侯 勇，魏建雄，宋蘭芳

（中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，廣東 廣州 510230）

引 言

重力式碼頭是碼頭結(jié)構(gòu)中最常用的一種型式，其前軌通常座落在胸墻上，工后沉降較小。為最大限度減少前后軌沉降差對運營期的影響，對于大型重力式碼頭，后軌一般采用造價較高、施工工期相對較長的樁基礎(chǔ)，一次性解決差異沉降問題。金宏等[1]通過實踐證明碼頭后軌采用灌注樁基礎(chǔ)是解決后軌沉降的行之有效的方法之一。對于中小型重力式碼頭，為控制投資，一般采用彈性地基梁（軌道梁）或軌枕道砟結(jié)構(gòu)，運營期修復(fù)調(diào)整后軌的方式；司政等[2]結(jié)合工程實際，針對重力式方塊碼頭采取預(yù)留沉降和預(yù)先儲備一定調(diào)節(jié)能力等有效方法對后軌進行了修復(fù)；林麗珍[3]采取堆載預(yù)壓的方式對某實際碼頭后軌軌道梁基礎(chǔ)進行改造；張春生等[4～5]對日照港碼頭后軌軌道梁基礎(chǔ)改造的實際情況進行了總結(jié)，提出了合理化建議；范祥水等[6]建議采用強夯法對碼頭后軌拋石地基進行處理。

本文以惠州荃灣某沉箱重力式煤炭碼頭后軌設(shè)計施工為例，探討了后軌施工、設(shè)計過程中的控制沉降的精細化管控措施，取得了良好的實施效果和項目效益，為以后類似工程的設(shè)計和施工提供參考。

1 工程概述

惠州荃灣煤炭碼頭一期項目，建設(shè)2個7萬t級煤炭卸船泊位（結(jié)構(gòu)按靠泊15萬t級散貨船設(shè)計）及相應(yīng)的配套設(shè)施。碼頭結(jié)構(gòu)型式為重力式沉箱碼頭，橋式卸船機軌距26 m，基距18 m，4個腿，每腿10輪，兩機之間最小輪距1.5 m，非工作狀態(tài)最大輪壓達700 kN/輪，工作狀態(tài)最大輪壓650 kN/輪。前軌置于胸墻上，按常規(guī)設(shè)計，后軌宜采用樁基，但因碼頭區(qū)持力層巖面埋深較淺，起伏較大，局部地段淤泥等軟弱土層與基巖面直接接觸，對打入式樁型的整體穩(wěn)定性不利，施工難度也較大，加之嵌巖灌注樁費用高昂，經(jīng)綜合技術(shù)經(jīng)濟比較，本工程設(shè)計創(chuàng)新性的采用清除上部覆蓋的軟土層后直接回填1～1 000 kg開山石（換填厚度約22 m），后軌采用軌枕基礎(chǔ)，碼頭典型斷面如圖1。

圖1 軌道基礎(chǔ)斷面示意

由于前、后軌基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式不一，前軌坐落在沉降基本穩(wěn)定的剛性結(jié)構(gòu)上，后軌坐落在較厚的回填開山石基礎(chǔ)上，兩者會產(chǎn)生較大的差異沉降，較之前軌結(jié)構(gòu)，后軌的沉降量較大，主要取決于開山石基礎(chǔ)的沉降控制，處理不好，將會帶來較大的不便，影響卸船機的后期運營。

2 沉降控制措施

2.1 嚴控填料質(zhì)量

現(xiàn)場管控措施主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1）對現(xiàn)場管理人員及分包操作人員進行多次技術(shù)交底和專題會議，強化對開山石含泥量的控制，全方位全過程加強相關(guān)人員的質(zhì)量意識；

2）在開山石取料點和卸料點分別設(shè)置旁站人員，對石料的質(zhì)量實施全過程的有效監(jiān)督。取料點的旁站人員負責(zé)安排鉤機手在符合要求的料源點選用石材（現(xiàn)場料源地存在較多縱向和橫向的強風(fēng)化石料夾層）。卸料點的旁站人員則負責(zé)對所選用的石料進行二次監(jiān)控，監(jiān)督石料是否確保滿足設(shè)計要求，對不符合要求的回填料堅決實行退回制度，確保監(jiān)督無盲點；

3）按兩倍于規(guī)范要求進行開山石的含泥量檢測，并建立檢測臺賬。既加強了現(xiàn)場管理人員和操作人員的質(zhì)量意識，也有一定的震懾作用，對不滿足要求的石料堅決不允許用于回填，否則，不僅要挖除，相關(guān)人員也要受到經(jīng)濟重罰；

