泡沫混凝土在港口工程重力式擋墻的應(yīng)用

丁友林 何 偉 支遠(yuǎn)昊 方 舟

(重慶交通大學(xué)國(guó)家內(nèi)河航道整治工程技術(shù)研究中心，重慶 4000742)1

(重慶交通大學(xué)水利水運(yùn)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400074)2

泡沫混凝土是一種將發(fā)泡劑通過(guò)發(fā)泡系統(tǒng)用機(jī)械方式充分發(fā)泡，并將其與水泥漿及其它外加劑均勻拌合后，通過(guò)發(fā)泡機(jī)內(nèi)部的泵送系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑、養(yǎng)護(hù)而成的一種含大量封閉氣孔的新型輕質(zhì)建筑材料［1］。泡沫混凝土在一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展較早并且較成熟，主要應(yīng)用在海上石油平臺(tái)、公路吸聲屏障、建筑物墻體、港口擋土墻及補(bǔ)償?shù)鼗两担?］目前國(guó)內(nèi)將其應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的節(jié)能方面，但是由于泡沫混凝土的物理、力學(xué)特點(diǎn)，本文將對(duì)其應(yīng)用于港口工程進(jìn)行實(shí)例計(jì)算于對(duì)比。

1.重力式碼頭的設(shè)計(jì)內(nèi)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(jié)構(gòu)形式。其工作特點(diǎn)是依靠結(jié)構(gòu)本身及其上填料的重力來(lái)保持自身的滑移穩(wěn)定和傾覆穩(wěn)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(jìn)行碼頭設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)碼頭的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，主要包括:抗?jié)B穩(wěn)定性、抗滑穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性、抗浮穩(wěn)定性、地基整體穩(wěn)定性及地基沉降。其中抗滑穩(wěn)定性、抗傾穩(wěn)定性和基底應(yīng)力最為重要。

2.泡沫混凝土應(yīng)用于重力式碼頭的算例

2.1 碼頭基礎(chǔ)資料

二級(jí)陸域平臺(tái)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(tái)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(shè)計(jì)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(chǔ)上，將截面尺寸放大1.4、1.8、2.2倍來(lái)驗(yàn)算比較。擋墻土壓力計(jì)算時(shí)取墻臺(tái)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(jì)算。

(1)材料參數(shù)

墻后填土:上部分為回填開(kāi)山土石，下部分為塊石填料開(kāi)山土石容重:20KN.m3等效內(nèi)摩擦角:32度塊石容重:18.5KN.m3等效內(nèi)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(chǎng)荷載、起重機(jī)荷載、流動(dòng)機(jī)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(jì)算基床頂面抗滑穩(wěn)定性、前墻趾抗傾覆穩(wěn)定性、基底應(yīng)力。

2.2 計(jì)算結(jié)果與比較

對(duì)采用普通混凝土的擋土墻進(jìn)行驗(yàn)算得到的結(jié)果見(jiàn)表1:對(duì)采用泡沫混凝土的擋土墻進(jìn)行驗(yàn)算得到的結(jié)果見(jiàn)表2:

表1 普通混凝土驗(yàn)算結(jié)果

表2 泡沫混凝土驗(yàn)算結(jié)果

首先，由表1、表2中的基床頂面抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)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(duì)于前墻趾抗傾覆穩(wěn)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(duì)比兩種不同混凝土擋土墻的基底應(yīng)力，泡沫混凝土擋土墻的基底應(yīng)力均比普通混凝土擋土墻基底應(yīng)力小很多。這是由于泡沫混凝土的密度小，自重應(yīng)力也小，從而導(dǎo)致基底應(yīng)力小。

3.結(jié)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(wěn)定要求，而且能夠滿足對(duì)擋墻前趾的抗傾覆穩(wěn)定要求，同時(shí)泡沫混凝土的擋土墻基底應(yīng)力更小，對(duì)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(yīng)用性。

［1］郭向勇，郭建立.泡沫混凝土性能研究進(jìn)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(yīng)用［J］.混凝土，2013，(2):136－142.