方塊碼頭施工過(guò)程中的后傾因素分析及其施工控制

【摘 要】 在重力式碼頭的各種形式中，方塊碼頭由于具有施工進(jìn)度快，材料簡(jiǎn)單易得，適應(yīng)碼頭發(fā)展趨勢(shì)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于當(dāng)前的碼頭建設(shè)工程中。然而，方塊碼頭也存在著后傾等一些較常見的問(wèn)題，必須引起相關(guān)技術(shù)工作者充分的重視。實(shí)踐中，應(yīng)認(rèn)真研究發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題的原因，并對(duì)施工過(guò)程中各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，確保工程質(zhì)量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】 方塊碼頭 重力式碼頭 后傾因素 施工技術(shù)

1 概述

作為一種靠自身重量來(lái)承受上部荷載及后方土壓力的建筑，重力式碼頭可按其結(jié)構(gòu)分為方塊碼頭、空心方塊碼頭、沉箱碼頭、以及扶壁碼頭等幾種形式，多用于軟弱土層較薄，且持力層頂面較高的地質(zhì)環(huán)境中。隨著近年來(lái)我國(guó)水運(yùn)事業(yè)的發(fā)展，激烈的港口競(jìng)爭(zhēng)與船舶大型化的發(fā)展潮流使重力式碼頭的建設(shè)呈現(xiàn)出大型化和深水化的趨勢(shì)，對(duì)碼頭建設(shè)的規(guī)范和要求也在不斷提高。在重力式碼頭的各種形式中，方塊碼頭由于具有施工進(jìn)度快，材料簡(jiǎn)單易得，能夠承受較大的集中荷載，對(duì)碼頭地面超載及裝卸工藝變化的適應(yīng)性較高等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于當(dāng)前的碼頭建設(shè)工程中，并取得了穩(wěn)定、耐久、抗凍等可喜的工程效果。然而，從工程實(shí)踐可以看出，方塊碼頭也存在著后傾等一些較常見的問(wèn)題，影響了其工程質(zhì)量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此，如何加強(qiáng)方塊碼頭施工過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制措施，確保碼頭的安全性、穩(wěn)定性、及其使用功能，就成為了相關(guān)技術(shù)工作者必須解決的問(wèn)題。

2 方塊碼頭施工過(guò)程中的后傾因素分析

方塊碼頭的后傾問(wèn)題，通常是由于為承載來(lái)自碼頭后方巨大的土壓力，而在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中將其重心偏向后延而產(chǎn)生的。為滿足碼頭的抗前傾要求，設(shè)計(jì)中往往會(huì)出現(xiàn)斷面重心過(guò)于靠后的情況，如果在有波浪或考慮邊載的條件下，更可能出現(xiàn)后踵應(yīng)力遠(yuǎn)大于前趾應(yīng)力的問(wèn)題。而在施工過(guò)程中，由于工藝條件、工程要求、自然環(huán)境等客觀因素的影響，也常使方塊的荷載無(wú)法整體、均勻地加載在基床上，如從工藝流程上講，墻后回填要晚于方塊的安裝，所以重力與土壓力的增長(zhǎng)，穩(wěn)定力矩和傾覆力矩的增長(zhǎng)都必然存在著不同步和不平衡的問(wèn)題，而當(dāng)方塊已安裝至卸荷板，墻后棱體卻未拋填這種極端情況出現(xiàn)時(shí)，后踵應(yīng)力與前趾應(yīng)力的差值就更為明顯，在可壓縮地基上完全有可能發(fā)生后傾。由于地基處理階段通常僅針對(duì)墻身而未處理基槽邊坡及其后方部位，因此采取陸上集中回填方式時(shí)，若一次回填的高度較大且未對(duì)回填順序及速率予以嚴(yán)格控制，則往往會(huì)發(fā)生地基失穩(wěn)、后踵附加沉降等問(wèn)題。此外，后踵部分基床夯實(shí)不當(dāng)或出現(xiàn)基槽回淤等施工缺陷也是導(dǎo)致方塊碼頭出現(xiàn)后傾的原因之一。因此，施工中必須采取有針對(duì)性的工藝方案，降低地基對(duì)荷載偏心的敏感性。

3 提高方塊碼頭施工質(zhì)量的具體控制措施

方塊碼頭施工的一般流程包括：基床施工—方塊的預(yù)制、出運(yùn)裝船、安裝—減壓棱體與倒濾層施工—上部結(jié)構(gòu)施工。

3.1 基床施工階段應(yīng)注意的問(wèn)題

基床的處理是方塊碼頭施工的基礎(chǔ)，盡可能減少可壓縮地基對(duì)施工造成的影響，是防治后傾的關(guān)鍵。該階段的施工主要包括基槽挖泥、拋石、夯實(shí)、以及整平等作業(yè)內(nèi)容。

首先，對(duì)于開挖深度較大的情況，應(yīng)根據(jù)設(shè)備能力和土質(zhì)條件確立分層開挖方案；對(duì)于基槽較長(zhǎng)的情況，則應(yīng)根據(jù)具體環(huán)境、設(shè)備情況，結(jié)合工期要求制定分段開挖方案。確保開挖質(zhì)量的關(guān)鍵控制點(diǎn)是準(zhǔn)確定位和減少回淤。遠(yuǎn)離海岸的挖泥可用RTK-GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)定位；近岸挖泥可用常規(guī)測(cè)量加對(duì)標(biāo)的方法定位。開挖時(shí)應(yīng)注意：開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，要對(duì)土質(zhì)進(jìn)行核對(duì)；爆破炸礁開挖的巖石基槽最淺點(diǎn)的基床厚度應(yīng)≥0.5m；每段基槽開挖后應(yīng)及時(shí)拋填基床，以免回淤。

