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重力式码头沉降位移的应对措施

发表时间：2021/4/20 来源：《基层建设》2020年第32期作者：辛斐

[导读] 摘要：为保证重力式码头使用过程的安全性、稳定性，提出加大重力式码头建设与投用后沉降位移问题控制力度的建议。

        中交一航局第三工程有限公司辽宁大连 116600
        摘要：为保证重力式码头使用过程的安全性、稳定性，提出加大重力式码头建设与投用后沉降位移问题控制力度的建议。文章结合具体工程案例，观测沉降位移变形情况，分析沉降位移的成因，并提出几点切实可行的应对措施，以供同行参考。
        关键词：重力式码头；沉降位移；成因分析；应对措施
        引言
        重力式码头是一种技术成熟度很高的结构形式，近些年重力式码头泊位等级有很大提升，单个沉重箱体自重逐渐提高；部分沉箱所处区段地基土质、基床厚度、组装时间及使用期荷载作用程度可能存在差异，外加部分码头应用单位为满足自身运营需求，要求码头尽早完工建成并投用，造成沉箱没有真正完全稳定时便对胸墙等进行浇筑，在多种因素作用下造成码头投用过程出现不同程度的沉降位移情况，急需作出改善[1]。
        1、工程概况
        本工程位于大连瓦房店市西北部的太平湾。工程建设5个7万吨级杂货泊位，码头岸线长1290m，从北向南依次是105#~109#泊位。
        重力式钢筋砼沉箱基床坐处于粉质粘土层基槽之上，对抛石基床夯实，沉箱中填入10～100kg块石，码头上方应用了现浇L型胸墙。
        码头顶面、前沿泥面标高分别是+5.0m、-15.8m，按照沉箱长度对码头进行分段。沉箱底标高统一是-15.8m，顶标高+2.0m，沉箱上为盖板、现浇钢筋砼胸墙及轨道梁。
        沉箱施工时采用了对接形式，不同沉箱翼墙之间的缝隙宽70mm，沉箱接缝内侧是预制安装砼插板，空腔中回填粗砂、碎石等形成倒滤结构，防控发生土粒流失问题。
        2、沉降位移变形观测
        依照如下方法布设护岸上的沉降位移点：明确要求护岸开挖深度一定要＞1.0m；基坑直径＞0.5m；基坑内部浇筑砼，植入钢筋条。
        针对深层水平位移情况，布设沉降观测点的方法可以参考如下：于围堰堤身深钻孔洞，顺沿钻孔插进斜侧管，插进深度一定要超出堤底原状±5.0m。围堰项目的沉降观测点，可以采用如下方法布设：护岸开挖深度一定＞1.0m，基坑直径一定＞0.5m，基坑中分层浇筑砼，埋设钢筋条，如果需要在堤顶处布设围岩沉降观测点，则建议利用红色油漆作标识[2]。
        3、重力式码头沉降位移的成因分析
        （1）地基因素：重力式码头自体重量大，投用时其地基会承载全部的荷载压力，若地基土质过于松软，地基强度不合格，如果码头对地基的压力超出某一限值，则会增加码头墙体下陷或朝路堤一侧倾斜的情况。
        （2）施工因素：尽管重力式码头施工工艺较简单，但其对施工操作提出较高要求。若开槽施工时，工人不能确保其截面垂直，则很可能引起建成后的码头墙体朝开凿面出现不同程度的倾斜、滑移。另外，开槽工序挖出的土壤、岩石及他类沉淀物等，若其不符合设计要求，则可能会引起回淤、沉淀物过厚等问题。
        （3）地基夯实因素：在地基开槽、填料等操作结束后，需进行地基夯实处理，若该环节没有严格依照设计要求进行，导致地基缝不均匀、严密，很可能导致码头建成使用时出现明显的墙体沉降、位移情况，干扰码头正常使用。
        4、对应重力式码头沉降位移问题的方法措施
        4.1适度减少基顶应力
        沉降位移是重力式码头施工阶段的常见现象之一，其和码头基顶应力之间存在一定关联性。为了减少发生码头建设及投用阶段的沉降位移问题，在设计环节中施工方要重视完善注重基顶应力的设计，尽量减低基顶应力，要给予码头建设期与使用期中的应力差大小较高重视。

