大圓筒重力式碼頭防漏砂結構探討

王成福，李敬達，毛海峰

（1.中交武漢港灣工程設計研究院有限公司，海工結構新材料及維護加固技術湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430040；2.中交四航局第三工程有限公司，廣東 湛江 524009）

0 引言

近年來防城港碼頭泊位主要選用大直徑薄壁圓筒結構形式的重力式碼頭。薄壁圓筒結構受力良好，同時圓筒底部帶有前趾和后趾，圓筒直徑大，結構穩定性好，可以采用回填中粗砂代替拋石棱體，大大減少了減壓棱體的工程量[1-2]。而在選用中粗砂作為回填材料時，碼頭的防漏砂問題顯得尤為重要。一旦漏砂得不到有效控制，將影響整個碼頭的質量，給碼頭的使用和安全穩定帶來隱患[3]。

1 防漏砂結構的設計及現狀調查

1.1 防漏砂結構的設計

JTS 167-2—2009《重力式碼頭設計與施工規范》中規定重力式碼頭必須采取有效措施防止回填材料的流失，而回填級配反濾料（如級配砂卵石或級配碎石）形成倒濾結構是目前最常用的防漏砂結構之一[4]。倒濾措施有下列形式：

1）在墻后拋填棱體面上設置倒濾層

圓筒后方反濾結構主要應用在圓筒底部后趾以及圓筒耳朵后方，能有效防止后方回填砂經過以上部位滲漏。一般做法為：在安裝好的圓筒后方拋填減壓棱體，后拋理二片石，面上覆蓋級配反濾料，如級配砂卵石或級配碎石。

2）在墻身接縫處設置倒濾井或倒濾空腔

圓筒安裝后耳朵前、后沿空腔分別拋填大小級配反濾料，接縫處形成前后雙倒濾層空腔結構，能有效的控制漏沙。

圓筒耳朵正上方卸荷板接縫處設置倒濾井，對防止碼頭面漏砂起至關重要作用。

1.2 防城港現有泊位漏砂現狀調查

防城港8—17號泊位漏砂情況調查統計表如表1所示。

表1 防城港8—17號泊位漏砂情況調查統計表Table1 Statistics for sand leakage on No.8-No.17 berths on Fangcheng Port

對出現漏砂問題的17段卸荷板面層進一步調查其漏砂部位，統計結果見表2。

表2 漏砂部位調查統計表Table 2 Statisticsfor locationsof sand leakage

2 原因分析

針對存在的漏沙現象，從原材料及工藝方面分析其原因。

1）倒濾料含泥量大、級配不好都會使反濾料慢慢沉降，頂上反濾料厚度不夠，造成漏砂。

2）圓筒接縫過大，處理不當使得圓筒耳朵橡膠皮容易掉落，倒濾料漏出后引起漏砂。

3）圓筒耳朵底部回淤嚴重，泥、砂在底部漏出后倒濾料下降最終引起卸荷板上碼頭面下沉。

3) 0—2狀態轉換。能造成該轉換的情況有一種：2個通道中任意1個通道發生非共因失效下的FDU，其概率為

4）橡膠皮打開后未及時回填，膠皮被浪打掉、偏位，倒濾料從偏位較大的地方漏出后引起漏砂。

5）排水涵安裝接縫過大，砂從排水涵之間及排水涵與圓筒之間接縫漏出。

6）因施工原因，圓筒耳朵頂部易爛裂，耳朵頂與卸荷板連接處接縫過大，處理不當，砂從縫隙中漏出。

7）在后方倒濾層拋填區出現拋填不均勻或欠缺的區域引起漏砂。

3 主要控制措施

3.1 控制材料的質量

1）砂：要求分包隊伍尋找合格砂源，實驗室經常抽樣檢驗砂源地砂質量情況，每次吹填前要經過現場管理人員驗收后方可進行，含泥量大，粒徑小的砂嚴禁吹填。

2）倒濾料：在施工現場布置專門的倒濾料堆場，進場后經檢驗合格的倒濾料做好標識，注明種類、級配、產地及檢驗狀態，以便施工備用，凡檢驗不合格的馬上清理出場。

3）土工布：購買的土工布必須滿足設計要求的技術指標，嚴禁使用達不到設計要求及無出廠合格證書的土工布。

3.2 耳朵接縫處理

1）一般耳朵接縫：對于縫寬小于5 cm的耳朵接縫，可直接把膠皮打開，然后沿前沿耳朵頂部往下安裝4 m混凝土插塊擋板既可。膠皮用膨脹螺絲按間距0.5 m釘在圓筒耳朵壁上，每個螺絲在安釘時加5 cm伊5 cm鋼板墊片，以避免膠皮在打開前被浪打掉，在膠皮上每隔1 m鉆1個小孔，潛水員把膠皮打開后，用鐵線穿過預留孔，在耳朵壁兩側各綁1條鋼筋拉緊卡住，膠皮打開后及時進行回填，當倒濾料拋填至距頂部4 m時用吊機安裝混凝土插塊擋板，擋板可通過鐵絲綁扎在圓筒頂部預留的鋼筋上進行固定。

