重力式碼頭基床夯實對碼頭沉降位移變化的影響

任一飛，曹海岳，高平原（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

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重力式碼頭基床夯實對碼頭沉降位移變化的影響

任一飛，曹海岳，高平原
（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

摘要：以三個重力式碼頭為例，通過其施工過程及竣工后的沉降位移觀測記錄，分析碼頭基床采用重錘夯實或爆炸夯實對碼頭沉降位移變化的影響，并提出建議。

關鍵詞：重力式碼頭；塊石基床；重錘夯實；爆炸夯實

引 言

沉降位移變化是重力式碼頭質量控制的重點，如果基礎施工質量控制不好，造成沉降、位移過大，或不均勻，會嚴重影響碼頭的使用功能，甚至危害碼頭整體穩定和安全，導致碼頭滑移塌方，而如何減少碼頭的沉降位移變化也一直是重力式碼頭質量通病治理的重要課題。

重力式碼頭基床夯實處理一般分為重錘夯實和爆炸夯實兩種。其中重錘夯實為基床采取分層拋石并在每層拋石后利用重錘進行夯實；爆炸夯實為基床拋石后在頂面敷設炸藥，利用炸藥爆炸后的沖擊對基床進行夯實。為了分析沉降位移變化，我們選取了基床重錘夯實的方塊碼頭基床爆炸夯實的方塊碼頭及沉箱碼頭進行沉降位移觀測統計并加以分析總結。

1 工程示例的選取

本文共計選取三個單位工程，分別為營口港仙人島港區成品油碼頭工程（順岸實心方塊碼頭，基床采用重錘夯實）、營口港仙人島港區多用途泊位工程（順岸實心方塊碼頭，基床采用爆炸夯實）、營口港仙人島港區通用泊位工程（順岸沉箱碼頭，基床采用爆炸夯實）。三個工程均位于營口港仙人島港區，基礎為中粗砂層，碼頭頂面高程為5.5 m，碼頭前沿底高程為-15.5 m，基床厚度為4.0 m，基床拋石采用10～100 kg塊石，預留10 cm沉降量，第一年進行基礎、墻身施工，第二年進行上部結構施工，施工條件相同。

2 基床夯實方法及原理

重錘夯實：由方駁吊機組將底面直徑1.5 m，重6.5 t的圓盤夯錘提升4.5 m后，自由下落，基床夯實采用十二夯次、縱橫向相鄰接壓半夯；分初夯、復夯各一遍，初夯八夯次，復夯四夯次，使基床收到壓密加固，減少其壓縮沉降。4 m厚的基床分兩層夯實。成品油工程基床驗收時采用原夯錘原夯擊能復打一夯次，沉降量的平均值為10～15 mm。

爆炸夯實：將炸藥包群懸浮于水中基床上，藥包使用乳化炸藥制做，藥量偏差小于5 %，藥包按方格式布置，每段基床共進行三次爆夯作業，每次爆夯藥包與上一次錯開布置，第二遍的藥包在第一遍的4個藥包中心，兩段之間搭接處重復布置一排藥包，藥包之間的間距為3 m，排距為4 m，炸藥包群爆炸后產生巨大沖擊波與地震波能量，使基床塊石間相互錯動，其骨架結構破壞后重新組合、重新密實，最后達到拋石基床密實的目的。多用途泊位和通用泊位工程基床驗收時，夯沉率達10 %～15 %。

3 測量方案選擇

1）觀測儀器選取：位移觀測采用萊卡全站儀（標定精度測距2+2 ppm，測角2”），觀測點架設三角基座棱鏡。沉降觀測采用萊卡自動安平水準儀（標定精度3 mm/km），觀測時使用3 m水準板尺架設在觀測點上。

2）觀測點選取：設置臨時觀測點，以墻身結構段進行劃分，成品油碼頭工程每21.74 m（一個結構段）設一個觀測點；多用途泊位工程每21.74 m（一個結構段）設一個觀測點；通用泊位工程按每18.74 m（一個結構段）設一個觀測點。

3）觀測周期：當卸荷板、沉箱安裝完畢后，對沉降、位移觀測點進行首次觀測，為保證觀測初始值的準確性，在一天內分兩次觀測取平均值作為首次觀測成果。胸墻澆筑前每星期進行一次觀測并做記錄，同時分析墻身安裝完畢后，后方棱體回填、后方回填砂及振沖砂對碼頭結構的沉降位移影響；胸墻澆筑后將沉降位移觀測點移至胸墻上，每段設置一個，且每個星期觀測一次，并做好記錄分析上部結構施工時對碼頭結構的沉降位移影響。

4 觀測數據與分析

4.1 沉降

分別統計三個工程在發生沉降的四個主要施工階段以及總體的沉降觀測數據，并加以對比分析。

1）墻身構件安裝后第一個星期的沉降。根據觀測數據統計，此階段三個工程的平均沉降量依次為7.0 mm、6.3 mm和18.7 mm。分析原因為成品油碼頭工程及多用途泊位工程第一個星期主要進行卸荷板反調工作，此時已經距離基床施工完畢7個星期，在此期間一至四層方塊陸續安裝，對基床實施了加載，已發生部分沉降（現有技術條件無法對該期間的沉降量進行準確測量，故不作為統計比較依據），因此本階段沉降量偏小；通用泊位工程此前剛完成沉箱安裝，本階段主要進行箱內填料作業，基床荷載短時間內顯著增加，因此沉降變化較大。

2）棱體回填完畢后的沉降。棱體回填時期共計觀測4個星期，根據觀測數據統計，此期間三個工程均出現明顯沉降，平均沉降為 27.5 mm、11.5 mm 、11.1 mm，成品油碼頭工程沉降量明顯大于其它兩個工程。