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码头的沉箱设计阶段合理应用前、中仓局部空腔的结构，可以把大型电缆隧道布设在胸墙上，这是降低重力式码头结构前方重的可行方法之一。
        基于计算过程了解到，重力式码头在使用期中自体还会对基床应力形成较大影响，主要是因为基床上堆载作用偏大。鉴于以上情况，通过减少堆载作用同样能取得降低基顶应力的效果，可以实施全填砂的施工方案，方案执行阶段土方的生成量相对较少，且还能较好的满足维持码头结构安稳性的主观要求，其在防控码头沉降、位移方面表现出良好效能。
        码头施工的后期，施工方可以选用开山石作为回填料，利用开山石之间形成的咬合作用，促进基顶应力传递范围拓展过程，有益于减少不同沉箱之间出现不均匀沉降的情况。
        4.2增强轨道系统的适应能力
        既往有大量研究表明，重力式码头在建设期或使用期中，向海向发生位移是必然事件，且位移量也较大，故而为减少码头后期的运维工作难度，建议在施工阶段对码头的轨道系统实施一定改造处理。一是码头钢轨与岸桥轮系内会存有一定的缝隙，这是轮系能够在钢轨上发生大概lOmm位移的主要原因，为规避以上这种情况，码头设计阶段相关人员应完善岸桥轮系的设计水平，可以酌情把设计标准调整为35m，并确保两个相毗邻的水工轨道中心线间距是35m，钢轨和轮系两者的间距以5mm左右为宜[3]。通过落实以上措施，即便重力式码头钢轨方位向前出现了大概2cm的偏移情况，也能较好的满足正常施工业的现实要求，在这样的工况下，不必组织工人调整轨道系统。二是施工阶段加大码头沉箱操作质量的保障力度，建议施工方引进并使用先进的钢轨扣件系统，理论上钢轨与扣件底座间就存有一定缝隙，两侧数值总计为22mm，在设计环节中，可以考虑贴靠单侧扣件底座去安放钢轨，日后单根钢轨便能够在轨道槽中移动16mm（现实施工阶段因存在操作误差等因素，调整为8mm）。均依照如上方案设计前后轨，那么在轨道槽中钢轨的可调控方位便是16mm。
        4.3施工阶段可以采用的控制措施
        （1）控制前轨预留沉降量：岸桥机械要求前后轨高程差要≤35 mm，为规避后续投用时前轨出现＞35mm的沉降现象而进行大范围的改造，施工阶段明确要求前轨预留20 mm，实质上就是前轨比后轨高出20mm。
        （2）加速早期施工过程：荷载作用后码头的沉降、位移收敛会经历一段时间，理应给后期提供较长时间，建议在确保沉降位移相对稳定的工况下安装轨道系统。故而，要适度加速早期施工进程，借此方式使大多数荷载能作用在沉箱结构之上。笔者建议要在沉箱沉降位移较稳定的状况下浇注顶层胸墙与安装钢轨。为尽量拖延轨道的安装时，参建方可以在施工后期通过后植螺栓的形式安装前轨的轨道系统[4]。
        （3）基槽开挖的质量控制：基槽开挖施工以后，海水浸泡的风化岩容易出现软化、崩解情况。故而工程建设阶段要求在基床抛石之前对基槽进行二次清理，深度大概为5.0m；抛石总时长要求各段控制在7d内完工。借此方式减少了表层软化土体的厚度，降低后期沉降量。笔者所在单位始终坚持技术人员随船作业，及时核对土质，如发现土质与地质资料有差异，及时联系设计、业主、监理进行现场勘察、处理，确保达到设计要求的持力层（中风化岩），在基槽挖泥完成后立即进行水深测量和插泥等验收工作。
        结束语：
        综合全文，码头项目施工建设阶段要重视码头沉降、位移，通过优化施工工序及加强施工过程质量控制等方法，减少或规避以上问题，使后续施工活动顺畅、安稳推进有更大保障，整体优化重力式码头的施工建设效果，确保其能正常使用，延长使用寿命并创造较大的经济效益。
        参考文献：
        [1]王广生，杨彦豪，潘志刚.重力式码头深水大厚度换填砂地基研究与实践[J].水运工程，2019，78（07）：204-211.
        [2]李峰楠，张伟豪.重力式沉箱码头中沉箱安装施工及质量控制分析[J].珠江水运，2018，78（11）：42-43.
        [3]周照山.浅谈重力式码头施工问题及解决措施[J].智能城市，2017，3（10）：30-32.
        [4]何志成.重力式码头施工问题及解决措施[J].黑龙江交通科技，2017，40（01）：187+189.