重力式碼頭沉降位移的應(yīng)對(duì)措施分析

◎ 朱宗祥 中交四航局第三工程有限公司

目前，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的推動(dòng)下，我國(guó)大型碼頭的建設(shè)獲得了良好的發(fā)展機(jī)遇，碼頭設(shè)計(jì)的泊位等級(jí)逐漸提高，對(duì)碼頭的建設(shè)質(zhì)量提出了更高的要求。重力式碼頭作為一種技術(shù)成熟的碼頭結(jié)構(gòu)形式，得到了十分廣泛的應(yīng)用，但是隨著碼頭沉箱質(zhì)量的提高，其沉降位移的問(wèn)題也逐漸凸顯，給重力式碼頭的施工和維護(hù)造成了巨大的困難，急需找到具體沉降位移的原因，并做好針對(duì)性的應(yīng)對(duì)，進(jìn)而提升碼頭建設(shè)質(zhì)量。

1.重力式碼頭

“重力式碼頭”又稱為超重碼頭，是我國(guó)碼頭主要結(jié)構(gòu)形式中的一種，其應(yīng)用原理是利用重力結(jié)構(gòu)自身以及內(nèi)部填料的重量去抵抗碼頭建筑的滑動(dòng)和傾覆。因?yàn)橹亓κ酱a頭的自重以及填料的重量會(huì)對(duì)碼頭地基造成壓力，所以，重力式碼頭在建設(shè)中對(duì)地基的強(qiáng)度有很高的要求。重力式碼頭的結(jié)構(gòu)包括了墻身、胸墻、墻后回填土以及碼頭設(shè)備等，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但是其具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、使用壽命長(zhǎng)、抗凍性好、負(fù)載能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，并且建設(shè)施工工藝簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，在碼頭工程中的應(yīng)用十分廣泛。

2.重力式碼頭沉降位移產(chǎn)生的原因

雖然重力式碼頭在建設(shè)和應(yīng)用中擁有很多優(yōu)勢(shì)，但是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)的特殊性和大負(fù)載性，容易發(fā)生沉降位移的問(wèn)題，影響其正常的使用。重力式碼頭發(fā)生沉降位移的原因主要有三點(diǎn)：

第一，地基原因。重力式碼頭的地基承載了全部的荷載壓力，而重力式碼頭的自重又很重，如果地基土質(zhì)過(guò)軟或者過(guò)于松散的話，地基的強(qiáng)度就會(huì)不達(dá)標(biāo)，一旦重力式碼頭對(duì)地基的壓力超過(guò)一定限度，就是導(dǎo)致碼頭墻體下陷或者向陸地的一側(cè)發(fā)生傾斜。

第二，施工原因。重力式碼頭雖然施工工藝簡(jiǎn)單，但是對(duì)施工操作的要求還是很高的。施工人員在地基開(kāi)槽施工中要保證截面垂直，如果不垂直則可能導(dǎo)致碼頭建成后墻體向開(kāi)鑿面傾斜、滑動(dòng)。另外，地基開(kāi)槽過(guò)程中挖出的土壤、巖石以及其它沉淀物等，要滿足設(shè)計(jì)要求，以免發(fā)生回淤和沉淀物過(guò)厚問(wèn)題。在對(duì)基槽進(jìn)行填充時(shí)，要保證填料的強(qiáng)度和配合比，并給地基留有下陷的空間，保證地基穩(wěn)定性。

第三，地基夯實(shí)。在完成地基開(kāi)槽、填料等施工以后，要做好地基夯實(shí)工作，對(duì)地基的縫隙進(jìn)行再次處理，確保地基縫隙均勻、嚴(yán)密，否則會(huì)在建成使用時(shí)發(fā)生比較嚴(yán)重的去墻體沉降或者位移問(wèn)題，影響重力式碼頭的正常使用和使用周期。

3.重力式碼頭沉降位移的應(yīng)對(duì)措施

3.1 減少基頂應(yīng)力

重力式碼頭在施工過(guò)程中發(fā)生沉降位移是十分普遍的現(xiàn)象，這與碼頭的基頂應(yīng)力有著十分密切的關(guān)系。因此，為了有效控制重力式碼頭沉降位移問(wèn)題，施工單位要在重力式碼頭的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中注重基頂應(yīng)力的設(shè)計(jì)，盡可能的減少基頂應(yīng)力，尤其是重點(diǎn)關(guān)注重力式碼頭施工期和使用期內(nèi)的應(yīng)力差。重力式碼頭的沉箱設(shè)計(jì)適合使用前、中倉(cāng)局部空腔的結(jié)構(gòu)，并且可以在胸墻上設(shè)置大型電纜隧道，進(jìn)而減輕重力式碼頭結(jié)構(gòu)前部的自身重量。

另外，通過(guò)計(jì)算可知，重力式碼頭在使用期內(nèi)會(huì)對(duì)基床應(yīng)力造成較大影響，這是因?yàn)榛采隙演d作用比較大。因此，減少堆載作用是減少基頂應(yīng)力最好的措施，可以采用全填砂方案，產(chǎn)生的土方比較小，并且可以滿足碼頭結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的要求，在控制重力式碼頭沉降位移上起到重要作用。

在重力式碼頭施工的后期，可以采用開(kāi)山石作為回填料，利用開(kāi)山石之間的咬合作用，將基頂應(yīng)力傳遞范圍擴(kuò)大，避免出現(xiàn)各個(gè)沉箱之間的不均勻沉降。

