重力式码头基床夯实对码头沉降位移变化的影响

任一飞，曹海岳，高平原（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）



重力式码头基床夯实对码头沉降位移变化的影响

任一飞，曹海岳，高平原
（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

摘要：以三个重力式码头为例，通过其施工过程及竣工后的沉降位移观测记录，分析码头基床采用重锤夯实或爆炸夯实对码头沉降位移变化的影响，并提出建议。

关键词：重力式码头；块石基床；重锤夯实；爆炸夯实

引 言

沉降位移变化是重力式码头质量控制的重点，如果基础施工质量控制不好，造成沉降、位移过大，或不均匀，会严重影响码头的使用功能，甚至危害码头整体稳定和安全，导致码头滑移塌方，而如何减少码头的沉降位移变化也一直是重力式码头质量通病治理的重要课题。

重力式码头基床夯实处理一般分为重锤夯实和爆炸夯实两种。其中重锤夯实为基床采取分层抛石并在每层抛石后利用重锤进行夯实；爆炸夯实为基床抛石后在顶面敷设炸药，利用炸药爆炸后的冲击对基床进行夯实。为了分析沉降位移变化，我们选取了基床重锤夯实的方块码头基床爆炸夯实的方块码头及沉箱码头进行沉降位移观测统计并加以分析总结。

1 工程示例的选取

本文共计选取三个单位工程，分别为营口港仙人岛港区成品油码头工程（顺岸实心方块码头，基床采用重锤夯实）、营口港仙人岛港区多用途泊位工程（顺岸实心方块码头，基床采用爆炸夯实）、营口港仙人岛港区通用泊位工程（顺岸沉箱码头，基床采用爆炸夯实）。三个工程均位于营口港仙人岛港区，基础为中粗砂层，码头顶面高程为5.5 m，码头前沿底高程为-15.5 m，基床厚度为4.0 m，基床抛石采用10～100 kg块石，预留10 cm沉降量，第一年进行基础、墙身施工，第二年进行上部结构施工，施工条件相同。

2 基床夯实方法及原理

重锤夯实：由方驳吊机组将底面直径1.5 m，重6.5 t的圆盘夯锤提升4.5 m后，自由下落，基床夯实采用十二夯次、纵横向相邻接压半夯；分初夯、复夯各一遍，初夯八夯次，复夯四夯次，使基床收到压密加固，减少其压缩沉降。4 m厚的基床分两层夯实。成品油工程基床验收时采用原夯锤原夯击能复打一夯次，沉降量的平均值为10～15 mm。

爆炸夯实：将炸药包群悬浮于水中基床上，药包使用乳化炸药制做，药量偏差小于5 %，药包按方格式布置，每段基床共进行三次爆夯作业，每次爆夯药包与上一次错开布置，第二遍的药包在第一遍的4个药包中心，两段之间搭接处重复布置一排药包，药包之间的间距为3 m，排距为4 m，炸药包群爆炸后产生巨大冲击波与地震波能量，使基床块石间相互错动，其骨架结构破坏后重新组合、重新密实，最后达到抛石基床密实的目的。多用途泊位和通用泊位工程基床验收时，夯沉率达10 %～15 %。

3 测量方案选择

1）观测仪器选取：位移观测采用莱卡全站仪（标定精度测距2+2 ppm，测角2”），观测点架设三角基座棱镜。沉降观测采用莱卡自动安平水准仪（标定精度3 mm/km），观测时使用3 m水准板尺架设在观测点上。

2）观测点选取：设置临时观测点，以墙身结构段进行划分，成品油码头工程每21.74 m（一个结构段）设一个观测点；多用途泊位工程每21.74 m（一个结构段）设一个观测点；通用泊位工程按每18.74 m（一个结构段）设一个观测点。

3）观测周期：当卸荷板、沉箱安装完毕后，对沉降、位移观测点进行首次观测，为保证观测初始值的准确性，在一天内分两次观测取平均值作为首次观测成果。胸墙浇筑前每星期进行一次观测并做记录，同时分析墙身安装完毕后，后方棱体回填、后方回填砂及振冲砂对码头结构的沉降位移影响；胸墙浇筑后将沉降位移观测点移至胸墙上，每段设置一个，且每个星期观测一次，并做好记录分析上部结构施工时对码头结构的沉降位移影响。

4 观测数据与分析

4.1 沉降

分别统计三个工程在发生沉降的四个主要施工阶段以及总体的沉降观测数据，并加以对比分析。

1）墙身构件安装后第一个星期的沉降。根据观测数据统计，此阶段三个工程的平均沉降量依次为7.0 mm、6.3 mm和18.7 mm。分析原因为成品油码头工程及多用途泊位工程第一个星期主要进行卸荷板反调工作，此时已经距离基床施工完毕7个星期，在此期间一至四层方块陆续安装，对基床实施了加载，已发生部分沉降（现有技术条件无法对该期间的沉降量进行准确测量，故不作为统计比较依据），因此本阶段沉降量偏小；通用泊位工程此前刚完成沉箱安装，本阶段主要进行箱内填料作业，基床荷载短时间内显著增加，因此沉降变化较大。

2）棱体回填完毕后的沉降。棱体回填时期共计观测4个星期，根据观测数据统计，此期间三个工程均出现明显沉降，平均沉降为 27.5 mm、11.5 mm 、11.1 mm，成品油码头工程沉降量明显大于其它两个工程。

