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1、浅谈台风期间沉箱内回填高度与沉箱稳定性之间的关系孙鹏（中国铁建港航局集团有限公司日照钢铁项目部，山东日照276800）摘要：随着港口深水化的发展，外海无掩护码头建设项目越来越多，沉箱预制受预制台座预制能力限制，需及时进行出运, 而沉箱安装往往因基椚开挖、基床抛、夯、整等紧前工序影响，沉箱出运后无基床安装时需临吋存放，而此时沉箱因没有 进行回填压载，受台风等恶劣天气影响较大。本文依据H钢码头D型沉箱，假定台风经过，详细计算沉箱内回填料高度 与沉箱稳定性的临界关系，确保沉箱经历台风能够相对稳定并能再次起浮拖运安装，对后续类似工程冇一定的借鉴意义。 关键词：台风引起波浪；沉箱内回填：回填高度：沉箱移
2、位；稳定1引言重力式码头主体沉箱结构为码头整体的承重 部位，其稳定性须经严格验算并保有足够安全系 数方可进行设计。但设计过程不包含沉箱施工过 程中的稳定性如沉箱存放期间、沉箱在安装完成 至后方棱体施工完成这段时间等。本文以日钢码 头沉箱为例，实际验算沉箱在台风正面冲击下， 沉箱抗风浪能力的临界回填高度，为以后类似的 工程施工提供经验。2相关案例近几年中，因台风造成的沉箱位移主要案例 为2011年8月8日，第9号台风“梅花”，擦过 山东半岛沿海北上。受台风影响，气象部门预报 董家口海域浪高57m,台风过后12h,近码头目 测浪高近6m。青岛港油品扩建4#泊位33#、34# 己经安装但未进行箱内回
3、填的沉箱，受波浪影响 沉箱发生了严重的位移、倾斜、下沉。3沉箱施工相关说明沉箱回填与箱后棱体回填时间需经过科学的 施工安排。沉箱安装完成后经12个高低潮变动 并有测量进行复测且沉箱安装合格后，原则上即 可进行沉箱内回填，但由于端头沉箱码头顺延侧 基床整平施工一般都己经完成，此时进行沉箱内 回填会考虑回填料落到C整平箱位破坏基床而不进行箱 内回填施工。沉箱内回填施工一般止于倒数第二个沉箱, 由于石料供应、海上作业船舶受海况及风浪影响、沉箱 出运干扰以及相关施工船舶干扰，沉箱内回填不会紧跟 沉箱安装从而造成沉箱回填滞后，台风到来前会组织船 舶进行箱内回填，但由于各类外界因素影响会造成箱内 回填达不
4、到设计标高。箱后棱体回填可以保证沉箱在涌浪影响下的绝对稳 定，但是由于箱后领土推填必须在沉箱内回填结束后方 可进行且与最后一个安装的沉箱需预留50m左右（地质 条件需达粉质粘土以上且无流动性淤泥）不回填以防止 箱后棱体回填料流到基床、基槽内造成后续施工困难。而存放场地一般选择在已经进行基床顶层抛石完成 但未进行基床整平的基槽内。沉箱因存放需要，不得进 行满载回填更不得进行棱体抛填，此时沉箱遇台风等恶 劣天气，沉箱稳定性最差。4假定风浪等相关参数4. 1假定风浪参数假定台风登陆本工程施工区域，现场风力为东南风 910级（大于设计单位岀具的施工图设计说明里 10年一遇风力等级）。根据相关统计资料，
5、日钢码头 区域风力达到东南风910级时，现场风速20m/s,波浪 浪高56m,波长4060m。4. 2沉箱相关参数本文以Fl钢码头沉箱为例进行研究。FI钢码 头沉箱为矩形沉箱，沉箱高度因泊位水深不同而 不同，本文取横向稳定性最差的最高沉箱(长 19.95m*宽 14.25m (含 lm 宽大趾)*高 19m) 为例进行验算。5相关计算5. 1假定参数下沉箱抗滑性计算FI照港岚山港区北作业区堆场及护岸工程- 水工工程东南向来浪，沉箱长度迎面夹角受浪。 由海港水文规范，沉箱受波浪力属于“&1波 浪对直墙建筑物的作用”。取参数较人值，波高 H=6m,波长L=60m。施工现场水深-15.2m,按H/L
6、=6/60=l/10l/30,0.2d/L=17.2/60=0.2867 几床摩擦力二 6993.515EN根据计算在强度等级为910级台风影响下, 已安装沉箱必须釆取沉箱内冋填等加固措施，否 则沉箱肯定滑移。5. 2克服沉箱位移回填料回填高度计算沉箱内冋填增大沉箱自重，根据上述计算得 知，沉箱内回填石料口重至少达到的口重为：你料=伦计办味擦擦力= 14007.69-6993.515W= 7014.172如本工程设计中，沉箱内回填-3山以下为回填 开山石確，根据现场收料计量综合计算，石料密 度为 1.823t/m回填石料的体积为：_ 你料一 7014.172石渣一药-1.823x9.8=392
7、.6121m3沉箱仓格为3.71m*4.05m,内加强角为20cm*20cm,底加强角为20cm*20cm。单个沉箱15个 仓格，其仓格内表面积为：5=(3.71x4.05-|x0.2x0.2x4)x15= 224.183加 $则至少需回填开山石磴的高度为：h=392.612 + |x0.2x0.2x(3.71x2 + (4.05-0.2)x2)xl5224.183=1.77/n即沉箱内均匀回填高度超过1.77m即可保证在910 级台风形成的涌浪夹角45“冲击沉箱而沉箱保证稳定不 移位。5. 3回填临界状态下沉箱起浮计算沉箱抽水起浮高度时沉箱最大干舷高度可按下式进 行计算：G 沉箱=910.5
8、15x2.45 = 2230.786G石料=F石料 g = 7014.1729.8 = 715.734G沉箱+G石料H =长沉箱x宽沉箱2230.786 + 715.734二 1.025x9.813.25x19.95=1.10m基床存放的沉箱在沉箱干舷1.1m高度时可以满足 沉箱基床内拖运安装。6总结沉箱岀运与安装总体受海况影响巨大，沉箱安装完 成后的稳定性虽然经设计单位反复核算但仍需注意在恶 劣天气海况条件下的稳定性要求，台风來临前需及时组 织相关船舶进行沉箱内回填作业，回填过程中需严格注 意沉箱仓格内冋填的高差，严格按照港口工程施工手 册及相关规范所述的相邻高差不大于lm进行施工。施工单位需安排专门人员进行天气及海况预报收 听，在台风过境前进行统一安排确保相关沉箱内冋填达 到设计高度，如现场情况确实无法保证设计要求，可按 本文计算步骤进行沉箱抗滑核算并组织回填施工。参考文献1 中国沿海台风的统计特征及台风浪的数值模拟 贾晓等水道港口2010年10月第31卷第5 期2 人民交通出版社港口工程施工手册S人民交通出版社 重力式码头设汁与施工规 范S人民交通出版社 海港水文规范S河海大学出版社水力学