3.2 提高軌道系統(tǒng)的適應(yīng)能力

重力式碼頭在建設(shè)或者使用的過(guò)程中，向海向發(fā)生位移是必然的，并且位移的數(shù)值也是比較大的，所以，為了減少重力式碼頭后期的維護(hù)難度，在施工過(guò)程中要針對(duì)重力式碼頭的軌道系統(tǒng)采取有效的應(yīng)對(duì)措施。首先，在重力式碼頭的鋼軌和岸橋輪系內(nèi)側(cè)有一定的縫隙，使得輪系可以在鋼軌上出現(xiàn)10mm左右的位移，針對(duì)這一現(xiàn)象，重力式碼頭的設(shè)計(jì)人員需要在設(shè)計(jì)岸橋輪系時(shí)，可以將設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)定為35m，同時(shí)保證兩個(gè)鄰近的水工結(jié)構(gòu)軌道中心線的間距為35m，將鋼軌和輪系的位移距離控制在5mm左右。如此一來(lái)，即使重力式碼頭的鋼軌發(fā)生了2cm向前的位移，也能夠滿足正常的作業(yè)需求，可以不調(diào)整軌道系統(tǒng)。其次，在施工過(guò)程中為了確保重力式碼頭沉箱操作的質(zhì)量，需要使用先進(jìn)的鋼軌扣件系統(tǒng)，鋼軌和扣件底座之間本身就存在一定的縫隙，其兩邊的數(shù)值合計(jì)為22mm，在設(shè)計(jì)時(shí)要將鋼軌設(shè)置在貼近一側(cè)扣件底座處，將單根鋼軌在軌道槽內(nèi)的位移控制在16mm。

3.3 加強(qiáng)施工中的質(zhì)量控制

在重力式碼頭施工的過(guò)程中，為了有效應(yīng)對(duì)碼頭沉降位移的問(wèn)題，施工方要做好前軌沉降量預(yù)留、基槽開(kāi)挖、基槽填充以及地基夯實(shí)等工作，做好施工中的質(zhì)量控制，以此提高重力式碼頭的整體強(qiáng)度和使用質(zhì)量，減少其出現(xiàn)沉降位移的問(wèn)題。首先，為了將重力式碼頭后期前軌的沉降位移量控制在35mm以內(nèi)，避免出現(xiàn)大量的改造，需要確保岸橋機(jī)械設(shè)備的前后軌道高度差低于35mm，并在施工前預(yù)留20mm的沉降量。

其次，對(duì)重力式碼頭沉降位移影響最大的就是地基開(kāi)槽施工，所以在進(jìn)行相應(yīng)的施工操作時(shí)，施工人員要注意以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：（1）在施工前全面勘測(cè)施工地點(diǎn)的土質(zhì)情況，要保證土質(zhì)情況能夠滿足重力式碼頭的建設(shè)需求，其土質(zhì)強(qiáng)度能夠滿足重力式碼頭的設(shè)計(jì)荷載。（2）在對(duì)重力式碼頭進(jìn)行基槽開(kāi)挖時(shí)，要保證基槽開(kāi)挖截面垂直。（3）重力式碼頭基槽開(kāi)挖過(guò)程中挖出的土壤、巖石以及其它沉淀物要滿足碼頭設(shè)計(jì)要求。（4）重力式碼頭在施工過(guò)程中要及時(shí)清理基槽回淤，保證施工順利進(jìn)行。

最后，在填充地基時(shí)要科學(xué)的選擇填充料，科學(xué)的配比填充料，以此保證地基縫隙小并且均勻分布。在夯實(shí)地基的過(guò)程中，要先使用粗大石塊，夯實(shí)力度和次數(shù)等要滿足設(shè)計(jì)夯實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 其它應(yīng)對(duì)措施

除了上述基本的應(yīng)對(duì)措施以外，有效的應(yīng)對(duì)重力式碼頭沉降位移措施還包括加快早期施工速度，基槽開(kāi)挖質(zhì)量控制，及時(shí)處理回淤，超載預(yù)壓試驗(yàn)等。加快早期施工速度可以在重力式碼頭沉降位移還未發(fā)生之前，給后期的施工提供充足的時(shí)間，確保軌道系統(tǒng)的安裝是在基床沉降位移相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)下完成。而基槽開(kāi)挖質(zhì)量控制則需要做好地基填充、平整以及進(jìn)一步夯實(shí)，提高地基的穩(wěn)定性以及強(qiáng)度。同時(shí)，施工的過(guò)程中還要注意及時(shí)處理回淤物質(zhì)，可以采用絞吸方式，將施工前期出現(xiàn)的回淤物質(zhì)及時(shí)清理干凈，避免對(duì)后期的施工造成嚴(yán)重影響。重力式碼頭在地基回填完成以后，碼頭上的施工會(huì)給碼頭造成一定的荷載壓力，可能會(huì)導(dǎo)致碼頭出現(xiàn)沉降位移，所以，在碼頭地基回填完成以后，施工方需要進(jìn)行超載預(yù)壓試驗(yàn)，確定碼頭的荷載能力是否達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，提高其使用性能和強(qiáng)度。

4.結(jié)論

總之，重力式碼頭沉降位移問(wèn)題是影響其正常使用和使用壽命的主要因素，需要得到重點(diǎn)的關(guān)注，并且根據(jù)施工情況以及以往的施工經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)并分析沉降位移的原因，找到有效的應(yīng)對(duì)措施，進(jìn)而提高重力式碼頭建設(shè)質(zhì)量，減少沉降位移問(wèn)題的發(fā)生，保證其穩(wěn)定性和安全性。