港口工程施工中重力式墩碼頭的應用

翁同和

摘 要：文章以某港口工程為例，主要對重力式墩碼頭在港口工程施工中出現(xiàn)的墩臺壓頂方塊開裂、面層混凝土開裂、基礎(chǔ)沉降等問題進行分析，同時針對這些問題研究了解決措施，以保障港口工程的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：港口工程 重力式墩碼頭 壓頂方塊

在航運事業(yè)中，港口工程發(fā)揮著重要作用，能實現(xiàn)對貨物的傳播停靠以及儲存中轉(zhuǎn)。在港口工程中，碼頭占據(jù)著關(guān)鍵性地位，不僅具備停靠大小船舶的功能，還具備卸裝各類貨物的功能。若碼頭缺乏良好的穩(wěn)定性，極易引發(fā)各類安全隱患。重力式墩碼頭具有良好的穩(wěn)定性，對諸多種類的地質(zhì)條件均具有較強的適應性。在港口工程施工中，對重力式墩碼頭進行應用，要解決各類干擾問題，有效保障其應用效果。

1.重力式墩碼頭概述

重力式墩碼頭具有堅固耐用的結(jié)構(gòu)和良好的抗凍性，能實現(xiàn)對較大載荷的有效承受，對于集中載荷、碼頭地面超載以及裝卸工藝變化具有較強的適應性，且施工方式簡單，耗費的維修費用相對較少。重力式墩碼頭的組成部分主要包括胸墻、墻身以及拋石基床等。重力式墩碼頭主要有如下兩種結(jié)構(gòu)形式：（1）方塊結(jié)構(gòu)。通常對預制混凝土方塊或異形體塊進行采用。（2）沉箱結(jié)構(gòu)。沉箱結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)為巨型鋼筋混凝土空角，借助橫縱隔墻在箱內(nèi)隔成若干艙格。通常，在預制場對沉箱進行預制，借助駁船將沉箱拖至施工現(xiàn)場，準確定位后，通過灌水壓載法將沉箱在基床上沉放，再借助塊石和砂對沉箱進行填充。

2.相關(guān)工程案例

某港口工程施工對重力式墩碼頭進行應用。該碼頭所在區(qū)域地基缺乏良好的整體穩(wěn)定性，且?guī)r面缺乏均勻標高，深受湍急的水流和巨大的潮差影響，加上海水的沖刷作用，河床缺乏良好的穩(wěn)定性。在實際施工中，在換填的拋石基床上進行建設(shè)，并與水文地質(zhì)狀況和風浪因素相結(jié)合，沉箱實現(xiàn)對基礎(chǔ)的下沉。施工材料主要包括鋼筋混凝土、塊石、混凝土以及砂等，沉箱采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的圓型設(shè)計，其外徑為7.5m，其內(nèi)徑為6.8m，其壁厚為0.35m，其總高度為14m。

3.重力式墩碼頭在港口工程施工中的應用問題

3.1墩臺壓頂方塊開裂

重力式墩碼頭在港口工程施工中的實際運用，需采用沉箱墩臺重力式結(jié)構(gòu)，為防止發(fā)生安全隱患，墩臺均需對壓頂方塊進行配備。在各類因素影響下，少數(shù)壓頂方塊產(chǎn)生開裂，對重力式墩碼頭的施工質(zhì)量以及施工安全造成不良影響。對此，要深入考察壓頂方塊的具體情況，對其開裂原因進行科學的有限元分析。

（1）有限元模型驗證。對ANSYS進行擇取，實施整體建模，借助現(xiàn)場調(diào)查獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，對構(gòu)建的相應邊界條件實施科學模擬，判斷下方存在的砂漿墊層是否被海浪所掏空而誘發(fā)壓頂方塊產(chǎn)生開裂。

（2）模型參數(shù)。該工程選用C30混凝土對壓頂方塊進行施工，其模型參數(shù)如表1所示。

（3）模型分析。實際調(diào)查顯示，壓頂方塊為素混凝土塊體。具體模型對彈性solid45單元進行選用實施模擬，獲取具體模型。在分析過程中，參考墊層處于完好狀態(tài)時相應的受力云圖。根據(jù)相應結(jié)果可知，墊層在完整狀態(tài)下，構(gòu)件具有較小的拉應力數(shù)值，為0.48MPa，相對于極限值（2MPa）較小。此時，壓頂方塊不會出現(xiàn)裂縫。在海浪影響下，墊層呈現(xiàn)出掏空狀態(tài)。此時，應力分布變化較為明顯，部分區(qū)域相應的拉應力較大，其最大值可達到2.75MPa，與極限值相比，明顯較高，此時，壓頂方塊極易產(chǎn)生裂縫。

綜上所述，壓頂方塊相應的墊層被海浪掏空，導致應力分布出現(xiàn)明顯變化，部分區(qū)域存在過大應力，明顯大于極限值，極易引發(fā)壓頂方塊產(chǎn)生開裂，對碼頭安全造成不良影響。

