吳國有(中交二航局第一工程有限公司，湖北 武漢 430012)

重力式空心方塊碼頭施工工藝和質(zhì)量控制措施簡述

吳國有
(中交二航局第一工程有限公司，湖北 武漢 430012)

如何設(shè)計(jì)重力式方塊碼頭的斷面結(jié)構(gòu)形式和通過施工過程中的嚴(yán)格控制，是保證碼頭質(zhì)量的關(guān)鍵。文中以沙特達(dá)曼港第二集裝箱碼頭一期工程項(xiàng)目為例，介紹了重力式方塊碼頭施工工藝及技術(shù)質(zhì)量控制要點(diǎn)。通過碼頭斷面結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)優(yōu)化，在施工中對(duì)大體積砼采用溫控防裂措施和在中東地區(qū)創(chuàng)新采用的碼頭堆載預(yù)壓與基床重錘夯實(shí)相結(jié)合工藝，對(duì)確保碼頭施工質(zhì)量發(fā)揮了重要作用，這對(duì)以后類似重力式碼頭的實(shí)施和質(zhì)量控制具有相應(yīng)的借鑒參考意義。

重力式方塊碼頭；優(yōu)化設(shè)計(jì)；堆載預(yù)壓與基床重錘夯實(shí)聯(lián)合工藝；大體積砼溫控措施

一、工程簡介

沙特達(dá)曼港第二集裝箱碼頭一期工程位于沙特阿拉伯東部省達(dá)曼港內(nèi)，與伊朗隔波斯灣相望。該項(xiàng)目為設(shè)計(jì)施工總承包（EPC）模式，項(xiàng)目主要工作內(nèi)容包含700m碼頭泊位，800m護(hù)岸，總長超過2km的場內(nèi)聯(lián)運(yùn)鐵路，后方45萬平方陸域吹填和道路堆場施工以及相關(guān)的供電、給排水及消防等配套系統(tǒng)施工，13棟用于碼頭運(yùn)營管理的房建及設(shè)施施工。其中700m碼頭泊位工程結(jié)構(gòu)形式為重力式空心方塊碼頭，碼頭工程主要工程量包括基槽挖泥28萬方，基床及墻后棱體拋石39萬方，預(yù)制及現(xiàn)澆砼14.3萬方，共預(yù)制安裝碼頭方塊1583塊。本文主要針對(duì)碼頭工程進(jìn)行研究，其典型斷面如下圖所示。

碼頭典型斷面

二、主要施工工藝及控制要點(diǎn)

碼頭施工主要分為基槽開挖及基床施工、方塊預(yù)制及安裝、碼頭預(yù)壓和胸墻現(xiàn)澆、碼頭后方回填施工等幾個(gè)階段，其中碼頭墻身方塊為8層砌筑。

1.基槽開挖

開挖采用絞吸式挖泥船開挖，對(duì)砂巖等硬層用抓斗式挖泥船配合；采用GPS定位，根據(jù)水深情況，設(shè)計(jì)底標(biāo)高和船舶性能分條和分層開挖；基槽開挖是關(guān)鍵工序，要求開挖后的基底地質(zhì)情況與勘探相符，深度及寬度滿足設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)格控制超挖。

2.基床施工

（1）基床拋填

拋石前要對(duì)基槽斷面尺寸、標(biāo)高及回淤沉積物進(jìn)行檢查；基槽拋填根據(jù)GPS測量結(jié)果和拋石方格圖，采用開體駁在定位船的輔助下定點(diǎn)定量拋填，石料規(guī)格10～100kg,基床厚1.5米，分兩層進(jìn)行拋填，每層在粗平后進(jìn)行夯實(shí)。拋填按寧低勿高的原則嚴(yán)格控制標(biāo)高，以試驗(yàn)段的實(shí)測夯沉量作為預(yù)留夯沉量的標(biāo)準(zhǔn)，確定最終基床拋石控制頂標(biāo)高。

（2）基床夯實(shí)

基床密實(shí)在國外規(guī)范中沒有明確要求，中東地區(qū)通常采用預(yù)壓和預(yù)留的方式。為加速沉降的完成，本工程采用基床重錘夯實(shí)聯(lián)合堆載預(yù)壓工藝?；埠粚?shí)采用2500t方駁上安設(shè)50t履帶吊施工，夯錘重4～5t,直徑1米，高度80cm。夯實(shí)施工確保落距H≥4m,考慮水下浮阻力后夯擊能至少為166kj/m2。

（3）基床整平施工

基床細(xì)平時(shí)設(shè)三條導(dǎo)軌分兩幅整平，導(dǎo)軌下用不同厚度的砼墊塊和鋼墊板調(diào)整標(biāo)高，使用測量標(biāo)桿和GPS在基床上找點(diǎn)和確定導(dǎo)軌標(biāo)高，導(dǎo)軌安裝精度要求為標(biāo)高±10mm,平面位置±100mm。

3.方塊預(yù)制和安裝

（1） 方塊預(yù)制

建專門的方塊預(yù)制場，采用定型鋼模板預(yù)制，控制好砼入模溫度，澆筑完成后濕潤養(yǎng)護(hù)達(dá)到7天標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度后方可起吊，28天標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度方可安裝。

