、人员数量以及其他资源的限制，施工效率高。通过将整体结构拖航至码头的施工现场，只需运输一次便能将建设沉箱码头所需的沉箱全部运输至施工处，缩短了拖航运输沉箱的时间，提高拖航运输沉箱的效率，降低拖航运输沉箱的成本。能够减少建造沉箱码头的施工现场的作业工序，缩短码头的建设时间。由于多个沉箱之间采用钢绞线连接，是非刚性连接，可以更好适应远海拖航产生的应力应变。

作为本发明的优选方案，所述沉箱上设置有灌砂通道，所述灌砂通道从上至下贯穿所述沉箱。

通过设置灌砂通道，在将沉箱设置在基床上之后，能够通过灌砂通道向基床灌入砂浆，由砂浆填满沉箱与基槽与沉箱底部之间的空间，能够为沉箱提供更好的支撑。通过灌砂通道进行灌砂，大部分操作都是在水上面的沉箱上完成，施工更为方便，施工效率更高。

作为本发明的优选方案，所述整体结构为船形结构，所述沉箱的形状与船舶的船头节段或船中节段或船尾节段一致。

作为本发明的优选方案，所述沉箱内部具有腔体。

作为本发明的优选方案，所述沉箱上设置有护舷橡胶与系船柱。

作为本发明的优选方案，所述沉箱的端面设置有剪力键和/或剪力键槽，相邻所述沉箱连接面的的剪力键与剪力键槽相互配合。

通过在沉箱上设置剪力键与剪力键槽，在运输多个沉箱连成的整体结构时，相互配合的剪力键与剪力键槽能够避免相邻两沉箱之间出现相对位移与变形。

一种沉箱码头的施工方法，用于建造前述的一种沉箱码头，包括步骤S1：开挖基槽，在所述基槽内放入块石，夯实块石后在块石上放置垫块；S2：制造沉箱，并使用钢绞线穿入多个所述沉箱的通孔，使多个沉箱连成一列，相邻所述沉箱的剪力键与剪力键槽相互配合，形成整体结构；S3：将所述整体结构拖航至码头施工现场；S4：将所述整体结构设置在所述基槽上方，由所述基槽内的块石与垫块为所述沉箱提供支撑；通过灌砂通道向沉箱底部与基槽之间的空间灌入砂浆；S5：安装系船柱与护舷橡胶等结构。

夯实后的块石与块石上的垫块能够为沉箱码头提供支撑与高度方向上的定位，使多个沉箱连成的整体结构在施工过程中能够保持平稳，沉箱之间采用钢绞线连接，是非刚性连接，可以更好适应远海拖航产生的应力应变。相邻沉箱的剪力键与剪力键槽相互配合，能够避免在运输过程中，相邻两沉箱之间出现相对位移与变形。

将制造完成的多个沉箱连成整体结构后再运输至沉箱码头的施工现场，与在沉箱码头的建造现场将多个沉箱连接为整体结构相比，本发明提供的技术方案能够降低将多个沉箱连接为整体结构的难度；沉箱的制造和将沉箱连接成整体结构在沉箱码头施工现场之外的场地进行，不受沉箱码头施工现场的其他工序影响，可与开挖基槽同时进行，提高了施工效率。组成沉箱码头的沉箱一次安装就位，工序减少，工期短。

通过将整体结构拖航至码头的施工现场，只需运输一次便能将建设沉箱码头所需的沉箱全部运输至施工处，缩短了拖航运输沉箱的时间，提高拖航运输沉箱的效率以及码头建设的施工效率，加快了沉箱码头的建设。

作为本发明的优选方案，所述沉箱码头的一端为头部沉箱，所述头部沉箱的形状与船舶的船头节段一致；所述沉箱码头的另一端为尾部沉箱，所述尾部沉箱的形状与船舶的船尾节段一致；位于头部沉箱与尾部沉箱之间的沉箱为中部沉箱，所述中部沉箱的形状与船舶的船中节段一致；所述头部沉箱、尾部沉箱与中部沉箱组成船舶的形状。

沉箱码头为船舶的形状，能够便于在拖航运输的时候减少运输时的阻力，提高运输效率，缩短运输时间。

作为本发明的优选方案，使用钢绞线将多个所述沉箱连成整体结构之后对钢绞线进行张拉，并向所述沉箱的通孔内灌入混凝土。

通过对钢绞线进行张拉并向通孔内灌入混凝土，能够使钢绞线具有并保持预应力，使得由多个沉箱连成的整体结构在运输的过程中以及在建成后的沉箱码头在使用的过程中，沉箱之间都能够有效地紧密连接。

