瀉湖區重力式碼頭深基礎施工技術及應用

張恬 李楊春

摘 要：文章以科特迪瓦阿比讓港口擴建工程為例，針對碼頭基礎地質條件復雜、存在埋深較深的軟弱地基問題，采用了挖除軟弱地基和換填中粗砂振沖密實的施工工藝，對碼頭深基礎施工進行了詳細的探討，最終節約了項目成本，并取得了良好的施工效果。

關鍵詞：重力式碼頭 深基礎 港口工程

1.項目背景

科特迪瓦阿比讓港口擴建項目集裝箱碼頭為重力式沉箱結構，含3個泊位，碼頭岸線長1250m，結構設計水深-18.5m，碼頭面高程為+3.5m。碼頭施工現場位于瀉湖內，最大潮差約為0.8m，水流流速小，波浪、潮差對現場施工影響小。

碼頭區地質環境復雜，地層在深度方向上軟硬相間，在平面方向上強弱混雜，土層呈明顯的不均勻分布，土層從上至下依次為淤泥、細砂-粗砂，粘土，局部夾雜腐木層，且埋深較深。部分土層經計算不能滿足設計承載力的要求，通過方案比選，對碼頭基礎采用深開挖基槽、換填中粗砂及振沖密實的處理方式。經計算，碼頭基槽地基處理需換填砂29萬m3，振沖密實12.8萬m3。換填砂底標高為-27.5～-39m，頂標高-24.5m，換填厚度3～14.5m，拋石厚度6m。振沖密實處理底標高為-20.0～-44.0m，厚度4.5～9m。項目平面效果圖見圖1。

2.碼頭深基礎施工工藝流程

重力式碼頭沉箱結構對碼頭基礎要求較高，本項目碼頭基礎復雜，通常類似地質條件采用挖除軟弱地基和換填大厚度拋石基床、或采用碎石樁等工藝實施。本項目采用挖除軟弱地基和換填中粗砂振沖密實的施工工藝，該工藝施工技術難點在于軟弱土層埋藏過深，對施工機械要求較高，必須嚴格控制換填材料的級配、密實的方法及效果，以確保換填基礎的承載力及穩定性都能滿足結構要求。

因業主運營原因，碼頭施工順序由北往南，碼頭基礎部分按照先施工換填深度大、后施工換填深度小的原則進行。碼頭基礎典型施工工藝流程如下：表層淤泥清淤→基槽開挖→基槽清淤→基槽回填→振沖密實→試驗檢測→基床拋石夯實→基床平整→沉箱安裝→監測及控制。結合現場實際地質勘察情況，不同區域的施工略有差異，如開挖換填深度等。

3.施工技術

3.1表層清淤及基槽開挖

本項目碼頭區海床表層存在2～4m厚的淤泥，基槽開挖需嚴格控制回淤，避免影響換填砂質量?；矍逵俨扇∠韧鈬笾胁康捻樞蜻M行，然后進行基槽開挖。

基槽開挖采用分段、分層開挖與分段回填的施工工藝。盡量縮短最后一層開挖時間，從而縮短槽底暴露時間，開挖后及時驗收基槽斷面，及時進行回填砂，避免或減小基槽回淤。同時，為避免和降低回淤影響，還需合理布置陸域吹填出水口位置。

3.2基槽清淤

回淤厚度是指重度>12.6kN/ m3的回淤沉積物（包括淤泥質土、淤泥、流泥），本項目換填砂基槽底回淤厚度按≤10cm控制。當基槽開挖完成后，如基槽底出現超出標準的回淤，必須進行回淤物清除后再回填砂，本項目采用射吸式抽砂船和空氣吸泥裝置進行清淤。

3.3基槽回填

本項目換填砂質量控制要求為含泥量≤5%的中粗砂，計算方量29萬m3，考慮一定量富余。對砂的質量采取進行事先檢驗和過程抽檢的形式進行質量控制?；靥钌安扇∫淮涡曰靥?、一次性振沖的工藝進行，回填時考慮潮位影響，以及5%的沉降預留量。

