碼頭接岸結構工程中土體變形監測方法

楊立爭 金廣龍

摘 要：以某接岸結構工程為背景，結合其地質資料，圍繞施工過程中的土體變形現象展開分析，通過制定具體的監測方案，其中涉及表層沉降、分層沉降以及深層土體位移等內容，對監測結果進行分析，從而得出影響碼頭接岸土體變形的因素，希望為相關單位提供參考。

關鍵詞：接岸結構 表層沉降 深層土體位移 監測

基于現場監測的方式，能夠確保施工有足夠的安全性，工程的順利施工需要得到諸多因素的支持，應當對承臺結構做以全面的了解，同時分析其與陸域吹填等環節的關系，確保在施工過程中承臺等各部分結構具有足夠的穩定性。在展開接岸結構施工時，全過程檢測應重點圍繞地基土地而展開，做好對數據的檢測工作，將加載速度控制在合理范圍內，從而為施工創設穩定的環境，確保工程整體質量。

1.工程概況

關于本文所探討的工程，其位于某山島的西側區域，在進行接岸結構設計時，采用的是斜頂板樁承臺的形式，在其后方存在大范圍的高拋填陸域，而前方區域則為現代化碼頭。整個接岸結構的寬度為23m，主要設計到樁承臺、簡支板等多個結構，通過填海造陸的方式可以進一步得到港區，但由于自然條件等因素的限制，將會給工程帶來約束性影響，整個工程的回填土高度普遍介于23～26m范圍內，因此無論是碼頭還是接岸結構，二者都需要選定為合適的形式。

關于減壓棱體的設置，其采用的是塊石的形式，需要使用到袋裝砂內棱體，應將其置于棱體內側的坡腳處，有必要設置一個倒濾層，其最佳位置為棱體與后方陸域吹填之間的區間，考慮到棱體下方存在大量的天然軟土，因此需要使用砂樁對其做以換填處理，達到提升穩固性的效果。

2.地質資料

關于本工程中的接岸結構，其標高介于-8.0～-11.0m范圍內，工程中展開了大量勘察工作，得到了相關的地質特性：見表1。

3.監測方案

以工程的結構型式為基礎，綜合考慮到地質特性等方面的因素，最終將監測斷面的數量設置為9個，在對每一個斷面進行分析時，需考慮到表層沉降、分層沉降以及深層土體位移這三大部分內容。

3.1觀測方法

在展開表層沉降分析工作時，應使用到三等水準測量技術，進一步得到閉合水準線路，此環節的測試精度應為±1mm。在進行分層沉降觀測時，需要得到在線數字化分層沉降儀的支持，應確定合適的設備放置區域，此環節的精度也為±1mm。最后，在進行深層土體位移檢測工作時，應遵循自下而上的原則而展開，要求精度達到±0.1mm/500mm標準。

3.2監測頻率

主要分為兩個階段，當處于施工加荷期時，頻率以2～3次/周為宜；當處于恒載區時，監測頻率可以適當減小，為1次/周。

4.監測成果及分析

以施工流程為參考，綜合考慮當前的實際情況，將工程劃分為三個階段而展開對監測數據的分析工作：第1階段，指的是正式觀測至板樁墻后減壓棱體拋石作業完成，此環節的時間為240d；此后進入第2階段，指的是減壓棱體完成直至后方陸域吹填工作進行到﹢5.0m，此環節的時間為210d；最后進入到第3階段，指的是持續進行性吹填直到﹢10.0m且完成了運砂加載預壓處理，此環節的時間為640d。

4.1表層沉降

當完成陸域施工后，得知原始泥面的總沉降量達到了790mm，其中以第一階段的占比最多，為478mm，經計算后得知比例為60.5%；余下的第2、3階段分別為199mm以及113mm，各自的占比分別為25.2%與14.3%。施工中出現了地基沉降現象，其主要集中在前300d。在展開后方陸域的吹填施工時，雖然所需要的時間相對較長，但這一過程并不會給土體沉降帶來直接的影響，相較于吹填與駁運砂這兩大環節而言，實際拋石施工速率明顯更快。

