張?zhí)? 李楊春

摘 要：文章以科特迪瓦阿比讓港口擴(kuò)建工程為例，針對(duì)碼頭基礎(chǔ)地質(zhì)條件復(fù)雜、存在埋深較深的軟弱地基問(wèn)題，采用了挖除軟弱地基和換填中粗砂振沖密實(shí)的施工工藝，對(duì)碼頭深基礎(chǔ)施工進(jìn)行了詳細(xì)的探討，最終節(jié)約了項(xiàng)目成本，并取得了良好的施工效果。

關(guān)鍵詞：重力式碼頭 深基礎(chǔ) 港口工程

1.項(xiàng)目背景

科特迪瓦阿比讓港口擴(kuò)建項(xiàng)目集裝箱碼頭為重力式沉箱結(jié)構(gòu)，含3個(gè)泊位，碼頭岸線長(zhǎng)1250m，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水深-18.5m，碼頭面高程為+3.5m。碼頭施工現(xiàn)場(chǎng)位于瀉湖內(nèi)，最大潮差約為0.8m，水流流速小，波浪、潮差對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工影響小。

碼頭區(qū)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，地層在深度方向上軟硬相間，在平面方向上強(qiáng)弱混雜，土層呈明顯的不均勻分布，土層從上至下依次為淤泥、細(xì)砂-粗砂，粘土，局部夾雜腐木層，且埋深較深。部分土層經(jīng)計(jì)算不能滿足設(shè)計(jì)承載力的要求，通過(guò)方案比選，對(duì)碼頭基礎(chǔ)采用深開挖基槽、換填中粗砂及振沖密實(shí)的處理方式。經(jīng)計(jì)算，碼頭基槽地基處理需換填砂29萬(wàn)m3，振沖密實(shí)12.8萬(wàn)m3。換填砂底標(biāo)高為-27.5～-39m，頂標(biāo)高-24.5m，換填厚度3～14.5m，拋石厚度6m。振沖密實(shí)處理底標(biāo)高為-20.0～-44.0m，厚度4.5～9m。項(xiàng)目平面效果圖見(jiàn)圖1。

2.碼頭深基礎(chǔ)施工工藝流程

重力式碼頭沉箱結(jié)構(gòu)對(duì)碼頭基礎(chǔ)要求較高，本項(xiàng)目碼頭基礎(chǔ)復(fù)雜，通常類似地質(zhì)條件采用挖除軟弱地基和換填大厚度拋石基床、或采用碎石樁等工藝實(shí)施。本項(xiàng)目采用挖除軟弱地基和換填中粗砂振沖密實(shí)的施工工藝，該工藝施工技術(shù)難點(diǎn)在于軟弱土層埋藏過(guò)深，對(duì)施工機(jī)械要求較高，必須嚴(yán)格控制換填材料的級(jí)配、密實(shí)的方法及效果，以確保換填基礎(chǔ)的承載力及穩(wěn)定性都能滿足結(jié)構(gòu)要求。

因業(yè)主運(yùn)營(yíng)原因，碼頭施工順序由北往南，碼頭基礎(chǔ)部分按照先施工換填深度大、后施工換填深度小的原則進(jìn)行。碼頭基礎(chǔ)典型施工工藝流程如下：表層淤泥清淤→基槽開挖→基槽清淤→基槽回填→振沖密實(shí)→試驗(yàn)檢測(cè)→基床拋石夯實(shí)→基床平整→沉箱安裝→監(jiān)測(cè)及控制。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)勘察情況，不同區(qū)域的施工略有差異，如開挖換填深度等。

3.施工技術(shù)

3.1表層清淤及基槽開挖

本項(xiàng)目碼頭區(qū)海床表層存在2～4m厚的淤泥，基槽開挖需嚴(yán)格控制回淤，避免影響換填砂質(zhì)量?；矍逵俨扇∠韧鈬笾胁康捻樞蜻M(jìn)行，然后進(jìn)行基槽開挖。

基槽開挖采用分段、分層開挖與分段回填的施工工藝。盡量縮短最后一層開挖時(shí)間，從而縮短槽底暴露時(shí)間，開挖后及時(shí)驗(yàn)收基槽斷面，及時(shí)進(jìn)行回填砂，避免或減小基槽回淤。同時(shí)，為避免和降低回淤影響，還需合理布置陸域吹填出水口位置。

3.2基槽清淤

回淤厚度是指重度>12.6kN/ m3的回淤沉積物（包括淤泥質(zhì)土、淤泥、流泥），本項(xiàng)目換填砂基槽底回淤厚度按≤10cm控制。當(dāng)基槽開挖完成后，如基槽底出現(xiàn)超出標(biāo)準(zhǔn)的回淤，必須進(jìn)行回淤物清除后再回填砂，本項(xiàng)目采用射吸式抽砂船和空氣吸泥裝置進(jìn)行清淤。

3.3基槽回填

本項(xiàng)目換填砂質(zhì)量控制要求為含泥量≤5%的中粗砂，計(jì)算方量29萬(wàn)m3，考慮一定量富余。對(duì)砂的質(zhì)量采取進(jìn)行事先檢驗(yàn)和過(guò)程抽檢的形式進(jìn)行質(zhì)量控制?；靥钌安扇∫淮涡曰靥睢⒁淮涡哉駴_的工藝進(jìn)行，回填時(shí)考慮潮位影響，以及5%的沉降預(yù)留量。