作为本发明的优选方案，步骤S2中，将所述沉箱设置于所述基槽上方时，使所述灌砂通道的出口也位于所述基槽的上方，之后通过所述灌砂通道向所述基槽内灌砂浆，使砂浆填充所述基槽与所述沉箱底部的空间。

设置沉箱之后，再通过沉箱上的灌砂通道向沉箱底部灌入砂浆以填充基槽与沉箱底部的空间，使凝固后的砂浆与块石、垫块一同作为基床为沉箱提供支撑。相比常规沉箱码头基床的抛石整平作业，通过灌砂通道进行灌砂的方式能够减少施工时水下作业的工作量。

作为本发明的优选方案，利用挖出的海砂灌入所述沉箱与基槽之间的空间。

将开槽挖出的海砂作为原料制作砂浆，能够节约成本。

作为本发明的优选方案，在步骤S4中，将所述整体结构设置在所述基槽上方后，向所述沉箱的内部填充砂石料。

通过向沉箱内部填充砂石料，再加上沉箱的自重，能够保障沉箱码头结构的稳定性。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

(1)本发明涉及的整体结构为预制结构，减少了现场作业工序，利于快速成型和降低远海施工成本(一次安装就位)。

(2)整体结构由多个类沉箱节段结构通过预应力钢绞线串联而成，可以分段预制后拼装，再实施预应力钢绞线，节段之间非刚性连接，可以更好适应远海拖航产生的应力应变。

(3)节段之间设置剪力键，约束拖航导致节段之间的相对位移和变形。

(4)基床开挖后，铺设若干垫块基础和垫块，作为整体结构的定位基础，然后向沉箱底部灌入砂浆作为沉箱的承力基础，相比常规沉箱码头基床的抛石整平作业，水下作业工作量大大减少。

(5)制备砂浆的原材料可以考虑使用工程地就地开挖海砂，有利用降低建设成本。

附图说明

图1是本发明中整体结构设置于基床上的剖视图；

图2是本发明中沉箱的断面图；

图3是本发明中整体结构的侧视图；

图4是本发明中整体结构的俯视图；

图5是本发明中沉箱码头的俯视图；

图6是本发明中运输整体结构的示意图。

图标：1-沉箱；11-通孔；12-剪力键；13-灌砂通道；14-腔体；2-基床；21-块石；22-垫块；23-砂浆；4-护舷橡胶；5-系船柱；6-头部沉箱；7-尾部沉箱；8-中部沉箱；9-沉箱码头；91-预留使用区；10-整体结构；100-拖轮。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种沉箱码头，如图1所示，包括基床2，基床2位于开挖的基槽内，基床2由块石21、垫块22与凝固后的砂浆23组成，基床2上设置有由多个沉箱1组成的整体结构10，整体结构10上设置有系船柱5与护舷橡胶4。沉箱1设置有沿自身长度方向(图3中从左至右的方向)的通孔11，通孔11内设置有预应力钢绞线并灌有混凝土；多个沉箱1通过钢绞线连接成整体结构10。如图2所示，沉箱1的端面设置于剪力键12和/或剪力键槽，相邻沉箱1的剪力键12与剪力键槽相互配合。如图1所示，沉箱1还设置有灌砂通道13，灌砂通道13从上至下贯穿沉箱1，灌砂通道13的下端为其出口，灌砂通道13的出口位于基床2上方。为了便于运输，如图3与图4所示，可将组成沉箱码头两端的沉箱1分别做成与船舶的船头节段、船舶的船尾节段形状一致，并分别记为头部沉箱6与尾部沉箱7，沉箱码头中间部分的沉箱1做成与船舶的船中节段形状一致并记为中部沉箱8。沉箱1内部采用钢筋混凝土结构或钢筋结构分割有多个腔体14，腔体14内可以填充砂石料，以提高沉箱码头的稳定性；也可以用于存放食品等生活必需品。如图5所示，沉箱码头9一侧的顶面作为停靠船及装卸作业用，另一侧的顶面上预留若干预留使用区91作为其他使用区域。

