明廷濤　王松

摘 要：以沙特沙巴大橋人工島項(xiàng)目工程為例，闡述了小型突堤重力式方塊碼頭的施工技術(shù)，解決了高溫濕熱條件下混凝土裂縫問(wèn)題和碼頭質(zhì)量控制難題，為類似條件下的小型重力式方塊碼頭的施工提供一定參考。

關(guān)鍵詞：方塊；高溫濕熱；裂縫；堆載預(yù)壓

中圖分類號(hào)：U655.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2018）6-0068-02

重力式方塊碼頭因結(jié)構(gòu)堅(jiān)固耐用，能承受較大的地面載荷和船舶載荷的優(yōu)點(diǎn)，是廣泛應(yīng)用于集中荷載或者碼頭面層荷載要求較大的一種大型碼頭結(jié)構(gòu)形式。而小型重力式方塊碼頭應(yīng)用于輪渡碼頭也比較常見(jiàn)。以沙特沙巴大橋人工島項(xiàng)目碼頭工程（以下稱沙巴人工島碼頭工程）為例，介紹小型重力式方塊碼頭施工工藝及質(zhì)量控制要點(diǎn)。

1 工程概況

沙巴大橋人工島碼頭是渡輪碼頭，要求可同時(shí)停靠2條225英尺的渡輪。該碼頭設(shè)計(jì)因空間受限和人工島整體的美觀要求，采用突堤式。碼頭長(zhǎng)僅88m，寬7m，設(shè)計(jì)壽命要求為75年，是一座小型采用重力式方塊碼頭。

1.1 氣候條件及潮位

碼頭位于沙特東部省Khobar地區(qū)。該地區(qū)屬于沙漠熱帶鹽濕氣候，平均相對(duì)濕度20%-40%，最大日照氣溫+72℃，蔭溫9℃-50℃。

最高天文潮位：+1.20m。

最低天文潮位：+0.00m 。

1.2 碼頭信息及參數(shù)

通過(guò)地質(zhì)勘探顯示，碼頭基床底部從上往下分別為鈣質(zhì)砂層，鈣質(zhì)巖層，其中鈣質(zhì)砂層厚度為1.4m。碼頭基床采用拋石基床，拋石厚度2m，方塊采用C30的素混凝土，共分為5層，整體為一個(gè)區(qū)段，未設(shè)計(jì)沉降縫。胸墻頂標(biāo)高為+2.74m，底標(biāo)高+0.70m，標(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)度為10m，共設(shè)置8道伸縮縫采用C40混凝土進(jìn)行現(xiàn)澆施工。碼頭結(jié)構(gòu)立面圖見(jiàn)圖1。

2 施工工藝流程

傳統(tǒng)的重力式方塊碼頭施工工藝分為基床施工、方塊預(yù)制、方塊安裝、堆載預(yù)壓和胸墻澆筑6個(gè)關(guān)鍵步驟。

本工程碼頭決定取消堆載預(yù)壓工序，基于以下考慮因素：

（1）考慮到基床底部地質(zhì)條件好，基床區(qū)域分布均勻；

（2）碼頭長(zhǎng)度僅為88m，整體性良好；

（3）碼頭為輪渡碼頭，面層荷載較小，無(wú)較大的集中荷載。

3 施工主要方法及控制要點(diǎn)

3.1 基床施工

基床施工主要分為基床拋石、基床粗平、基床打夯和基床細(xì)平4個(gè)工序。本工程基床石重量大小為1-100kg。

3.1.1 基床拋石

在基床開(kāi)挖并驗(yàn)收完成后，即可開(kāi)始基床拋石施工。基床拋石既要避免拋出區(qū)域范圍外，造成材料的浪費(fèi)；又要避免超拋和欠拋，加大整平打夯困難或補(bǔ)拋。因此基床拋石的控制要點(diǎn)是控制拋石的區(qū)域范圍和拋石厚度。

（1）拋石區(qū)域范圍控制。本工程基床拋石區(qū)域范圍的控制采用浮漂+GPS定位的方式來(lái)進(jìn)行雙向控制。在拋石開(kāi)始前，潛水員下潛至水底，在拋石區(qū)域范圍四周每隔3m固定一個(gè)浮漂。通過(guò)浮漂，拋石人員可粗步目測(cè)判斷拋石范圍?？紤]到本工程為小型重力式碼頭，拋石量相較大型重力式碼頭要少，因此盡量選擇在平潮時(shí)期進(jìn)行拋石，以消除漲潮落潮對(duì)浮漂定位的影響。將GPS安裝在港灣6號(hào)船舶上，利用GPS定位通過(guò)船機(jī)錨纜來(lái)控制船機(jī)到達(dá)指定位置。