3.4振沖密實(shí)

回填砂密實(shí)采用振沖密實(shí)的處理方式，主要施工工藝如下：點(diǎn)位布設(shè)→安裝船載定位架→工作船拋錨定位→振沖器吊直→進(jìn)入定位槽口→振沖器下放至振沖砂頂面→檢查振點(diǎn)位置→下沉并啟動(dòng)振沖器→下插振沖器至振沖底高程→留振→分段提升振沖器，分段留振，直至拔出砂面→移動(dòng)振沖器至下一振沖點(diǎn)位。

通過(guò)試驗(yàn)段施工經(jīng)驗(yàn)，本項(xiàng)目基床振沖密實(shí)采用100kW振沖器，2.5m間距，上提間距0.5m，留振時(shí)間30s，或采用75kW振沖器2m間距，或132kW振沖器3m間距，振沖點(diǎn)按等邊三角形布置。振沖密實(shí)施工采用在船舶定位和定位架進(jìn)行輔助施工，船機(jī)移位及振沖點(diǎn)定位示意圖見(jiàn)圖2。振沖過(guò)程中需注意潮差影響，以及密實(shí)電流的觀測(cè)。

3.5試驗(yàn)檢測(cè)

振沖密實(shí)后，需及時(shí)進(jìn)行基礎(chǔ)試驗(yàn)檢測(cè)后方能進(jìn)行下一步工序，計(jì)算分析換填砂層振沖后的實(shí)際沉降量，該沉降量在換填砂面上進(jìn)行預(yù)留，并累積到拋石基床頂面。檢測(cè)點(diǎn)采用必選點(diǎn)（自檢）和隨機(jī)選點(diǎn)（抽檢）的方法確定，必選點(diǎn)設(shè)置在沉箱的角點(diǎn)附近，每組角點(diǎn)檢測(cè)1個(gè)點(diǎn)。隨機(jī)點(diǎn)設(shè)置在沉箱外輪廓線內(nèi)，2個(gè)沉箱范圍取1個(gè)。

3.6基床拋石夯實(shí)

基床拋石采取分段施工，拋石前需檢測(cè)拋石基床底是否出現(xiàn)回淤，如超出規(guī)范要求，需清淤合格后再進(jìn)行基床拋石施工。本項(xiàng)目基床拋石采取駁船運(yùn)輸，水上定位拋石的工藝，拋石遵循“寧低勿高”的原則，分層拋填，分層夯實(shí)，夯擊能按150kJ/m2控制。及時(shí)總結(jié)試夯段的夯擊遍數(shù)、夯錘落距、夯沉量等技術(shù)參數(shù)，并在實(shí)施過(guò)程中結(jié)合項(xiàng)目情況進(jìn)行適度調(diào)整。

3.7基床整平

本項(xiàng)目基床整平采用人工整平的方式完成，主要工藝流程如下：整平船對(duì)標(biāo)就位→潛水員下水→測(cè)量定位→下放砼墊塊→放導(dǎo)軌下水→水下潛水員將整平導(dǎo)軌安放在砼墊塊上，并用水準(zhǔn)儀控制軌面高程→投放二片石→潛水員粗平→復(fù)測(cè)軌面高程→投入碎石→刮平→驗(yàn)收?；舱竭^(guò)程中需注意倒坡和預(yù)沉降量的設(shè)置。在有條件的區(qū)域或項(xiàng)目，還可采取機(jī)械整平的施工工藝。

3.8監(jiān)測(cè)及控制

每個(gè)沉箱安裝后均進(jìn)行沉降位移觀測(cè)，分沉箱安裝完成、箱內(nèi)回填砂完成、胸墻澆筑和完工驗(yàn)收幾個(gè)階段進(jìn)行觀測(cè)。每個(gè)荷載工況完成時(shí)馬上進(jìn)行初始值的測(cè)量，前7d每天觀測(cè)1次，7d后每周觀測(cè)一次，直至沉降基本穩(wěn)定或荷載工況變化前。如果發(fā)現(xiàn)已安裝沉箱沉降不穩(wěn)定，需采取一定的控制和補(bǔ)救措施，如調(diào)整基床頂高程、延遲胸墻澆筑、超載預(yù)壓、胸墻預(yù)留后澆層等。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，重力式碼頭沉箱結(jié)構(gòu)施工在國(guó)內(nèi)已十分成熟，但在地質(zhì)條件相對(duì)較差的瀉湖區(qū)域?qū)嵤┫鄬?duì)較少，尤其是在國(guó)際上先例更少，碼頭深基礎(chǔ)施工是本項(xiàng)目的重大技術(shù)難點(diǎn)之一。通常類似區(qū)域采用挖除軟弱地基和換填大厚度拋石基床的方式進(jìn)行實(shí)施，本項(xiàng)目較好地解決碼頭深基礎(chǔ)軟弱地基問(wèn)題，最終采用了重力式沉箱結(jié)構(gòu)，對(duì)項(xiàng)目成本控制起到了較好效果，也較好地控制了技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也為類似深埋軟弱地質(zhì)條件下大型沉箱結(jié)構(gòu)碼頭深基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工提供了較好的經(jīng)驗(yàn)。

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