港航實(shí)務(wù) 皮丹丹 習(xí)題精析班教案 第1篇-第2章-港口與航道工程施工技術(shù)（一）

第2章港口與航道工程施工技術(shù)【背景資料】某新建港口工程，其中包括一條600m長(zhǎng)防波堤，2座5萬(wàn)t級(jí)碼頭。防波堤為拋石斜坡堤結(jié)構(gòu)，大塊石護(hù)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(jié)構(gòu)。該項(xiàng)目的EPC承包商經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較確定：（1）防坡堤堤心石填筑采用爆炸（爆破）排淤方案實(shí)施。（2）沉箱在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制，采用半潛駁加方駁的出運(yùn)安裝方案，已知沉箱為矩形，平立面均軸對(duì)稱，單件重為2000t。經(jīng)計(jì)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(guò)承包商強(qiáng)化技術(shù)管理，精心組織施工，本項(xiàng)目順利完成。【問(wèn)題】1.基槽挖泥“雙控”要求是什么？如何進(jìn)行“雙控”？2.寫(xiě)出預(yù)制沉箱的模板可采用的幾種形式。3.寫(xiě)出沉箱在預(yù)制場(chǎng)水平運(yùn)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(shuō)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(yùn)的拖帶方法有哪幾種？拖帶前應(yīng)進(jìn)行哪幾項(xiàng)驗(yàn)算？【參考答案】1.對(duì)有“雙控”要求的基槽，要求槽底的標(biāo)高和土質(zhì)都要滿足設(shè)計(jì)要求。挖泥到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，如土質(zhì)設(shè)計(jì)要求不符，應(yīng)繼續(xù)下挖，直至相應(yīng)土層出現(xiàn)為止。2.預(yù)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(yù)制場(chǎng)水平運(yùn)輸方法有：縱橫軌道臺(tái)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(shè)計(jì)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(duì)沉箱壓載（壓載水、壓載砂、石、混凝土）或（助?。┑拇胧?.基床爆夯的工藝流程圖，如圖6所示。6.沉箱浮運(yùn)的拖帶方法有跨拖法、曳拖法和混合拖運(yùn)法三種。采用浮運(yùn)拖帶法時(shí)，拖帶前應(yīng)進(jìn)行吃水、壓載、浮游穩(wěn)定的驗(yàn)算。【背景資料】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(jié)構(gòu)，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(jìn)行夯實(shí)，箱內(nèi)回填砂。沉箱數(shù)量共計(jì)14個(gè)，外型尺寸（長(zhǎng)×寬×高）為17.6m×14.9m×13.2m，每個(gè)沉箱有12個(gè)艙格，沉箱混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30，見(jiàn)圖5。沉箱在位于港內(nèi)的沉箱預(yù)制廠預(yù)制，采用膠囊運(yùn)移、半潛駁出運(yùn)，現(xiàn)場(chǎng)用錨纜定位安裝。沉箱出運(yùn)時(shí)，箱內(nèi)不灌水。半潛駁下潛坑設(shè)置于防波堤內(nèi)的有掩護(hù)水域。施工項(xiàng)目部缺乏當(dāng)?shù)赝惢炷亮⒎襟w抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)，根據(jù)規(guī)范確定了沉箱混凝土施工配制強(qiáng)度。對(duì)于沉箱出運(yùn)、安裝施工，進(jìn)行了沉箱浮游穩(wěn)定性計(jì)算。計(jì)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?jiān)拖漤斏w板的總重為16792.10kN，及該部分重量對(duì)沉箱底面的力矩之和為91549.64kN·m。對(duì)于基床夯實(shí)，項(xiàng)目部采用滿足規(guī)范要求的夯實(shí)船和夯錘，按規(guī)范要求進(jìn)行八夯次施工。經(jīng)過(guò)項(xiàng)目部的科學(xué)組織，按期、安全和高質(zhì)量完成了本項(xiàng)目施工?！締?wèn)題】1.計(jì)算出沉箱混凝土的施工配制強(qiáng)度（列出主要計(jì)算過(guò)程，計(jì)算結(jié)果四舍五入保留1位小數(shù)）。2.計(jì)算出沉箱出運(yùn)時(shí)的定傾高度（列出主要計(jì)算過(guò)程，計(jì)算結(jié)果四舍五入保留2位小數(shù)）。3.寫(xiě)出本工程基床夯實(shí)宜采用的夯擊能范圍和夯實(shí)作業(yè)的施工方法。4.寫(xiě)出沉箱安放后的施工要點(diǎn)。【參考答案】1.C30混凝土的施工配制強(qiáng)度：σ取4.5MPafcu,0=fcu,k+1.645σ=30+1.645×4.5=37.4MPa2.浮游穩(wěn)定性計(jì)算：重心距底板底面高度：yc=91549.64/16792.10=5.452m排開(kāi)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(duì)無(wú)掩護(hù)水域的深水碼頭，沖擊能宜采用150～200kJ/㎡基床夯實(shí)作業(yè)方法是：基床夯實(shí)采用縱橫向相鄰壓半夯、每點(diǎn)一錘，分初、復(fù)夯各一遍，一遍四夯次。采用兩遍夯實(shí)的方法，防止基床局部隆起或漏夯。4.沉箱安裝的施工要點(diǎn)（1）因沉箱安在防波堤外，波浪、水流條件復(fù)雜。沉箱安放后應(yīng)立即將箱內(nèi)灌滿水，待經(jīng)歷1～2個(gè)低潮后，復(fù)測(cè)位置，確認(rèn)質(zhì)量合格后，及時(shí)填充箱內(nèi)填料。（2）沉箱內(nèi)抽水或回填時(shí)，同一沉箱的各艙宜同步進(jìn)行，其艙面高差限值通過(guò)驗(yàn)算確定，不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)限值?！颈尘百Y料】某高樁碼頭樁基結(jié)構(gòu)采用1000mm預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，混凝土強(qiáng)度為C80，管樁的規(guī)格、性能見(jiàn)表1。正式工程開(kāi)工前，項(xiàng)目部做了施工部署和安排，進(jìn)行了樁的試打動(dòng)力檢測(cè)，選定了樁錘型號(hào)，確定錘擊拉應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值為9MPa、總壓應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值為25MPa；根據(jù)《水運(yùn)工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》JTS151—2011，C80混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為35.9MPa、軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為2.22MPa。【問(wèn)題】1.高樁碼頭預(yù)制構(gòu)件多層堆放層數(shù)應(yīng)根據(jù)哪些參數(shù)和因素確定？2.驗(yàn)算本工程打樁應(yīng)力，并判斷其是否滿足沉樁過(guò)程中控制樁身裂損的要求。3.本工程沉樁控制應(yīng)包含哪些內(nèi)容？為保證岸坡穩(wěn)定，碼頭沉樁時(shí)應(yīng)采取哪些措施？【參考答案】1.高樁