（2）拋石厚度控制。將拋石區(qū)域在紙上按長(zhǎng)8m寬3m的方格劃分為若干個(gè)小區(qū)域，給各個(gè)小區(qū)域編號(hào)并計(jì)算出各方格所需要的具體拋石量。拋石時(shí)采用25m3的開(kāi)體駁將石方從臨時(shí)碼頭運(yùn)輸至港灣6號(hào)處?？?，固定在港灣6號(hào)的挖機(jī)將石方均勻拋撒在指定編號(hào)小區(qū)域。拋石的同時(shí)，船上施工人員采用打水坨的方式校核拋石厚度?？紤]到本工程拋石層厚度為2m，根據(jù)當(dāng)?shù)厥锨闆r和以往拋石經(jīng)驗(yàn)，拋石厚度預(yù)留30cm的夯實(shí)沉降量。

3.1.2 基床粗平

基床拋石完成后，需要進(jìn)行粗平工序。粗平時(shí)，潛水員首先下水，在基床安裝若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)高程控制點(diǎn)。然后潛水員以這些控制點(diǎn)為基本參照，通過(guò)指揮挖機(jī)配合的方式，對(duì)基床拋石各區(qū)域進(jìn)行人工整平。粗平后高程控制誤差為30cm。

3.1.3 基床打夯

夯擊設(shè)備采用1臺(tái)50t履帶吊上港灣6號(hào)，夯擊順序?yàn)閺拇a頭根部開(kāi)始處往碼頭端部方向進(jìn)行錘夯。根據(jù)規(guī)范要求，靜壓底面壓力宜在40-60KPa，不計(jì)浮力和阻力影響，沖擊能不能小于120KJ/㎡。夯錘采用5噸自制圓柱形夯錘，底面直徑1.3米，夯錘提升高度為5.1m。

夯實(shí)過(guò)程中，每移一次船位，都要對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)標(biāo)，同時(shí)，時(shí)刻要注意船舶錨纜，以免發(fā)生拖錨和漏夯現(xiàn)象。

基床夯實(shí)后要進(jìn)行驗(yàn)夯，驗(yàn)夯的標(biāo)準(zhǔn)為以平均沉降量不大于30mm為合格。

3.1.4 基床細(xì)平

基床夯實(shí)施工完成后要進(jìn)入基床細(xì)平階段。同樣，基床細(xì)平需要潛水員在水下進(jìn)行。

首先，與基床拋石相類似，采用開(kāi)體駁和挖機(jī)均勻拋灑粒徑10-30mm的小碎石；其次，潛水員與測(cè)量人員配合，在基床整平區(qū)域安放兩條導(dǎo)軌，導(dǎo)軌高度為標(biāo)準(zhǔn)控制高程；最后，潛水員在水下控制刮尺沿著導(dǎo)軌方向移動(dòng)，通過(guò)導(dǎo)軌高程來(lái)進(jìn)行控制。需要增補(bǔ)的位置添加小碎石，需要刮走的小碎石直接用刮尺刮走。當(dāng)導(dǎo)軌高差在10mm以內(nèi)時(shí)可視為整平符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2 方塊預(yù)制

本工程氣候條件高溫濕熱，預(yù)制素混凝土方塊極易產(chǎn)生裂縫。為了解決素混凝土預(yù)制方塊裂縫的問(wèn)題，采取了多方面的措施進(jìn)行控制。

3.2.1 優(yōu)化混凝土配合比

優(yōu)化混凝土配合比，采用低水化熱水泥。添加了超級(jí)減水劑和調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間的減水劑。最終通過(guò)5次試拌實(shí)驗(yàn)，比選出了混凝土最優(yōu)配合比。

3.2.2 控制混凝土溫度

方塊預(yù)制開(kāi)始前，制作3個(gè)長(zhǎng)寬高為1m的混凝土正立方體，并在每個(gè)立方體的形心和距離6個(gè)面中心和8個(gè)角點(diǎn)以內(nèi)10cm處，安裝測(cè)溫片。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定混凝土內(nèi)部和表面的溫度差，控制內(nèi)外溫度差在25攝氏度范圍內(nèi)。通過(guò)加冰和調(diào)整施工時(shí)段的方式，嚴(yán)格控制混凝土入模溫度在30攝氏度以內(nèi)。

