港航实务 皮丹丹 习题精析班教案 第1篇-第2章-港口与航道工程施工技术（一）

第2章港口与航道工程施工技术【背景资料】某新建港口工程，其中包括一条600m长防波堤，2座5万t级码头。防波堤为抛石斜坡堤结构，大块石护面，堤身处原泥面下为厚薄不均的淤泥，码头为重力式沉箱结构。该项目的EPC承包商经过经济技术比较确定：（1）防坡堤堤心石填筑采用爆炸（爆破）排淤方案实施。（2）沉箱在现场预制，采用半潜驳加方驳的出运安装方案，已知沉箱为矩形，平立面均轴对称，单件重为2000t。经计算，沉箱重心到沉箱顶面距离为9.45m，浮心到沉箱顶面距离为9.75m，定倾半径为0.45m。经过承包商强化技术管理，精心组织施工，本项目顺利完成。【问题】1.基槽挖泥“双控”要求是什么？如何进行“双控”？2.写出预制沉箱的模板可采用的几种形式。3.写出沉箱在预制场水平运输的几种方法。4.判断本工程沉箱浮游稳定是否满足要求，并说明理由。如要提高其浮游稳定性可采取哪些措施？5.绘制基床爆夯的工艺流程图。6.沉箱浮运的拖带方法有哪几种？拖带前应进行哪几项验算？【参考答案】1.对有“双控”要求的基槽，要求槽底的标高和土质都要满足设计要求。挖泥到设计标高后，如土质设计要求不符，应继续下挖，直至相应土层出现为止。2.预制沉箱的模板可采用的形式有：整体模板、滑模、翻模。3.沉箱在预制场水平运输方法有：纵横轨道台车法、气垫法、水垫法、气囊法。4.本工程沉箱浮游稳定不满足要求。理由：根据《重力式码头设计与施工规范》JTS167—2—2009，沉箱的定倾高度不小于0.2m。根据已知条件可知：沉箱定倾半径为：ρ=0.45m重心到浮心距离为：α=9.75-9.45=0.30m定倾高度为：m=ρ-α=0.45-0.30=0.15m＜0.2m。所以不满足要求。提高其浮游稳定性可采取的措施为：采用对沉箱压载（压载水、压载砂、石、混凝土）或（助浮）的措施。5.基床爆夯的工艺流程图，如图6所示。6.沉箱浮运的拖带方法有跨拖法、曳拖法和混合拖运法三种。采用浮运拖带法时，拖带前应进行吃水、压载、浮游稳定的验算。【背景资料】某海港挡沙堤，从防波堤外侧向海中延伸。堤身采用钢筋混凝土沉箱结构，沉箱安装于拋石基床上，拋石基床厚度为1.0m，按深水重力式码头基床的要求进行夯实，箱内回填砂。沉箱数量共计14个，外型尺寸（长×宽×高）为17.6m×14.9m×13.2m，每个沉箱有12个舱格，沉箱混凝土设计强度等级为C30，见图5。沉箱在位于港内的沉箱预制厂预制，采用胶囊运移、半潜驳出运，现场用锚缆定位安装。沉箱出运时，箱内不灌水。半潜驳下潜坑设置于防波堤内的有掩护水域。施工项目部缺乏当地同类混凝土立方体抗压强度数据，在设计混凝土配合比时，根据规范确定了沉箱混凝土施工配制强度。对于沉箱出运、安装施工，进行了沉箱浮游稳定性计算。计算中，混凝土和海水的重度分别取24.5kN/m³和10.25kN/m³，算得沉箱本体、箱内混凝土残渣和箱顶盖板的总重为16792.10kN，及该部分重量对沉箱底面的力矩之和为91549.64kN·m。对于基床夯实，项目部采用满足规范要求的夯实船和夯锤，按规范要求进行八夯次施工。经过项目部的科学组织，按期、安全和高质量完成了本项目施工。【问题】1.计算出沉箱混凝土的施工配制强度（列出主要计算过程，计算结果四舍五入保留1位小数）。2.计算出沉箱出运时的定倾高度（列出主要计算过程，计算结果四舍五入保留2位小数）。3.写出本工程基床夯实宜采用的夯击能范围和夯实作业的施工方法。4.写出沉箱安放后的施工要点。【参考答案】1.C30混凝土的施工配制强度：σ取4.5MPafcu,0=fcu,k+1.645σ=30+1.645×4.5=37.4MPa2.浮游稳定性计算：重心距底板底面高度：yc=91549.64/16792.10=5.452m排开水的体积：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离：α=5.452-3.124=2.328m定倾半径：ρ=I/V=17.6×14.93/12/1638.254=2.961m定倾高度为：M=ρ-α=2.961-2.328=0.63m3.对无掩护水域的深水码头，冲击能宜采用150～200kJ/㎡基床夯实作业方法是：基床夯实采用纵横向相邻压半夯、每点一锤，分初、复夯各一遍，一遍四夯次。采用两遍夯实的方法，防止基床局部隆起或漏夯。4.沉箱安装的施工要点（1）因沉箱安在防波堤外，波浪、水流条件复杂。沉箱安放后应立即将箱内灌满水，待经历1～2个低潮后，复测位置，确认质量合格后，及时填充箱内填料。（2）沉箱内抽水或回填时，同一沉箱的各舱宜同步进行，其舱面高差限值通过验算确定，不应超过设计限值。【背景资料】某高桩码头桩基结构采用1000mm预应力混凝土管桩，混凝土强度为C80，管桩的规格、性能见表1。正式工程开工前，项目部做了施工部署和安排，进行了桩的试打动力检测，选定了桩锤型号，确定锤击拉应力标准值为9MPa、总压应力标准值为25MPa；根据《水运工程混凝土结构设计规范》JTS151—2011，C80混凝土轴心抗压强度设计值为35.9MPa、轴心抗拉强度设计值为2.22MPa。【问题】1.高桩码头预制构件多层堆放层数应根据哪些参数和因素确定？2.验算本工程打桩应力，并判断其是否满足沉桩过程中控制桩身裂损的要求。3.本工程沉桩控制应包含哪些内容？为保证岸坡稳定，码头沉桩时应采取哪些措施？【参考答案】1.高桩