泡沫混凝土在港口工程重力式擋墻的應用

丁友林 何 偉 支遠昊 方 舟

(重慶交通大學國家內河航道整治工程技術研究中心，重慶 4000742)1

(重慶交通大學水利水運工程教育部重點實驗室，重慶 400074)2

泡沫混凝土是一種將發泡劑通過發泡系統用機械方式充分發泡，并將其與水泥漿及其它外加劑均勻拌合后，通過發泡機內部的泵送系統進行現場澆筑、養護而成的一種含大量封閉氣孔的新型輕質建筑材料［1］。泡沫混凝土在一些西方發達國家發展較早并且較成熟，主要應用在海上石油平臺、公路吸聲屏障、建筑物墻體、港口擋土墻及補償地基沉降［2］目前國內將其應用于建筑結構的節能方面，但是由于泡沫混凝土的物理、力學特點，本文將對其應用于港口工程進行實例計算于對比。

1.重力式碼頭的設計內容

重力式碼頭是碼頭建筑物中分布最廣、使用較多的一種碼頭結構形式。其工作特點是依靠結構本身及其上填料的重力來保持自身的滑移穩定和傾覆穩定。由于自重力大，地基承受的壓力大，故重力式碼頭適用于較好的地基。在進行碼頭設計時需要對碼頭的穩定性進行驗算，主要包括:抗滲穩定性、抗滑穩定性、抗傾覆穩定性、抗浮穩定性、地基整體穩定性及地基沉降。其中抗滑穩定性、抗傾穩定性和基底應力最為重要。

2.泡沫混凝土應用于重力式碼頭的算例

2.1 碼頭基礎資料

二級陸域平臺擋土墻的原始尺寸為墻身高8m，上墻高3.2m，下墻高 4.8m，墻頂寬 1.55m，墻底寬 4.0m，臺寬2.21m，上墻底寬2.99m。由于泡沫混凝土的密度低于普通混凝土，所以要滿足設計要求需要增大擋墻截面尺寸，因此，在采用同種擋墻截面型式的基礎上，將截面尺寸放大1.4、1.8、2.2倍來驗算比較。擋墻土壓力計算時取墻臺最后緣的豎直線為假想墻背，土壓力采用朗肯土壓力理論計算。

(1)材料參數

墻后填土:上部分為回填開山土石，下部分為塊石填料開山土石容重:20KN.m3等效內摩擦角:32度塊石容重:18.5KN.m3等效內摩擦角:40度

(2)碼頭荷載

碼頭主要承受的荷載有:墻后土壓力、前沿堆載和后方堆場荷載、起重機荷載、流動機械荷載、人群荷載、水流力、船舶系纜力等，由于篇幅有限在此僅計算基床頂面抗滑穩定性、前墻趾抗傾覆穩定性、基底應力。

2.2 計算結果與比較

對采用普通混凝土的擋土墻進行驗算得到的結果見表1:對采用泡沫混凝土的擋土墻進行驗算得到的結果見表2:

表1 普通混凝土驗算結果

表2 泡沫混凝土驗算結果

首先，由表1、表2中的基床頂面抗滑穩定性驗算結果可以看出:泡沫混凝的抗滑力小于混凝土，這是由于泡沫混凝土是一種輕型建筑材料，密度小。

其次，對于前墻趾抗傾覆穩定性，除了采用原始尺寸的泡沫混凝土擋土墻不滿足抗傾覆要求外，其他截面尺寸的擋土墻均能滿足抗傾要求，同樣與表1中的普通混凝土的抗傾覆力矩值相比較小。

最后，對比兩種不同混凝土擋土墻的基底應力，泡沫混凝土擋土墻的基底應力均比普通混凝土擋土墻基底應力小很多。這是由于泡沫混凝土的密度小，自重應力也小，從而導致基底應力小。

3.結論

采用泡沫混凝土作為重力式擋墻的材料，不僅能夠滿足基床頂面抗滑穩定要求，而且能夠滿足對擋墻前趾的抗傾覆穩定要求，同時泡沫混凝土的擋土墻基底應力更小，對于地基承載力較小的地基，尺寸較大的擋土墻具有較好的應用性。

［1］郭向勇，郭建立.泡沫混凝土性能研究進展［J］.研究探索，2013，4(31):17－23.

［2］魏文慧.泡沫混凝土的分析與應用［J］.混凝土，2013，(2):136－142.