3.4振沖密實

回填砂密實采用振沖密實的處理方式，主要施工工藝如下：點位布設→安裝船載定位架→工作船拋錨定位→振沖器吊直→進入定位槽口→振沖器下放至振沖砂頂面→檢查振點位置→下沉并啟動振沖器→下插振沖器至振沖底高程→留振→分段提升振沖器，分段留振，直至拔出砂面→移動振沖器至下一振沖點位。

通過試驗段施工經驗，本項目基床振沖密實采用100kW振沖器，2.5m間距，上提間距0.5m，留振時間30s，或采用75kW振沖器2m間距，或132kW振沖器3m間距，振沖點按等邊三角形布置。振沖密實施工采用在船舶定位和定位架進行輔助施工，船機移位及振沖點定位示意圖見圖2。振沖過程中需注意潮差影響，以及密實電流的觀測。

3.5試驗檢測

振沖密實后，需及時進行基礎試驗檢測后方能進行下一步工序，計算分析換填砂層振沖后的實際沉降量，該沉降量在換填砂面上進行預留，并累積到拋石基床頂面。檢測點采用必選點（自檢）和隨機選點（抽檢）的方法確定，必選點設置在沉箱的角點附近，每組角點檢測1個點。隨機點設置在沉箱外輪廓線內，2個沉箱范圍取1個。

3.6基床拋石夯實

基床拋石采取分段施工，拋石前需檢測拋石基床底是否出現回淤，如超出規范要求，需清淤合格后再進行基床拋石施工。本項目基床拋石采取駁船運輸，水上定位拋石的工藝，拋石遵循“寧低勿高”的原則，分層拋填，分層夯實，夯擊能按150kJ/m2控制。及時總結試夯段的夯擊遍數、夯錘落距、夯沉量等技術參數，并在實施過程中結合項目情況進行適度調整。

3.7基床整平

本項目基床整平采用人工整平的方式完成，主要工藝流程如下：整平船對標就位→潛水員下水→測量定位→下放砼墊塊→放導軌下水→水下潛水員將整平導軌安放在砼墊塊上，并用水準儀控制軌面高程→投放二片石→潛水員粗平→復測軌面高程→投入碎石→刮平→驗收?；舱竭^程中需注意倒坡和預沉降量的設置。在有條件的區域或項目，還可采取機械整平的施工工藝。

3.8監測及控制

每個沉箱安裝后均進行沉降位移觀測，分沉箱安裝完成、箱內回填砂完成、胸墻澆筑和完工驗收幾個階段進行觀測。每個荷載工況完成時馬上進行初始值的測量，前7d每天觀測1次，7d后每周觀測一次，直至沉降基本穩定或荷載工況變化前。如果發現已安裝沉箱沉降不穩定，需采取一定的控制和補救措施，如調整基床頂高程、延遲胸墻澆筑、超載預壓、胸墻預留后澆層等。

4.結束語

綜上所述，重力式碼頭沉箱結構施工在國內已十分成熟，但在地質條件相對較差的瀉湖區域實施相對較少，尤其是在國際上先例更少，碼頭深基礎施工是本項目的重大技術難點之一。通常類似區域采用挖除軟弱地基和換填大厚度拋石基床的方式進行實施，本項目較好地解決碼頭深基礎軟弱地基問題，最終采用了重力式沉箱結構，對項目成本控制起到了較好效果，也較好地控制了技術風險，同時也為類似深埋軟弱地質條件下大型沉箱結構碼頭深基礎設計和施工提供了較好的經驗。

參考文獻：

[1]JGJ 79-2012，建筑地基處理技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2013.

[2]莫文賀，夏林，周勇.漢班托塔海港利用瀉湖建港技術創新實踐[J].水運工程，2013（09）：60-63+78.

[3]宋鋼賢.振沖擠密法在深層回填砂地基處理中的改進應用研究[J].珠江水運，2014（11）：86-88.