3）回填砂及振冲完毕后的沉降。回填砂及振冲期间共计观测6个星期，根据观测数据统计，此期间成品油码头沉降较大，平均沉降30.4 mm；多用途泊位及通用泊位沉降较小，平均沉降分别为10.5 mm和7.5 mm。

4）胸墙施工完毕后的沉降。胸墙施工完毕后继续观测至码头结构稳定，根据观测数据统计分析，此期间成品油码头沉降较大，平均沉降20.6 mm；多用途泊位及通用泊位沉降较小，平均沉降为7.6 mm和8.0 mm。

5）全观测周期沉降统计分析。根据观测的数据统计，绘制各工程沉降曲线如图1～图3。

图1 成品油码头工程沉降曲线

图2 多用途泊位工程沉降曲线

图3 通用泊位工程沉降曲线

成品油码头工程和多用途泊位工程的布设观测点以及施工周期基本一致，而成品油码头的沉降数值变化较大，多用途泊位工程在各阶段的沉降数值均小于成品油工程；而通用泊位的沉降变化与多用途泊位较为类似。因此码头结构不同对码头沉降变化影响较小，基床处理方式的不同对码头沉降变化影响较大。

4.2 位移

统计三个工程在发生位移的四个主要施工阶段以及总体的位移观测数据，并加以对比分析。

1）墙身构件安装后第一个星期的位移。成品油码头工程及多用途泊位工程第一个星期主要进行卸荷板反调工作，由于此时距离基床处理完毕已经经过7个星期，且一至四层方块在此期间陆续安装完毕，位移变化较小，平均位移4.2 mm和2 mm，通用泊位工程第一个星期主要进行箱内填料工作，而此时距离基床处理完毕经过2个星期，位移变化较小，平均沉降为2.2 mm。

2）棱体回填完毕后的位移。棱体回填时期共计观测4个星期，此期间三个工程的位移均较大，平均位移为14.9 mm、9.3 mm 、8.7 mm。成品油码头工程位移量大于其它两个工程。

3）回填砂及振冲完毕后的位移。回填砂及振冲时期共计观测6个星期，此期间成品油码头位移较大，平均位移15.04 mm；多用途泊位及通用泊位位移较小，平均位移为6.3 mm和6.0 mm。成品油码头工程位移量大于其它两个工程。

4）胸墙施工完毕后的位移。胸墙施工完毕后继续观测至码头结构稳定，此期间成品油码头位移较大，平均位移12.4 mm；多用途泊位及通用泊位沉位移较小，平均位移为6.25 mm和6.7 mm。

5）全观测周期位移统计分析。根据观测的数据统计，绘制各工程位移曲线如图4～图6。

图4 成品油码头工程位移曲线

图5 多用途泊位工程位移曲线

图6 通用泊位工程位移曲线

成品油码头工程和多用途泊位工程的布设观测点以及施工周期基本一致，而成品油码头的位移数值变化较大，而多用途泊位工程在各个阶段位移数值相对于成品油工程变化较少；而通用泊位的位移沉降变化与多用途泊位较为类似。因此码头结构不同对码头位移变化影响较小，基床处理方式的不同对码头位移变化影响较大。

4.3 总体沉降、位移

表1 总体沉降、位移

对三个工程的总体沉降位移数据进行统计分析，得出三个示例工程的最大、最小和平均值，见表1。

5 结 语

通过对三个工程的沉降位移观测数值累计的对比，发现同样结构的顺岸重力式方块码头，基床处理采用爆炸夯实，相对于基床采用重锤夯实，能更有效的减少码头结构的沉降位移变化；而不同结构的顺岸重力式方块码头和顺岸重力式沉箱码头，基床采用爆炸夯实，沉降、位移变化数值处于相似状态。因此，为了减少码头沉降位移变化，提高工程质量，保证结构稳定及施工安全，缩短工期，节约成本，建议有条件的重力式码头工程基床最好采用爆炸夯实的工艺进行施工。

参考文献：

［1］ JTS257-2008 水运工程质量检验标准［S］.北京：人民交通出版社，2008.

［2］ JTS 167-2-2009重力式码头设计与施工规范［S］.北京：人民交通出版社，2009.

［3］ JTS 204-2008水运工程爆破技术规范［S］.北京：人民交通出版社，2008.

［4］ JTS 131-2012水运工程测量规范［S］.北京：人民交通出版社，2012.

Influence of Bedding Compaction on Settlement and Displacement of Gravity Wharf Structure

Ren Yifei， Cao Haiyue， Gao Pingyuan
（NO.1 Engineering Co.， Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.， Ltd.， Tianjin 300456， China）

Abstract：Taking the observation of settlement displacement in the construction process and after completion of three gravity wharf engineering in Xianrendao harbour area of Yingkou port as an example， analysis the effect of foundation bed by heavy tamping or explosive tamping on settlement displacement of wharf structure and give reasonable suggestions.

Key words：gravity wharf；foundation bed made of rubble；heavy tamping；explosive tamping

中图分类号：U656.1+11

文献标识码：A

文章编号：1004-9592（2016）02-0063-04

DOI：10.16403/j.cnki.ggjs20160216

收稿日期：2015-12-28

作者简介：任一飞（1986-），男，工程师，主要从事港口航道与海岸工程施工技术管理工作。