2）特殊接縫處理：對于縫寬大于5 cm的接縫（總縫寬不超過JTS 257—2008《水運工程質量檢驗標準》[5]的要求）用混凝土插板從底部安裝到頂部處理。首先潛水員通過水下攝像了解整個接縫情況，根據縫寬預制長2 m的混凝土插塊擋板，預制時在混凝土塊中線預留5個孔，其中1個大孔為吊孔，其它4個孔與膠皮預留孔相對應的布置。安裝時先在內壁自底至頂貼1塊土工布，然后用吊機安裝混凝土插塊，潛水員用一組鐵線穿過預留孔后在兩端各系1條鋼筋固定在耳朵壁兩側，插塊從底一直安裝到頂，在安裝過程中控制2塊插板之間空隙小于2 cm，安裝好后及時回填倒濾料。圓筒接縫處理示意圖[6]見圖1。

圖1 圓筒接縫處理示意圖Fig.1 Treatment schematic diagram of jointsbetween cylinders

圖2 圓筒耳朵頂部補澆混凝土處理Fig.2 Back pouring concrete on the top of cylinder ears

3.3 耳朵內回淤處理

圓筒耳朵內倒濾層施工滯后、圓筒后方拋填超前施工以及施工工序不當等均會引起耳朵內回淤。進行耳朵內反濾料拋填前先安排測量員、潛水員檢查腔內回淤情況，確?；赜俪閮艉笤龠M行回填。

3.4 排水涵接縫處理

1）箱涵基礎拋石時，為保證碎石密實，減少沉降量，嚴格選用級配較好的碎石，如果時間允許，可考慮自然沉降一段時間后再安裝排水涵。

2）箱涵底基礎整平后，平整度要符合規范要求，以使箱體安裝平整順直，不錯位，不產生錯縫。

3）每節間的輸送機帶要緊貼箱涵邊緣，并一端用螺釘固定壓平，另一端壓平而不壓緊，并且預留拉伸空位5 cm。為做到防止卷邊和墊空，保證反濾效果，在輸送機帶外再加一層土工布進行包裹。

4）安好輸送機帶后要立即進行反濾料拋填，防止風浪沖刷邊坡，破壞反濾結構。

5）箱涵與圓筒間接縫待沉降穩定一段時間后應及時封堵密實，并做好后方倒濾層。

3.5 圓筒耳朵頂處理

卸荷板鋼筋綁扎前，檢查圓筒接縫頂部橡膠皮有無爛裂，混凝土擋板是否下沉，如果有則視情況掏空一部分倒濾料，澆筑混凝土補好。具體做法見圖2。

3.6 卸荷板接縫處理

原設計為在卸荷板接縫上現澆鋼筋混凝土小蓋板，再在上面鋪設1層反濾土工布，最后在土工布上堆放級配碎石反濾料。在實際施工中經過監理、業主同意，施工工藝為在接縫處用輸送帶緊貼接縫處，一端用螺釘固定壓平，另一端壓平而不壓緊，再在上面鋪設土工布，最后堆放級配碎石反濾料。由于級配碎石厚度比較厚，施工中應該采取分層夯實以保證反濾料的密實度，同時在吹填砂過程中嚴禁將砂管頭對著反濾料，以防止沖刷倒濾層造成其厚度不夠而漏砂。對于圓筒耳朵正上方卸荷板接縫處的倒濾井應作雙層反濾處理，其中底部采用二片石回填，上面再采用加厚的級配碎石反濾料，同樣要注意保證反濾料的密實度。

3.7 控制后方棱體拋填施工質量

拋填前測量員用測深儀檢查后方有無回淤，若回淤嚴重，則抽干凈淤泥后再進行拋填，若有少量回淤，則視情況加拋倒濾料，拋填完成后要嚴格驗收，先用測深水砣初檢，初檢達標后再用測深儀進行復檢，復檢合格后才能吹填砂。

3.8 注意施工順序

施工中應按照正確的施工工藝進行拋填，嚴格控制各部位倒濾層的拋填順序。施工順序應注意以下幾點：

圓筒安裝完成后，應及時進行圓筒接縫間倒濾料的拋填，防止回淤；

圓筒接縫間倒濾層完成后才能進行圓筒后方倒濾層的施工，避免后方拋填使耳朵內橡膠皮脫落，造成回淤甚至漏砂；

倒濾層必須驗收合格后方能進行碼頭后方及面層等部位回填砂，回填砂施工中應避免對倒濾層的沖刷破壞。

4 結語

采用大圓筒重力式結構作為碼頭結構形式，在進行中粗砂回填時，圓筒間的防漏砂問題尤為重要。采取上述控制措施后，對防城港已建成泊位使用情況調查可知，倒濾層防漏結構對碼頭防漏效果明顯，且有施工方便、造價低廉等優勢。

由于設計及施工工藝的不完善，碼頭局部漏砂現象依然存在。應堅持預防第一、補救第二的原則，加強倒濾層防漏結構的優化設計。同時，施工中嚴格控制倒濾層的施工質量，確保碼頭結構的安全穩定。