4.2分層沉降

受施工的持續性影響，致使上部土體出現了一定的沉降現象，其主要集中在第1階段，但對于下部土體而言，其出現沉降主要集中在第2、3這兩個階段。對測點所得到的數據進行分析得知，各點沉降變化并不明顯，與工程實際情況相符。伴隨著沉降的加大，發現土層的沉降量則表現出隨之減小的趨勢，這與附加應力的逐步衰減有著直接的關聯，總體來說土體壓縮現象較為明顯，這意味著在吹填過程中會形成較大的附加應力。從沉降速率的角度考慮，隨著測點埋設深度的增加，所產生的沉降速率則隨之減小。

4.3深層土體位移

對所得到的數據進行分析得知，深層土體出現了明顯的位移現象，其最大值達到了159.41mm，主要集中在標高-20.5m處，這與該區域的土質性質較差有較強的關聯，其為飽和軟塑樁淤泥。就所有施工環節而言，原始泥面下方的土體并沒有出現明顯的變化，若從位移量的角度進行分析，拋石過程中雖然產生有一定的位移量，但相比于吹填以及駁運而言明顯更小，以總位移量為參考，得知拋石環節的位移量只占到了該值的30%。

5.影響碼頭接岸土體變形的因素

本工程與陸地的距離達到了32km，為高度現代化的集裝箱港區，所在區域的自然施工條件較差，同時所需要的技術較為復雜，這在全世界范圍內都是較為罕見的特殊工程。對此，本文也做出了如下總結：

5.1復雜的外海島礁自然條件

（1）受潮流與島礁的雙重影響，所形成的流態較為復雜，加之島礁本身就具有高度的復雜性，因此會隨之加大碼頭的施工難度。

（2）施工中會受到SW向波浪的持續性影響，當處于極端高水位狀態時，此時施工難度再次加大。

（3）接岸部分與碼頭間存在較大的高差問題，泥面標高通常介于-16.0～-26.0m范圍內，區域內的地質條件復雜，存在較為明顯的軟土厚薄不均的問題，且多數區域的軟土層厚度較大，雖然也有一些力學性質較好的區域，但僅局限在-40～-60m之間；部分區段的覆蓋層較淺，同時基巖也出現了明顯的裸露問題。

（4）工程施工時會受到強烈的海風影響，頻繁出現寒流與臺風，而一年之中此類型極端天氣的持續時間將達到200d。

5.2較高的集裝箱碼頭使用要求

（1）工程主要滿足遠洋大型集裝箱船的停泊要求，對于一、二期工程而言所設置的停泊數量為9個，而三期工程所設置的泊位數量則為7個，項目運行后所帶來的吞吐量可以達到500萬TEU/a。

（2）在展開一、二期施工時，需使用到吊機設備，其下起重能力分別為65t、80t；在進行三期施工時，所使用到的吊具下起重能力為80t。

（3）對碼頭結構提出了使用年限要求，即需要達到50a。

5.3巨大的工程量以及緊迫的工期

本工程的工期較為緊張且工程量巨大，在此背景下，加之工程的復雜性較高，給所有人員都提出了更多的挑戰。

6.結束語

基于所提及的方法而展開施工，對所得到的監測成果展開分析，具體有：（1）施工監測工作至關重要，基于對數據的分析能夠完成對工藝的調整。（2）拋石階段出現了較為明顯的土體沉降問題，隨著深度的增加，所帶來的沉降量相對更小一些。（3）在后方吹填以及駁運過程中，出現了尤為明顯的深層土體位移現象，且主要發生在土質較差的區域。（4）監測數據雖然具有參考價值，但對于施工而言存在一定的滯后性問題，所以需要以分段分層的方式而展開施工，并設置間歇時間。

參考文獻：

[1]劉彥忠，侯偉.軟土地基上的高樁碼頭結構叉樁設計探討[J].港工技術，2018（05）：57-62.

[2]李明，蔣健.碼頭接岸結構工程中土體變形的監測與分析[J].工程質量，2015（08）：61-63.