關于福州港三都澳港區漳灣作業區10#泊位工程碼頭拋石基床夯實的分析

■胡 杰

（福建省港航勘察設計研究院，福州 350002）

1 工程概況

本工程地處三都澳西北部、寧德市區東北方向約15km處。項目建設規模：新建4萬噸級通用泊位1個（水工結構按照靠泊5萬噸級散貨船設計，并預留滾裝功能）及相應的配套設施，設計年吞吐量145萬噸。

2 工程方案

2.1 碼頭結構平面布置

本工程水工結構為重力式結構，滿堂式布置，泊位長度234m，其中，重力式結構段長度200m，碼頭東側端部布置一個系纜墩，尺度10m×10m，系纜墩與碼頭主體通過一座鋼便橋連接。前方作業帶寬度取30m，停泊水域設計底高程-13.7m（理基，下同），碼頭面高程取9.1m。

2.2 碼頭結構

碼頭結構采用沉箱結構，持力層為卵石或中風化花崗巖。基床（厚 4m，-13.7～-17.7m）拋石及基床下（厚 1.7～11.3m）的換填塊石為10～100kg塊石，基床頂面高程-13.7m。拋石基床采用分層錘夯密實。基床上安放鋼筋砼沉箱，標準沉箱長×寬×高=16.05m×12.50m×16.70m，單個沉箱重量約為1750噸，沉箱上現澆C30砼胸墻，胸墻嵌入沉箱400mm，胸墻高6.5m，其頂高程為9.1m。沉箱采用平接，沉箱垂直縫寬為70～80mm，沉箱后側回填拋石棱體（10～100kg）。拋石棱體后方設置二片石墊層、碎石倒濾層和一層土工布，土工布后方回填陸域回填料。碼頭斷面結構見圖1。

圖1 碼頭結構斷面圖

3 基床夯實施工工藝

碼頭拋石基床的密實方法，國內外工程界采用的有：重錘夯實法、爆破密實法（簡稱爆夯法）、預壓法和自行沉實法，其中重錘夯實法和爆夯法是最常用的兩種方法。重錘夯實法施工的優點在于施工機動靈活，對周邊建筑物產生的地震效應影響小，施工干擾小；缺點在于施工成本高、施工速度慢。爆夯法施工優點在于施工成本低，施工速度快；缺點在于對周邊環境（建筑物等）產生的地震效應明顯，施工受周邊環境的制約。為減少基床密實施工對工程區域周邊水產養殖的影響和確保相鄰已建9號泊位的安全，本工程采用重錘夯實法，為確定夯實參數的合理性，確保拋石基礎夯實施工的質量，選取K0+90～K0+100作為實驗段進行試夯。

3.1 重錘夯實機理

水下拋石基床由大小不規則的拋石塊體組成，拋石塊體具有離散體特征，不同拋石粒徑和級配組成導致拋石基床具有不同的密實程度。水下基床重錘夯實時，由船上的起重機械將特制的夯錘提升到一定高度后，自由下落，勢能轉化為夯擊能，重復夯擊拋石基床表面。拋石基床在反復夯擊能的作用下，拋石塊體發生移位相互咬合更加緊密，空隙逐漸減小，最終使拋石基床密實度得到提高，從而消除或減少其在上部荷載作用下的壓縮沉降。

3.2 錘夯參數

根據規范規定，基床錘夯時“每層厚度宜基本相等，每層夯實后的厚度不宜大于2m”。對于該工程中達5.7m～15.3m（含基床及基床下地換填）厚的拋石而言，如果按照規范推薦的2m/層的分層錘夯工藝，夯實面積大，工程造價高，同時也限制了施工速度。

重力式碼頭重錘夯實基床分層厚度、夯擊能量與夯沉量之間的關系一般通過現場試夯確定，為了提高重錘夯實法的有效加固深度，必須增大夯擊能，通過增大夯錘重量或提高夯錘落距的方式均可達到增大夯擊能的目的，然而通過提高夯錘落距的方式會造成夯擊能的較大損失，是不經濟的。目前國內類似的項目較多，如廈門港嵩嶼港區二期岸壁工程，厚度從14m～17m不等，基床夯實分層厚度為4m/層，所用夯錘的重量設計為15t，錘落距為4m，在不計水阻力、浮力影響的情況下單位面積夯擊能達到了339kj/m2，錘夯段的平均夯沉率達到了14.85%。

根據本工程項目拋石基床厚度、施工進度要求、現有資源等情況選擇基床拋石分層厚度，試夯段基床拋石分層厚度為3m。錘夯參數見表1。

表1 錘夯參數表

3.3 錘夯方法

夯實船由GPS定位系統進行平面位置控制，通過對定位船平面位置的控制進行對水下夯錘的控制。基床夯實按3遍10夯次要求進行施工，采用相鄰壓半夯的夯實方法。

4 錘夯總結

4.1 夯沉率檢測

對試驗段夯后進行水深測量（測深儀器法），根據測量結果采用平均標高法進行夯沉率計算，結果見表2。

表2 平均沉降量及夯沉率

根據統計資料，累計平均夯沉率約為15%，潛水員對試夯段基床夯實情況進行水下探摸，反映基床夯實效果良好，基床表面塊石密實，無塊石破碎嚴重現象。

4.2 復夯驗收

驗收方法：在夯錘的主鋼絲繩上做好刻度，將夯錘緩慢放在基床上，拉緊鋼絲繩，控制并指揮吊機操作手使夯錘、鋼絲繩垂直，觀測并記錄讀數（夯前讀數），在原位復打一夯次，按照相同辦法觀測并記錄讀數（夯后讀數），兩次讀數差值（夯前讀數-夯后讀數）即為復打一次夯的沉降量。根據復夯數據統計，復夯平均沉降量為26mm，滿足規范要求。

5 結語

本文通過分析碼頭沉箱拋石基床試夯段分層厚度、夯錘重量、落距、錘夯遍數等參數，結合夯沉量、復夯驗收資料，論證試夯參數的合理性。經分析，拋石基床分層累計平均夯沉率約15%，達到爆夯水平，復夯平均沉降量為26mm，滿足規范要求，試夯各技術參數可用于后續拋石基床分層錘夯施工。

[1]JTS 165-2013,海港總體設計規范.

[2]JTS 167-2-2009,重力式碼頭設計與施工規范.

[3]JTS 144-1-2010,港口工程荷載規范.

[4]福州港三都澳港區漳灣作業區10號泊位工程施工圖設計.