3.2.3 冷縫控制

通過(guò)控制混凝土澆筑間隔時(shí)間，來(lái)消除混凝土冷縫。要求商混站調(diào)配備用罐車和設(shè)備，保證混凝土從出商混站到澆筑的間隔時(shí)間不超過(guò)90分鐘，上一層混凝土澆筑完成與下一層混凝土開(kāi)始澆筑的時(shí)間間隔不超過(guò)60分鐘。

3.2.4 拆模和養(yǎng)護(hù)

加強(qiáng)混凝土方塊的養(yǎng)護(hù)。拆模時(shí)采用一定的擋風(fēng)措施，養(yǎng)護(hù)時(shí)采用薄膜加土工布的方式，保證水分不被蒸發(fā)和散失，保證預(yù)制方塊不因高溫天氣而產(chǎn)生裂紋。

另外，為了保證預(yù)制方塊尺寸，側(cè)模采用定型鋼模板，而底模采用混凝土基座上鋪設(shè)鋼板；同時(shí)為了保證后期方塊安裝平整度，每個(gè)方塊上馬鞍適當(dāng)縮小2cm，下馬鞍適當(dāng)放大2cm。

3.3 方塊安裝

本工程方塊共僅有222塊，最大方塊重量為45噸。

3.3.1 安裝機(jī)具

本工程方塊安裝對(duì)安裝機(jī)具要求不高，項(xiàng)目采用粵神州36號(hào)和38號(hào)從臨時(shí)出運(yùn)碼頭將方塊運(yùn)送至安裝現(xiàn)場(chǎng)，300噸履帶吊上港灣6號(hào)作為起吊安裝設(shè)備。

3.3.2 安裝順序

方塊安裝從碼頭根部開(kāi)始往端頭處方向開(kāi)始安裝。先全部安裝第1層，再全部安裝第二層直至第5層全部安完。

3.3.3 安裝方法

第一步，潛水員水下沿著軸線方向每隔5m放樣出方塊的理論位置；

第二步，安裝第1塊方塊A，并初步將方塊A放置在理論位置誤差30cm以內(nèi)。落鉤后起吊第2塊方塊B，并以方塊A為參照，將方塊B安放至控制位置。

第三步，再以方塊B為參照，調(diào)整方塊A的位置直至準(zhǔn)確位置。方塊A位于準(zhǔn)確位置后，同樣調(diào)整方塊B至準(zhǔn)確位置。

第四步，以方塊A和B為參照，依次安裝其余方塊至準(zhǔn)確位置。

3.3.4 質(zhì)量控制點(diǎn)

方塊安裝時(shí)主要控制方塊的方塊之間的縫寬、高程、相鄰方塊之間的錯(cuò)牙和傾斜度等。

3.4 胸墻施工

本工程因取消方塊預(yù)壓工序，胸墻施工安排在方塊安裝完15天以后進(jìn)行，以消除碼頭方塊沉降的影響，同時(shí)胸墻混凝土澆筑時(shí)考慮了碼頭20mm的預(yù)留沉降量。胸墻采用定型鋼模板一次澆筑成型，澆筑質(zhì)量控制和養(yǎng)護(hù)方法和要求與方塊預(yù)制相類似。

這里值得一提的是，針對(duì)碼頭混凝土電纜槽的施工，電纜槽模板特意設(shè)計(jì)成兩片“L”型模板相對(duì)拼接，并以螺旋伸縮桿件加以固定，保證了電纜槽形狀和剛度的同時(shí)，也方便了模板的拆除。

4 碼頭沉降觀測(cè)

碼頭施工完成后，對(duì)碼頭進(jìn)行了沉降觀測(cè)，整理觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，碼頭累計(jì)沉降量為14mm。

5 結(jié)語(yǔ)

小型突堤式重力方塊輪渡碼頭因其設(shè)計(jì)用途和荷載與大型重力式方塊碼頭不同，其施工技術(shù)也有差異。筆者需要強(qiáng)調(diào)的是，有必要針對(duì)不同類型的碼頭和地質(zhì)條件等因素，采用合理的施工工藝；另外，本工程在高溫濕熱條件下的針對(duì)混凝土施工采取的有效措施，也給類似工程提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 明廷濤，李孝斌，孟元.高溫濕熱條件下重力式方塊碼頭施工技術(shù)研究[J].中國(guó)水運(yùn)，2017，38（12）：51-53..

[2]JTS 167-2-2009， 重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范[S].