應(yīng)根據(jù)海況及基床的具體情況優(yōu)選定位船，并認(rèn)真進(jìn)行水下斷面測(cè)量，以保證拋石效果。拋石過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)基槽尺寸發(fā)生變化必須停止拋石并及時(shí)處理；拋石基床的頂高不超過(guò)既定高程且應(yīng)≥既定高程-0.5m，頂寬則應(yīng)≥設(shè)計(jì)寬度；對(duì)有回淤的港區(qū)應(yīng)有防淤措施。當(dāng)基槽底有含水率>150%、厚度>0.3m的回淤沉積物時(shí)，需進(jìn)行清淤；厚度>2m錘夯的基床要分層拋填；大規(guī)模拋石前要作典型試驗(yàn)施工，以確定水流、風(fēng)浪、水位等對(duì)拋石位置的影響。

夯實(shí)作業(yè)分為爆夯與錘夯兩種形式，選用哪一種形式，須根據(jù)基床周邊環(huán)境及其厚度、面積而定。以錘夯作業(yè)為例，要使施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，首先應(yīng)根據(jù)海況及工程要求選擇錘夯設(shè)備。工程中可采用縱橫方向相鄰夯點(diǎn)均接壓半夯的方式，分初、復(fù)夯各一遍，每遍4夯次，共8夯次，使基床整體密實(shí)而均勻，避免出現(xiàn)漏夯等問(wèn)題。施工中，應(yīng)對(duì)厚度>2m的基床實(shí)施分層分段作業(yè)；夯實(shí)范圍按方塊底面各邊加寬1m，分層夯實(shí)時(shí)要根據(jù)分層處的應(yīng)力擴(kuò)散線各邊加寬1m；夯實(shí)后補(bǔ)拋面積>方塊底面積的1/3，或連續(xù)面積>30m3且厚度普遍>0.5m時(shí)，需進(jìn)行補(bǔ)夯。

整平工作可以分為人工整平和機(jī)械整平兩種形式，目前基于GPS定位技術(shù)的機(jī)械整平因其不受距離限制、操作簡(jiǎn)單、速度快等優(yōu)點(diǎn)在工程中的應(yīng)用越來(lái)越普遍，其具體流程包括整平船就位—安裝墊塊—安裝導(dǎo)軌—粗平—細(xì)平—極細(xì)平—拆除導(dǎo)軌。該階段中，應(yīng)對(duì)基床的平面位置、高程等進(jìn)行嚴(yán)格控制，整平結(jié)束后，還應(yīng)依據(jù)相關(guān)規(guī)定對(duì)基床頂面坡度、標(biāo)高允許誤差等進(jìn)行驗(yàn)收，合格后方可進(jìn)入下一工序。

3.2 方塊的預(yù)制與安裝

預(yù)制時(shí)，由于塊側(cè)模周轉(zhuǎn)次數(shù)很多，故必須要有足夠的剛度富余；若方塊屬于大體積混凝土?xí)r，除遵照大體積混凝土有關(guān)規(guī)定外，還可通過(guò)加入大塊石等方法在降低成本的同時(shí)減少混凝土水化熱可能導(dǎo)致的裂縫等問(wèn)題，提高方塊預(yù)制質(zhì)量。

安裝前，須先檢查方塊是否存在破損、基床是否出現(xiàn)回淤等，確定沒(méi)有問(wèn)題后，安裝應(yīng)以階梯形推進(jìn)并分層、分段進(jìn)行，從第二層開始，安裝均須設(shè)基準(zhǔn)線對(duì)方塊位置進(jìn)行控制；底層方塊和安裝后不露出水面的方塊，安裝后要復(fù)核位置和高程；除沉降縫外方塊安裝不能出現(xiàn)通縫；此外，還必須對(duì)方塊的累積誤差進(jìn)行有效的控制。

3.3 減壓棱體與倒濾層的施工要點(diǎn)

棱體施工時(shí)后方陸域沿未形成，故只能由水上拋石；倒濾層位于減壓棱體與后方回填料之間，一般由二片石、碎石、土工布組成。一旦倒濾層出現(xiàn)漏洞或不連續(xù)，后方回填料將會(huì)從石頭縫中流失，造成碼頭后方地面沉降碼頭前沿港池淤積，嚴(yán)重影響碼頭的使用。棱體形成后，鋪填倒濾層，倒濾層鋪設(shè)后應(yīng)保護(hù)好，并及時(shí)回填后方陸域，復(fù)蓋倒濾層。

3.4 上部結(jié)構(gòu)施工

上部結(jié)構(gòu)主要包括胸墻、系船柱、靠船構(gòu)件等。施工中，應(yīng)在頂層方塊上預(yù)留安裝胸墻模板的預(yù)埋件；胸墻底部處于水位變動(dòng)區(qū)，為保證混凝土質(zhì)量，應(yīng)選好澆筑時(shí)機(jī)，在退潮至胸墻剛露出水面時(shí)開始，以免新澆混凝土被海水過(guò)早浸泡。

4 結(jié)語(yǔ)

后傾問(wèn)題可能導(dǎo)致方塊碼頭混凝土的位移和開裂，甚至引起其整體結(jié)構(gòu)的安全問(wèn)題，不利于工程穩(wěn)定性的提高和碼頭使用壽命的延長(zhǎng)，因此，實(shí)踐中，應(yīng)首先對(duì)可能導(dǎo)致方塊碼頭產(chǎn)生后傾的原因進(jìn)行全面分析，針對(duì)這些因素進(jìn)行相應(yīng)的施工質(zhì)量控制，有效地預(yù)防碼頭后傾問(wèn)題的產(chǎn)生。

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