港航實務 皮丹丹 習題精析班教案 第1篇-第2章-港口與航道工程施工技術（一）

第2章港口與航道工程施工技術【背景資料】某新建港口工程，其中包括一條600m長防波堤，2座5萬t級碼頭。防波堤為拋石斜坡堤結構，大塊石護面，堤身處原泥面下為厚薄不均的淤泥，碼頭為重力式沉箱結構。該項目的EPC承包商經(jīng)過經(jīng)濟技術比較確定：（1）防坡堤堤心石填筑采用爆炸（爆破）排淤方案實施。（2）沉箱在現(xiàn)場預制，采用半潛駁加方駁的出運安裝方案，已知沉箱為矩形，平立面均軸對稱，單件重為2000t。經(jīng)計算，沉箱重心到沉箱頂面距離為9.45m，浮心到沉箱頂面距離為9.75m，定傾半徑為0.45m。經(jīng)過承包商強化技術管理，精心組織施工，本項目順利完成?！締栴}】1.基槽挖泥“雙控”要求是什么？如何進行“雙控”？2.寫出預制沉箱的模板可采用的幾種形式。3.寫出沉箱在預制場水平運輸?shù)膸追N方法。4.判斷本工程沉箱浮游穩(wěn)定是否滿足要求，并說明理由。如要提高其浮游穩(wěn)定性可采取哪些措施？5.繪制基床爆夯的工藝流程圖。6.沉箱浮運的拖帶方法有哪幾種？拖帶前應進行哪幾項驗算？【參考答案】1.對有“雙控”要求的基槽，要求槽底的標高和土質(zhì)都要滿足設計要求。挖泥到設計標高后，如土質(zhì)設計要求不符，應繼續(xù)下挖，直至相應土層出現(xiàn)為止。2.預制沉箱的模板可采用的形式有：整體模板、滑模、翻模。3.沉箱在預制場水平運輸方法有：縱橫軌道臺車法、氣墊法、水墊法、氣囊法。4.本工程沉箱浮游穩(wěn)定不滿足要求。理由：根據(jù)《重力式碼頭設計與施工規(guī)范》JTS167—2—2009，沉箱的定傾高度不小于0.2m。根據(jù)已知條件可知：沉箱定傾半徑為：ρ=0.45m重心到浮心距離為：α=9.75-9.45=0.30m定傾高度為：m=ρ-α=0.45-0.30=0.15m＜0.2m。所以不滿足要求。提高其浮游穩(wěn)定性可采取的措施為：采用對沉箱壓載（壓載水、壓載砂、石、混凝土）或（助?。┑拇胧?。5.基床爆夯的工藝流程圖，如圖6所示。6.沉箱浮運的拖帶方法有跨拖法、曳拖法和混合拖運法三種。采用浮運拖帶法時，拖帶前應進行吃水、壓載、浮游穩(wěn)定的驗算?！颈尘百Y料】某海港擋沙堤，從防波堤外側(cè)向海中延伸。堤身采用鋼筋混凝土沉箱結構，沉箱安裝于拋石基床上，拋石基床厚度為1.0m，按深水重力式碼頭基床的要求進行夯實，箱內(nèi)回填砂。沉箱數(shù)量共計14個，外型尺寸（長×寬×高）為17.6m×14.9m×13.2m，每個沉箱有12個艙格，沉箱混凝土設計強度等級為C30，見圖5。沉箱在位于港內(nèi)的沉箱預制廠預制，采用膠囊運移、半潛駁出運，現(xiàn)場用錨纜定位安裝。沉箱出運時，箱內(nèi)不灌水。半潛駁下潛坑設置于防波堤內(nèi)的有掩護水域。施工項目部缺乏當?shù)赝惢炷亮⒎襟w抗壓強度數(shù)據(jù)，在設計混凝土配合比時，根據(jù)規(guī)范確定了沉箱混凝土施工配制強度。對于沉箱出運、安裝施工，進行了沉箱浮游穩(wěn)定性計算。計算中，混凝土和海水的重度分別取24.5kN/m3和10.25kN/m3，算得沉箱本體、箱內(nèi)混凝土殘渣和箱頂蓋板的總重為16792.10kN，及該部分重量對沉箱底面的力矩之和為91549.64kN·m。對于基床夯實，項目部采用滿足規(guī)范要求的夯實船和夯錘，按規(guī)范要求進行八夯次施工。經(jīng)過項目部的科學組織，按期、安全和高質(zhì)量完成了本項目施工?！締栴}】1.計算出沉箱混凝土的施工配制強度（列出主要計算過程，計算結果四舍五入保留1位小數(shù)）。2.計算出沉箱出運時的定傾高度（列出主要計算過程，計算結果四舍五入保留2位小數(shù)）。3.寫出本工程基床夯實宜采用的夯擊能范圍和夯實作業(yè)的施工方法。4.寫出沉箱安放后的施工要點?！緟⒖即鸢浮?.C30混凝土的施工配制強度：σ取4.5MPafcu,0=fcu,k+1.645σ=30+1.645×4.5=37.4MPa2.浮游穩(wěn)定性計算：重心距底板底面高度：yc=91549.64/16792.10=5.452m排開水的體積：V=16792.10/10.25=1638.254m3沉箱吃水：H=1638.254/（17.6×14.9）=6.247m浮心距底板底面高度：yw=H/2=3.124m重心在浮心以上的距離：α=5.452-3.124=2.328m定傾半徑：ρ=I/V=17.6×14.93/12/1638.254=2.961m定傾高度為：M=ρ-α=2.961-2.328=0.63m3.對無掩護水域的深水碼頭，沖擊能宜采用150～200kJ/㎡基床夯實作業(yè)方法是：基床夯實采用縱橫向相鄰壓半夯、每點一錘，分初、復夯各一遍，一遍四夯次。采用兩遍夯實的方法，防止基床局部隆起或漏夯。4.沉箱安裝的施工要點（1）因沉箱安在防波堤外，波浪、水流條件復雜。沉箱安放后應立即將箱內(nèi)灌滿水，待經(jīng)歷1～2個低潮后，復測位置，確認質(zhì)量合格后，及時填充箱內(nèi)填料。（2）沉箱內(nèi)抽水或回填時，同一沉箱的各艙宜同步進行，其艙面高差限值通過驗算確定，不應超過設計限值?！颈尘百Y料】某高樁碼頭樁基結構采用1000mm預應力混凝土管樁，混凝土強度為C80，管樁的規(guī)格、性能見表1。正式工程開工前，項目部做了施工部署和安排，進行了樁的試打動力檢測，選定了樁錘型號，確定錘擊拉應力標準值為9MPa、總壓應力標準值為25MPa；根據(jù)《水運工程混凝土結構設計規(guī)范》JTS151—2011，C80混凝土軸心抗壓強度設計值為35.9MPa、軸心抗拉強度設計值為2.22MPa。【問題】1.高樁碼頭預制構件多層堆放層數(shù)應根據(jù)哪些參數(shù)和因素確定？2.驗算本工程打樁應力，并判斷其是否滿足沉樁過程中控制樁身裂損的要求。3.本工程沉樁控制應包含哪些內(nèi)容？為保證岸坡穩(wěn)定，碼頭沉樁時應采取哪些措施？【參考答案】1.高樁