实施例2

一种沉箱码头的施工方法，用于建造实施例1中技术方案所公开的一种沉箱码头。包括步骤S1：根据地质情况选择合适的地方开挖基槽，使该处的地质情况能够承受修建后沉箱码头的重量，并在基槽内放入块石21，对块石21进行夯实后在块石21上放置垫块22，将挖出的海砂收集起来用于制作砂浆。S2：制作钢筋混凝土预制沉箱作为建造码头的沉箱1，完成沉箱1的制作后，使用钢绞线穿过多个沉箱1的通孔11，并对钢绞线进行张拉，使钢绞线具有预应力，并向通孔11内灌入混凝土；钢绞线将多个沉箱1连成一列，形成整体结构10，其中，相邻的两个沉箱1端面上的剪力键12与剪力键槽相互配合。S3：将多个沉箱1连成的整体结构10运输至沉箱码头的施工现场。S4将由多个沉箱1组成的整体结构10设置于开挖的基槽上，使灌砂通道13的出口位于基槽的上方，由基槽内的块石21与垫块22为沉箱1提供初步的支撑，待整体结构10稳定后，可向腔体14内填充砂石料，以提高整体结构10的稳定性，便于进行施工操作。使用收集的海砂制备砂浆23，后续通过向灌砂通道13内灌入砂浆23，使砂浆23填满沉箱1底部与基槽之间的空间，块石21、垫块22与凝固后的砂浆23组成基床2，基床2用于为沉箱1提供后续的支撑。S5：在沉箱1上安装系船柱5、护舷橡胶4等结构。其中在步骤S2中制作钢筋混凝土预制沉箱的工序可在船坞、干坞或有深浅坞的工厂进行建造，使用钢绞线将沉箱1连成整体结构10的工序可与步骤S1中开挖基槽的工序同时进行。沉箱1本身具备自浮的能力，建造完成后通过灌水起浮下水具备拖航的条件。在步骤S3中，拖航采用多条拖轮100配合，一条作为牵引，至少配一条拖轮100作为侧向定位用(如图6所示)。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种沉箱码头，包括基床(2)，所述基床(2)上设有多个沉箱(1)，其特征在于，所述沉箱(1)均设置有沿自身长度方向的通孔(11)，所述通孔(11)内设置有钢绞线并浇筑有混凝土，所述钢绞线将所有所述沉箱(1)连成一列，形成整体结构(10)。

2.根据权利要求1所述的一种沉箱码头，其特征在于，所述沉箱(1)上设置有灌砂通道(13)，所述灌砂通道(13)从上至下贯穿所述沉箱(1)。

3.根据权利要求1所述的一种沉箱码头，其特征在于，所述沉箱(1)上设置有护舷橡胶(4)与系船柱(5)。

4.根据权利要求1所述的一种沉箱码头，其特征在于，所述整体结构(10)为船形结构，所述沉箱(1)的形状与船舶的船头节段或船中节段或船尾节段一致。

5.根据权利要求1所述的一种沉箱码头，其特征在于，所述沉箱(1)内部具有腔体(14)。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种沉箱码头，其特征在于，所述沉箱(1)的端面设置有剪力键(12)和/或剪力键槽，相邻所述沉箱(1)连接面的的剪力键(12)与剪力键槽相互配合。

7.一种沉箱码头的施工方法，用于建造权利要求6所述的一种沉箱码头，其特征在于，包括步骤：

S1：开挖基槽，在所述基槽内放入块石(21)，夯实块石(21)后在块石(21)上放置垫块(22)；

S2：制造沉箱(1)，并使用钢绞线穿入多个所述沉箱(1)的通孔(11)，使多个沉箱(1)连成一列，相邻所述沉箱(1)的剪力键(12)与剪力键槽相互配合，形成整体结构(10)；

S3：将所述整体结构(10)拖航至码头施工现场；

S4：将所述整体结构(10)设置在所述基槽上方，由所述基槽内的块石(21)与垫块(22)为所述沉箱(1)提供支撑；通过灌砂通道(13)向沉箱(1)底部与基槽之间的空间灌入砂浆(23)；

S5：安装系船柱(5)与护舷橡胶(4)。

8.根据权利要求7所述的一种沉箱码头的施工方法，其特征在于，使用钢绞线将多个所述沉箱(1)连成整体结构(10)之后对钢绞线进行张拉，并向所述沉箱(1)的通孔(11)内灌入混凝土。

9.根据权利要求7所述的一种沉箱码头的施工方法，其特征在于，步骤S2中，将所述沉箱(1)设置于所述基槽上方时，使所述灌砂通道(13)的出口也位于所述基槽的上方，之后通过所述灌砂通道(13)向所述基槽内灌砂浆(23)，使砂浆(23)填充所述基槽与所述沉箱(1)底部的空间。

10.根据权利要求7所述的一种沉箱码头的施工方法，其特征在于，所述步骤S4中，将所述整体结构(10)设置在所述基槽上方后，向所述沉箱(1)的内部填充砂石料。

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