淺談重力式碼頭基礎施工

李春林?彭鐘

摘 要 本文簡要介紹了重力式碼頭的一些特點，著重對重力式碼頭的基礎處理四個步驟的施工要點進行概述，并對每個步驟中不同方法的適用性進行簡要描述。

關鍵詞 重力式碼頭；基槽挖泥；基床拋石；基床夯實；基床整平

重力式碼頭，即靠結構自身及其填料的重力保持穩定的碼頭，按墻身結構分類，有下列幾種：塊體結構、沉箱結構、扶壁結構、大圓筒結構、格形鋼板樁結構、現澆混凝土結構和漿砌石結構、混合式結構。重力式碼頭一般由基礎、墻身、墻后回填和碼頭設備等組成。重力式碼頭具有堅固耐久、抗凍性能好、施工進度快、工程造價低、維修費用少等優點，在內河、沿海均有廣泛應用。目前我處的海口航保工作船碼頭改建工程采用的就是重力式沉箱碼頭的方案，如下圖。

重力式碼頭的施工工序圖

由于重力式碼頭是依靠自身重量維持穩定，對地基承載能力有較高的要求，基礎的質量將直接影響到整個工程的質量、工期、費用等方面。而且碼頭基礎位于水下，施工中的質量控制和完工后的質量檢測相對困難。所以基礎的處理是重力式碼頭建造過程中一項非常關鍵的工作，主要涵蓋了基槽挖泥、基床拋石、基床夯實、基床整平四個步驟[1]。

1 基槽挖泥

基槽開挖一般采用挖泥船進行。在選擇挖泥船時，要對自然環境條件、工程規模、開挖精度和挖泥船技術性能等因素作綜合分析，選擇可作業的、能滿足工程要求的且挖泥效率高的挖泥船。當地基為巖基且不危及鄰近建筑物的安全時，根據巖石風化程度，可直接用抓斗式挖泥船挖除，或水下爆破后再用抓斗式挖泥船清渣。地基為砂質及淤泥質土壤宜采用絞吸式挖泥船（部分絞刀頭也可挖巖石、珊瑚礁）開挖，地基為黏性土或松散巖石宜采用鏈斗式、抓揚式或鏟斗式挖泥船。此外，在外海進行基槽開挖作業時，應選擇抗風浪能力強的挖泥船，在已有建筑物附近進行基槽開挖時，應選擇小型挖泥船。

基槽開挖施工前要復測水深，核實挖泥量，開挖深度較大時宜分層開挖，每層開挖高度應根據土質條件和開挖方法確定。為保證斷面尺寸的精度和邊坡穩定，對靠近岸邊的基槽，也需分層開挖，每層厚度根據邊坡精度要求、土質和挖泥船類型確定。挖泥時，要勤對標，勤測水深，以保證基槽平面位置準確，防止欠挖，控制超挖。挖至設計標高時，要核對土質。對有標高和土質“雙控”要求的基槽，如土質與設計要求不服，應繼續下挖，直至相應土層出現為止。

2 基床拋石

基床拋石有水上拋石和陸上拋石兩種方法，毗鄰岸線的基床可以采用挖掘機、裝載機等機械設備配合進行陸上拋石。在離岸較遠且與岸不相連的基床，基本都采用水上拋石。水上基床拋石又分為人力拋填和拋石船拋填兩種方法，人力拋填是用民船或方駁運輸石料，通過人工或簡單的起重設備將石塊拋填到指定位置，現已較少使用，目前常采用拋石船拋填。為保證精度，拋石開始前要設立好導標，做好拋石船駐位工作。一般縱向設置基床的中心導標和頂面的坎肩邊導標，橫向設分段標，根據安排的分段施工順序，拋石船依導標定位。當基床拋石需作密實處理且基床較厚時，需分層拋填分層密實。

基床拋石前要對基槽斷面尺寸、標高及回淤沉積物進行檢查，并在拋石前進行試拋，通過試拋，掌握塊石漂流與水深、流速的關系。當采用開底駁和傾卸駁拋時，要掌握塊石堆擴散情況，以選定始點位置和移船距離。為避免漏拋或拋高，要勤測水深，對于需要夯實的基礎一般還需預留拋石層厚度的10%～15%左右作為預留夯沉量。基床拋石頂面按照寧低勿高原則不得超過設計高程[2]。

3 基床夯實

基床夯實主要有兩種方法，一是重錘夯實法，即用抓斗挖泥船或在方駁上安設起重機（或卷揚機）吊重錘的方式進行夯實作業。一般采用縱橫向相鄰接壓半夯每點一錘，并分初、復夯各一遍，一遍夯四次。這種方法好處在于設備相對簡單，也不需要額外向公安部門辦理爆破許可證等手續。缺陷是施工效率較低，超過兩米厚度就需要分層夯實，且為了防止倒錘或偏夯影響夯實效果，每層夯實前還需要對拋石面層適當整平。同時拋石船遇到風浪較大的天氣也會嚴重影響夯實效果。二是爆炸夯實法，即通過在水下塊石或礫石地基和基礎表面布置裸露或懸浮炸藥包，利用水下爆炸產生的地基和基礎震動，使地基和基礎得到密實。這種方法的好處在于施工效率較高，分層夯實的厚度最大可以為十二米，布藥起爆的施工速度比重錘夯實要快得多，爆夯對拋石基床的整體密實效果也比錘夯好。缺陷是手續較煩瑣，報建時就需要在環保、結構、安全方面進行專項評估，施工時需要提前辦理爆破許可證、火工用品購買許可證等，施工時還要對安全距離內的船舶和人員進行清場。總的來說，如果基床厚度較薄，工期充裕，施工區周邊建筑船只較多的情況下建議使用重錘夯實法。基床較厚，工期較短，施工區較為偏僻則應考慮爆炸夯實法。

4 基床整平

為了使基床能均勻承受上部荷載的壓力，必須進行基床頂面和邊坡表面的整平工作。水下基床整平根據表面標高偏差的精度要求分為粗平（±150mm）、細平（±50mm）、極細平（±30mm）。

基床粗平一般采用水下整平船進行施工，整平船通常由方駁改裝而成，方駁船邊伸出兩根工字鋼（或鋼軌）作為刮道支架，支架外端安裝滑輪，用重軌刮道通過滑輪懸吊在水中，在刮刀兩端系以測深繩尺，以此來控制刮道高程，施工時，整平船就位，按照整平標高用滑車控制刮道下放深度，并根據水位變化隨時調整，潛水員以刮道底為準，按去高填洼的原則進行整平，邊整平邊移船，壓茬向前進行。

基床細平和極細平除了采用水下整平船外，還要在基床面安設導軌控制精度。導軌在基床兩側各埋入一根，擱置在事先已安設好的混凝土墊塊上，墊塊的間距為5～10m，墊塊與導軌之間通過墊不同厚度的鋼板將導軌頂標高調節到基床的整平標高。潛水員將重軌刮道放置在導軌上，按與基床粗平類似的方式向前進行整平。

5 結束語

重力式碼頭的基礎處理是碼頭建設中極為重要的一環。對于碼頭的主體結構而言，沉箱、方塊等部件的預制都在陸上，施工質量相對來說比較容易控制。而基礎位于水下，對于施工質量的控制要求更高。在施工過程中，施工單位一定要嚴格按照規范要求做好每一個步驟，以確保碼頭完工后的質量符合設計要求。

參考文獻

[1] JTS167-2-2009.重力式碼頭設計與施工規范[S].北京：中國標準出版社，2009.

[2] 本叢書編委會.港口與航道工程管理與實務[M].北京：中國建材工業出版社，2004：79.