任一飛，曹海岳，高平原（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

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重力式碼頭基床夯實(shí)對(duì)碼頭沉降位移變化的影響

任一飛，曹海岳，高平原
（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

摘要：以三個(gè)重力式碼頭為例，通過(guò)其施工過(guò)程及竣工后的沉降位移觀測(cè)記錄，分析碼頭基床采用重錘夯實(shí)或爆炸夯實(shí)對(duì)碼頭沉降位移變化的影響，并提出建議。

關(guān)鍵詞：重力式碼頭；塊石基床；重錘夯實(shí)；爆炸夯實(shí)

引 言

沉降位移變化是重力式碼頭質(zhì)量控制的重點(diǎn)，如果基礎(chǔ)施工質(zhì)量控制不好，造成沉降、位移過(guò)大，或不均勻，會(huì)嚴(yán)重影響碼頭的使用功能，甚至危害碼頭整體穩(wěn)定和安全，導(dǎo)致碼頭滑移塌方，而如何減少碼頭的沉降位移變化也一直是重力式碼頭質(zhì)量通病治理的重要課題。

重力式碼頭基床夯實(shí)處理一般分為重錘夯實(shí)和爆炸夯實(shí)兩種。其中重錘夯實(shí)為基床采取分層拋石并在每層拋石后利用重錘進(jìn)行夯實(shí)；爆炸夯實(shí)為基床拋石后在頂面敷設(shè)炸藥，利用炸藥爆炸后的沖擊對(duì)基床進(jìn)行夯實(shí)。為了分析沉降位移變化，我們選取了基床重錘夯實(shí)的方塊碼頭基床爆炸夯實(shí)的方塊碼頭及沉箱碼頭進(jìn)行沉降位移觀測(cè)統(tǒng)計(jì)并加以分析總結(jié)。

1 工程示例的選取

本文共計(jì)選取三個(gè)單位工程，分別為營(yíng)口港仙人島港區(qū)成品油碼頭工程（順岸實(shí)心方塊碼頭，基床采用重錘夯實(shí)）、營(yíng)口港仙人島港區(qū)多用途泊位工程（順岸實(shí)心方塊碼頭，基床采用爆炸夯實(shí)）、營(yíng)口港仙人島港區(qū)通用泊位工程（順岸沉箱碼頭，基床采用爆炸夯實(shí)）。三個(gè)工程均位于營(yíng)口港仙人島港區(qū)，基礎(chǔ)為中粗砂層，碼頭頂面高程為5.5 m，碼頭前沿底高程為-15.5 m，基床厚度為4.0 m，基床拋石采用10～100 kg塊石，預(yù)留10 cm沉降量，第一年進(jìn)行基礎(chǔ)、墻身施工，第二年進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)施工，施工條件相同。

2 基床夯實(shí)方法及原理

重錘夯實(shí)：由方駁吊機(jī)組將底面直徑1.5 m，重6.5 t的圓盤夯錘提升4.5 m后，自由下落，基床夯實(shí)采用十二夯次、縱橫向相鄰接壓半夯；分初夯、復(fù)夯各一遍，初夯八夯次，復(fù)夯四夯次，使基床收到壓密加固，減少其壓縮沉降。4 m厚的基床分兩層夯實(shí)。成品油工程基床驗(yàn)收時(shí)采用原夯錘原夯擊能復(fù)打一夯次，沉降量的平均值為10～15 mm。

爆炸夯實(shí)：將炸藥包群懸浮于水中基床上，藥包使用乳化炸藥制做，藥量偏差小于5 %，藥包按方格式布置，每段基床共進(jìn)行三次爆夯作業(yè)，每次爆夯藥包與上一次錯(cuò)開布置，第二遍的藥包在第一遍的4個(gè)藥包中心，兩段之間搭接處重復(fù)布置一排藥包，藥包之間的間距為3 m，排距為4 m，炸藥包群爆炸后產(chǎn)生巨大沖擊波與地震波能量，使基床塊石間相互錯(cuò)動(dòng)，其骨架結(jié)構(gòu)破壞后重新組合、重新密實(shí)，最后達(dá)到拋石基床密實(shí)的目的。多用途泊位和通用泊位工程基床驗(yàn)收時(shí)，夯沉率達(dá)10 %～15 %。