3.2預制沉箱質(zhì)量問題

案例工程施工對圓沉箱墩進行采用，其施工方式為預制沉箱。在施工具體過程中，若預制沉箱發(fā)生質(zhì)量問題，將從整體上對重力式墩碼頭的施工安全以及穩(wěn)定性造成不良影響。因此，要重視預制沉箱相應的質(zhì)量問題。預制沉箱相應的質(zhì)量問題存在于施工工藝的各項流程中：（1）模板工程。在模板工程實際施工中，若模板相應的拼接縫缺乏嚴密性，將引發(fā)漏漿問題，對模板工程相應的整體性能造成嚴重不良影響。若預制沉箱相應模板表面存在各類雜物，在拆模過程中，會導致預制沉箱出現(xiàn)缺陷。預制沉箱通常使用大量的混凝土，若預制沉箱相應的模板缺乏良好的剛度，將引發(fā)跑模。對此，要嚴格控制預制沉箱的實際剛度。（2）鋼筋工程。鋼筋對于預制沉箱的整體性能具有決定性的影響。對鋼筋進行綁扎，也極易出現(xiàn)質(zhì)量問題。若鋼筋本身存在各類質(zhì)量問題，將對鋼筋工程施工的實際效果造成不良影響。在鋼筋施工過程中，要對鋼筋質(zhì)量實施抽樣檢測，有效保障鋼筋質(zhì)量符合相關(guān)要求。另外，若沉箱施工對分層預制法進行采用，要深入考察工程施工的具體要求，分段對鋼筋進行綁扎。（3）混凝土工程。在沉箱施工中，混凝土占據(jù)著重要地位，若混凝土存在質(zhì)量問題，將對沉箱施工質(zhì)量造成嚴重的不良影響。對此，要全面對混凝土實施嚴格的質(zhì)量檢測，對混凝土配合比進行多次試驗，有效保障混凝土實際配合比滿足相關(guān)設(shè)計需求。要嚴格遵循相關(guān)規(guī)范的具體要求，對混凝土進行澆筑，并有效實施分層澆筑，避免對混凝土進行過度振搗。

3.3面層混凝土開裂

重力式墩碼頭相應的面層極易出現(xiàn)混凝土開裂，會對重力式墩碼頭實際應用造成嚴重的不良影響。若面層混凝土出現(xiàn)開裂，將嚴重影響面層的美觀性和質(zhì)量安全。面層底部相應的強弱約束差異、約束突變相應區(qū)域極易出現(xiàn)應力集中，面層混凝土結(jié)構(gòu)存在的溫度應力變化與波浪間的聯(lián)系較為明顯，若實際應力對極限值超出，將引發(fā)混凝土裂縫。對于面層混凝土出現(xiàn)開裂的問題，可采取如下措施實施有效控制：（1）對混凝土進行優(yōu)化配置。對混凝土中膠凝材料的實際用量和粉煤灰的具體比例進行控制，對混凝土收縮進行有效降低，實現(xiàn)對面層裂縫的有效減少。（2）對混凝土澆筑進行控制。對混凝土配合比進行優(yōu)化后，要對混凝土澆筑的具體時間進行控制，實現(xiàn)對面層裂縫的有效遏制。對面層混凝土實際澆筑長度進行降低，將其長度控制為6.25m，將應力點實際時間有效推遲為150h。強化保溫養(yǎng)護，對面層開裂進行有效控制，進而有效保障重力式墩碼頭的施工質(zhì)量。

3.4基礎(chǔ)沉降

重力式墩碼頭極易發(fā)生基礎(chǔ)沉降，會對其使用功能以及施工安全造成嚴重的不良影響。若基礎(chǔ)土質(zhì)存在質(zhì)量問題，難以對碼頭荷載進行有效承受，將引發(fā)基礎(chǔ)沉降。若開挖土質(zhì)難以滿足相關(guān)設(shè)計要求，或者存在嚴重的回淤、未能嚴格遵循相關(guān)規(guī)定實施清淤，將嚴重影響基礎(chǔ)具備的穩(wěn)定性。若重力式墩碼頭存在基礎(chǔ)變形，要有效開展相應的變形觀測。在檢測實際過程中，要將鋼筋條作為主要的觀測物品。構(gòu)建深度>1m的基坑，對C25混凝土進行澆筑，并對鋼筋條進行埋設(shè)，據(jù)此對重力式墩碼頭實施沉降位移監(jiān)測。在重力式墩碼頭具體施工過程中，要在基床拋填前，開展有效的回淤檢測，確保良好的清淤效果。對基礎(chǔ)沉降量進行合理預留，并遵循質(zhì)量評定的相關(guān)指標，對沉降量進行驗收。在案例工程中，其沉降量預留為5cm。在沉降位移以及沉降變形影響下，極易產(chǎn)生積水，對重力式墩碼頭的使用功能造成嚴重的不良影響。對此，可對面層實施鋪砌施工，等到沉降以及位移相對穩(wěn)定之后，對面層進行拆除，并對大板進行澆筑。

4.結(jié)束語

綜上所述，重力式墩碼頭在港口工程施工中的應用問題主要包括墩臺壓頂方塊開裂、預制沉箱質(zhì)量問題、面層混凝土開裂以及基礎(chǔ)沉降等。針對各類應用問題，要采取具有較強針對性的措施加以解決，有效保障重力式墩碼頭具有良好的使用功能，并增強其穩(wěn)定性，降低各類施工安全隱患。

參考文獻：

[1]吉增光.重力式墩碼頭在港口工程中的應用問題解析[J].中國水運（下半月），2018（02）： 149-150.

[2]黃小峰.重力式墩碼頭在港口工程中的應用問題[J].水運工程，1983（11）：19-20.

[3]董言文，李兆坤，韓剛.港口重力式碼頭施工技術(shù)要點分析[J].工程經(jīng)濟，2014（12）：49-52.