（2） 方塊安裝與棱體回填

碼頭方塊安裝大部分在水下進(jìn)行，方塊定位尤為關(guān)鍵，特別是最底層方塊的精確定位，本工程采用水面GPS-RTK+水下倒垂法的定位方法。

方塊安裝過程也是基床荷載加載預(yù)壓的過程，安裝順序應(yīng)考慮到荷載因素。方塊安裝應(yīng)與后方棱體回填交替進(jìn)行，每安裝2層方塊立即開始后方棱體拋填，直至已安裝方塊頂面平齊后繼續(xù)安裝上層方塊。

4.堆載預(yù)壓及胸墻施工

（1）堆載預(yù)壓

為減少碼頭后期沉降，在胸墻施工前對(duì)碼頭主體使用預(yù)制方塊堆載的方式進(jìn)行超載預(yù)壓。經(jīng)計(jì)算確定預(yù)壓荷載110KPa,預(yù)壓區(qū)域?yàn)榇a頭前沿18.5m范圍，每30m一節(jié)段進(jìn)行；卸載標(biāo)準(zhǔn)為沉降穩(wěn)定且小于2mm/周，并在卸載后持續(xù)觀察至回彈穩(wěn)定為止。

（2）胸墻施工

胸墻頂碼頭面標(biāo)高為+4.75m,胸墻高度為2.95m,胸墻分段施工一次澆筑，采用分節(jié)段跳倉流水施工，低潮時(shí)段進(jìn)行胸墻砼澆筑施工。為減少水化熱及胸墻內(nèi)外溫差，選用低水化熱波特蘭I型水泥，并大量摻用GGBFS以降低水泥用量，攪拌砼加冰降低入模溫度。

三、工程質(zhì)量控制主要技術(shù)措施

通過該碼頭工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)重力式空心方塊碼頭質(zhì)量控制可從幾個(gè)環(huán)節(jié)分別采取措施：

（1）合理的設(shè)計(jì)方案，既是成本控制的重要措施，也是確保工程質(zhì)量的重要途徑。

本工程采用的碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，充分考慮承包商模板狀況及船機(jī)設(shè)備能力，最大限度地發(fā)揮EPC項(xiàng)目的長處，在施工中對(duì)設(shè)計(jì)方案持續(xù)優(yōu)化。

（2）GPS測量定位技術(shù)在本工程中的廣泛應(yīng)用

GPS測量定位技術(shù)避免了全站儀等傳統(tǒng)測量儀器在沙特風(fēng)沙大、高溫潮濕天氣、通視條件差等環(huán)境因素的限制，既確保了測量精度，也大大方便了施工。本工程從港池疏浚、基槽開挖、基床拋石、方塊安裝、及胸墻施工等各個(gè)環(huán)節(jié)都大量采用GPS-RTK定位測量技術(shù)，保證了工程質(zhì)量。

（3）基床夯實(shí)和碼頭堆載預(yù)壓施工工藝的綜合應(yīng)用，對(duì)保證碼頭沉降穩(wěn)定性效果顯著

在本項(xiàng)目中，通過對(duì)碼頭基床進(jìn)行夯實(shí)，并在澆筑胸墻前采取預(yù)壓措施，加速完成地基沉降變形及墻身方塊安裝間的縫隙，避免了胸墻沉降裂縫，且保證了碼頭結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。通過對(duì)碼頭上設(shè)置的21個(gè)沉降觀測點(diǎn)長期觀察記錄的數(shù)據(jù)表明，第一年沉降已經(jīng)基本穩(wěn)定，1～2年的沉降量僅為1～3mm，2年累計(jì)沉降量最大僅為8mm。

（4）高溫低濕環(huán)境下大體積砼溫控措施，是中東地區(qū)施工必須面對(duì)的一個(gè)重要課題

沙特夏季持續(xù)時(shí)間長，每年的5～10月是典型的高溫氣候，日平均氣溫為40℃，午間氣溫可達(dá)到50℃以上，地表溫度近80℃。濕度很低一般在45﹪～70﹪。本項(xiàng)目的方塊及胸墻采用C50混凝土，且施工貫穿整個(gè)夏季，是典型的高標(biāo)號(hào)大體積混凝土施工。

本項(xiàng)目混凝土施工中，采取了優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)、控制混凝土原材料及入模溫度（其中骨料設(shè)立遮陽篷和采用水淋粗骨料降溫，采用碎冰代替部分拌合水進(jìn)行混凝土拌合）、胸墻分段跳倉施工、土工布和塑料薄膜雙層覆蓋養(yǎng)護(hù)的措施，是保證工程質(zhì)量，避免出現(xiàn)溫度裂縫的有效措施。

四、結(jié)論

在沙特達(dá)曼港第二集裝箱碼頭一期工程建設(shè)中，通過采用合理的結(jié)構(gòu)型式并在施工中不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，是保證工程質(zhì)量的重要途徑。嚴(yán)格控制基槽開挖、基床作業(yè)、方塊預(yù)制及安裝、胸墻澆筑等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是順利完成碼頭施工的基礎(chǔ)。在工程中大量應(yīng)用GPS定位及控制測量技術(shù)、大體積砼溫控防裂措施、碼頭基床夯實(shí)與堆載預(yù)壓相結(jié)合工藝，對(duì)重力式碼頭的施工控制及工程質(zhì)量，起到了關(guān)鍵作用。該工程項(xiàng)目所采取的技術(shù)措施，對(duì)類似碼頭工程具有一定的借鑒參考意義。

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