3 測(cè)量方案選擇

1）觀測(cè)儀器選?。何灰朴^測(cè)采用萊卡全站儀（標(biāo)定精度測(cè)距2+2 ppm，測(cè)角2”），觀測(cè)點(diǎn)架設(shè)三角基座棱鏡。沉降觀測(cè)采用萊卡自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀（標(biāo)定精度3 mm/km），觀測(cè)時(shí)使用3 m水準(zhǔn)板尺架設(shè)在觀測(cè)點(diǎn)上。

2）觀測(cè)點(diǎn)選?。涸O(shè)置臨時(shí)觀測(cè)點(diǎn)，以墻身結(jié)構(gòu)段進(jìn)行劃分，成品油碼頭工程每21.74 m（一個(gè)結(jié)構(gòu)段）設(shè)一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)；多用途泊位工程每21.74 m（一個(gè)結(jié)構(gòu)段）設(shè)一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)；通用泊位工程按每18.74 m（一個(gè)結(jié)構(gòu)段）設(shè)一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。

3）觀測(cè)周期：當(dāng)卸荷板、沉箱安裝完畢后，對(duì)沉降、位移觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行首次觀測(cè)，為保證觀測(cè)初始值的準(zhǔn)確性，在一天內(nèi)分兩次觀測(cè)取平均值作為首次觀測(cè)成果。胸墻澆筑前每星期進(jìn)行一次觀測(cè)并做記錄，同時(shí)分析墻身安裝完畢后，后方棱體回填、后方回填砂及振沖砂對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)的沉降位移影響；胸墻澆筑后將沉降位移觀測(cè)點(diǎn)移至胸墻上，每段設(shè)置一個(gè)，且每個(gè)星期觀測(cè)一次，并做好記錄分析上部結(jié)構(gòu)施工時(shí)對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)的沉降位移影響。

4 觀測(cè)數(shù)據(jù)與分析

4.1 沉降

分別統(tǒng)計(jì)三個(gè)工程在發(fā)生沉降的四個(gè)主要施工階段以及總體的沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)，并加以對(duì)比分析。

1）墻身構(gòu)件安裝后第一個(gè)星期的沉降。根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，此階段三個(gè)工程的平均沉降量依次為7.0 mm、6.3 mm和18.7 mm。分析原因?yàn)槌善酚痛a頭工程及多用途泊位工程第一個(gè)星期主要進(jìn)行卸荷板反調(diào)工作，此時(shí)已經(jīng)距離基床施工完畢7個(gè)星期，在此期間一至四層方塊陸續(xù)安裝，對(duì)基床實(shí)施了加載，已發(fā)生部分沉降（現(xiàn)有技術(shù)條件無(wú)法對(duì)該期間的沉降量進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，故不作為統(tǒng)計(jì)比較依據(jù)），因此本階段沉降量偏??；通用泊位工程此前剛完成沉箱安裝，本階段主要進(jìn)行箱內(nèi)填料作業(yè)，基床荷載短時(shí)間內(nèi)顯著增加，因此沉降變化較大。

2）棱體回填完畢后的沉降。棱體回填時(shí)期共計(jì)觀測(cè)4個(gè)星期，根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，此期間三個(gè)工程均出現(xiàn)明顯沉降，平均沉降為 27.5 mm、11.5 mm 、11.1 mm，成品油碼頭工程沉降量明顯大于其它兩個(gè)工程。

3）回填砂及振沖完畢后的沉降?；靥钌凹罢駴_期間共計(jì)觀測(cè)6個(gè)星期，根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，此期間成品油碼頭沉降較大，平均沉降30.4 mm；多用途泊位及通用泊位沉降較小，平均沉降分別為10.5 mm和7.5 mm。

4）胸墻施工完畢后的沉降。胸墻施工完畢后繼續(xù)觀測(cè)至碼頭結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，此期間成品油碼頭沉降較大，平均沉降20.6 mm；多用途泊位及通用泊位沉降較小，平均沉降為7.6 mm和8.0 mm。

5）全觀測(cè)周期沉降統(tǒng)計(jì)分析。根據(jù)觀測(cè)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，繪制各工程沉降曲線如圖1～圖3。

圖1 成品油碼頭工程沉降曲線

圖2 多用途泊位工程沉降曲線

圖3 通用泊位工程沉降曲線

成品油碼頭工程和多用途泊位工程的布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)以及施工周期基本一致，而成品油碼頭的沉降數(shù)值變化較大，多用途泊位工程在各階段的沉降數(shù)值均小于成品油工程；而通用泊位的沉降變化與多用途泊位較為類似。因此碼頭結(jié)構(gòu)不同對(duì)碼頭沉降變化影響較小，基床處理方式的不同對(duì)碼頭沉降變化影響較大。