3）回填砂及振沖完畢后的沉降。回填砂及振沖期間共計觀測6個星期，根據觀測數據統計，此期間成品油碼頭沉降較大，平均沉降30.4 mm；多用途泊位及通用泊位沉降較小，平均沉降分別為10.5 mm和7.5 mm。

4）胸墻施工完畢后的沉降。胸墻施工完畢后繼續觀測至碼頭結構穩定，根據觀測數據統計分析，此期間成品油碼頭沉降較大，平均沉降20.6 mm；多用途泊位及通用泊位沉降較小，平均沉降為7.6 mm和8.0 mm。

5）全觀測周期沉降統計分析。根據觀測的數據統計，繪制各工程沉降曲線如圖1～圖3。

圖1 成品油碼頭工程沉降曲線

圖2 多用途泊位工程沉降曲線

圖3 通用泊位工程沉降曲線

成品油碼頭工程和多用途泊位工程的布設觀測點以及施工周期基本一致，而成品油碼頭的沉降數值變化較大，多用途泊位工程在各階段的沉降數值均小于成品油工程；而通用泊位的沉降變化與多用途泊位較為類似。因此碼頭結構不同對碼頭沉降變化影響較小，基床處理方式的不同對碼頭沉降變化影響較大。

4.2 位移

統計三個工程在發生位移的四個主要施工階段以及總體的位移觀測數據，并加以對比分析。

1）墻身構件安裝后第一個星期的位移。成品油碼頭工程及多用途泊位工程第一個星期主要進行卸荷板反調工作，由于此時距離基床處理完畢已經經過7個星期，且一至四層方塊在此期間陸續安裝完畢，位移變化較小，平均位移4.2 mm和2 mm，通用泊位工程第一個星期主要進行箱內填料工作，而此時距離基床處理完畢經過2個星期，位移變化較小，平均沉降為2.2 mm。

2）棱體回填完畢后的位移。棱體回填時期共計觀測4個星期，此期間三個工程的位移均較大，平均位移為14.9 mm、9.3 mm 、8.7 mm。成品油碼頭工程位移量大于其它兩個工程。

3）回填砂及振沖完畢后的位移。回填砂及振沖時期共計觀測6個星期，此期間成品油碼頭位移較大，平均位移15.04 mm；多用途泊位及通用泊位位移較小，平均位移為6.3 mm和6.0 mm。成品油碼頭工程位移量大于其它兩個工程。

4）胸墻施工完畢后的位移。胸墻施工完畢后繼續觀測至碼頭結構穩定，此期間成品油碼頭位移較大，平均位移12.4 mm；多用途泊位及通用泊位沉位移較小，平均位移為6.25 mm和6.7 mm。

5）全觀測周期位移統計分析。根據觀測的數據統計，繪制各工程位移曲線如圖4～圖6。

圖4 成品油碼頭工程位移曲線

圖5 多用途泊位工程位移曲線

圖6 通用泊位工程位移曲線

成品油碼頭工程和多用途泊位工程的布設觀測點以及施工周期基本一致，而成品油碼頭的位移數值變化較大，而多用途泊位工程在各個階段位移數值相對于成品油工程變化較少；而通用泊位的位移沉降變化與多用途泊位較為類似。因此碼頭結構不同對碼頭位移變化影響較小，基床處理方式的不同對碼頭位移變化影響較大。

4.3 總體沉降、位移

表1 總體沉降、位移

對三個工程的總體沉降位移數據進行統計分析，得出三個示例工程的最大、最小和平均值，見表1。

5 結 語

通過對三個工程的沉降位移觀測數值累計的對比，發現同樣結構的順岸重力式方塊碼頭，基床處理采用爆炸夯實，相對于基床采用重錘夯實，能更有效的減少碼頭結構的沉降位移變化；而不同結構的順岸重力式方塊碼頭和順岸重力式沉箱碼頭，基床采用爆炸夯實，沉降、位移變化數值處于相似狀態。因此，為了減少碼頭沉降位移變化，提高工程質量，保證結構穩定及施工安全，縮短工期，節約成本，建議有條件的重力式碼頭工程基床最好采用爆炸夯實的工藝進行施工。

參考文獻：

［1］ JTS257-2008 水運工程質量檢驗標準［S］.北京：人民交通出版社，2008.

［2］ JTS 167-2-2009重力式碼頭設計與施工規范［S］.北京：人民交通出版社，2009.

［3］ JTS 204-2008水運工程爆破技術規范［S］.北京：人民交通出版社，2008.

［4］ JTS 131-2012水運工程測量規范［S］.北京：人民交通出版社，2012.

Influence of Bedding Compaction on Settlement and Displacement of Gravity Wharf Structure

Ren Yifei， Cao Haiyue， Gao Pingyuan
（NO.1 Engineering Co.， Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.， Ltd.， Tianjin 300456， China）

Abstract：Taking the observation of settlement displacement in the construction process and after completion of three gravity wharf engineering in Xianrendao harbour area of Yingkou port as an example， analysis the effect of foundation bed by heavy tamping or explosive tamping on settlement displacement of wharf structure and give reasonable suggestions.

Key words：gravity wharf；foundation bed made of rubble；heavy tamping；explosive tamping

中圖分類號：U656.1+11

文獻標識碼：A

文章編號：1004-9592（2016）02-0063-04

DOI：10.16403/j.cnki.ggjs20160216

收稿日期：2015-12-28

作者簡介：任一飛（1986-），男，工程師，主要從事港口航道與海岸工程施工技術管理工作。