4.2 位移

統(tǒng)計(jì)三個(gè)工程在發(fā)生位移的四個(gè)主要施工階段以及總體的位移觀測(cè)數(shù)據(jù)，并加以對(duì)比分析。

1）墻身構(gòu)件安裝后第一個(gè)星期的位移。成品油碼頭工程及多用途泊位工程第一個(gè)星期主要進(jìn)行卸荷板反調(diào)工作，由于此時(shí)距離基床處理完畢已經(jīng)經(jīng)過(guò)7個(gè)星期，且一至四層方塊在此期間陸續(xù)安裝完畢，位移變化較小，平均位移4.2 mm和2 mm，通用泊位工程第一個(gè)星期主要進(jìn)行箱內(nèi)填料工作，而此時(shí)距離基床處理完畢經(jīng)過(guò)2個(gè)星期，位移變化較小，平均沉降為2.2 mm。

2）棱體回填完畢后的位移。棱體回填時(shí)期共計(jì)觀測(cè)4個(gè)星期，此期間三個(gè)工程的位移均較大，平均位移為14.9 mm、9.3 mm 、8.7 mm。成品油碼頭工程位移量大于其它兩個(gè)工程。

3）回填砂及振沖完畢后的位移?；靥钌凹罢駴_時(shí)期共計(jì)觀測(cè)6個(gè)星期，此期間成品油碼頭位移較大，平均位移15.04 mm；多用途泊位及通用泊位位移較小，平均位移為6.3 mm和6.0 mm。成品油碼頭工程位移量大于其它兩個(gè)工程。

4）胸墻施工完畢后的位移。胸墻施工完畢后繼續(xù)觀測(cè)至碼頭結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，此期間成品油碼頭位移較大，平均位移12.4 mm；多用途泊位及通用泊位沉位移較小，平均位移為6.25 mm和6.7 mm。

5）全觀測(cè)周期位移統(tǒng)計(jì)分析。根據(jù)觀測(cè)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，繪制各工程位移曲線如圖4～圖6。

圖4 成品油碼頭工程位移曲線

圖5 多用途泊位工程位移曲線

圖6 通用泊位工程位移曲線

成品油碼頭工程和多用途泊位工程的布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)以及施工周期基本一致，而成品油碼頭的位移數(shù)值變化較大，而多用途泊位工程在各個(gè)階段位移數(shù)值相對(duì)于成品油工程變化較少；而通用泊位的位移沉降變化與多用途泊位較為類似。因此碼頭結(jié)構(gòu)不同對(duì)碼頭位移變化影響較小，基床處理方式的不同對(duì)碼頭位移變化影響較大。

4.3 總體沉降、位移

表1 總體沉降、位移

對(duì)三個(gè)工程的總體沉降位移數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出三個(gè)示例工程的最大、最小和平均值，見表1。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)三個(gè)工程的沉降位移觀測(cè)數(shù)值累計(jì)的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)同樣結(jié)構(gòu)的順岸重力式方塊碼頭，基床處理采用爆炸夯實(shí)，相對(duì)于基床采用重錘夯實(shí)，能更有效的減少碼頭結(jié)構(gòu)的沉降位移變化；而不同結(jié)構(gòu)的順岸重力式方塊碼頭和順岸重力式沉箱碼頭，基床采用爆炸夯實(shí)，沉降、位移變化數(shù)值處于相似狀態(tài)。因此，為了減少碼頭沉降位移變化，提高工程質(zhì)量，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及施工安全，縮短工期，節(jié)約成本，建議有條件的重力式碼頭工程基床最好采用爆炸夯實(shí)的工藝進(jìn)行施工。

參考文獻(xiàn)：

［1］ JTS257-2008 水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：人民交通出版社，2008.

［2］ JTS 167-2-2009重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2009.

［3］ JTS 204-2008水運(yùn)工程爆破技術(shù)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2008.

［4］ JTS 131-2012水運(yùn)工程測(cè)量規(guī)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

中圖分類號(hào)：U656.1+11

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-9592（2016）02-0063-04

DOI：10.16403/j.cnki.ggjs20160216

收稿日期：2015-12-28

作者簡(jiǎn)介：任一飛（1986-），男，工程師，主要從事港口航道與海岸工程施工技術(shù)管理工作。