4）對開山石基礎(chǔ)整個斷面的回填料要求進一步優(yōu)化，施工時有針對性地將最好的回填料填至后軌應(yīng)力影響線范圍內(nèi)，進一步加強該區(qū)域的回填料質(zhì)量。

2.2 優(yōu)化夯點布置

原設(shè)計要求后軌開山石基礎(chǔ)軌道中心線兩側(cè)11 m范圍內(nèi)，采用傳統(tǒng)的強夯工藝對地基進行處理。本著進一步加強后軌開山石基礎(chǔ)受力影響線范圍內(nèi)的基礎(chǔ)密實度，優(yōu)化夯點布置如圖2所示。

結(jié)合設(shè)計點夯間距為4 m，選擇直徑為2 m的夯錘進行點夯施工，確保后軌道中心線兩側(cè)2 m范圍內(nèi)“無死角”處理。點夯施工全過程動態(tài)質(zhì)量監(jiān)控，實施“一插到底”的管理制度，直接管理到班組，確保施工嚴格按照優(yōu)化方案進行。

圖2 夯點布置優(yōu)化示意

2.3 提前預(yù)留沉降

根據(jù)現(xiàn)行《港口起重機軌道安裝技術(shù)條件》，軌距26 m的橋式卸船機前、后軌差異沉降最大為2 ‰，即5.2 cm。在進行碎石道砟基礎(chǔ)施工時，將整個施工面抬高5.2 cm，達到軌道安裝完成后，整個后軌標(biāo)高比前軌高5.2 cm的最大差異，既不影響后期的卸船機使用，也可以最大限度的預(yù)留高差，提前預(yù)留后軌的沉降量，抵消部分工后沉降。

2.4 高配可調(diào)系統(tǒng)

圖3 高承載力柔性固定系統(tǒng)

為便于日后的軌道的沉降調(diào)整，同時考慮最大限度減少調(diào)軌次數(shù)，聯(lián)合基礎(chǔ)上的軌道固定系統(tǒng)采用伊利諾公司的GANTY軌道高承載力柔性固定系統(tǒng)，其可調(diào)高差超過8 cm。

3 實施效果評價及效益分析

對于優(yōu)化后的強夯方案，結(jié)合夯坑沉降、基礎(chǔ)整體沉降以及坑內(nèi)回填料方量等實測數(shù)據(jù)，綜合判斷后軌開山石基礎(chǔ)可有效減少沉降約50 cm。施工完成后，實測顯示后軌比前軌高4.7 cm，進入試運行階段，通過近680天（2017年03月～2019年01月）的實測數(shù)據(jù)，可以看出，前軌累計沉降2 mm，處于基本不沉降狀態(tài)，后軌累計沉降16 mm，前后軌高差由47 mm變?yōu)?0 mm，沉降歷時曲線趨于穩(wěn)定收斂狀態(tài)，項目實施效果現(xiàn)狀良好。

圖4 前后軌高差歷時曲線

根據(jù)現(xiàn)行《港口起重機軌道安裝技術(shù)條件》，軌距26 m的橋式卸船機前、后軌差異沉降最大為±2 ‰，即±5.2 cm。結(jié)合當(dāng)前后軌比前軌高3.0 cm以及高承載力柔性固定系統(tǒng)進一步反向消除工后沉降8.0 cm等數(shù)據(jù)，后期后軌沉降量在16.2 cm（即5.2 cm+3.0 cm+8.0 cm）以內(nèi)都不需要調(diào)軌。

項目在取得良好的實施效果的同時也取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。經(jīng)濟效益方面，經(jīng)與灌注樁后軌基礎(chǔ)方案比較，本項目采用的直接回填開山石后軌基礎(chǔ)方案節(jié)約造價約2 000萬元。同時該方案的實施工期較灌注樁方案縮短約2個月，除直接節(jié)省了人工費、機械臺班費等資源費用外，避免了工期延誤罰款。社會效益方面，施工和設(shè)計團隊，接受了創(chuàng)新、質(zhì)量的雙重考驗，在保證質(zhì)量的同時也確保了節(jié)點工期，設(shè)計施工一體化總承包的管理模式和優(yōu)勢得到了質(zhì)安監(jiān)督部門以及建設(shè)單位和監(jiān)理單位的認可。

3 結(jié) 語

1）通過嚴控填料質(zhì)量、優(yōu)化夯點布置以及提前預(yù)留沉降和高配可調(diào)系統(tǒng)等一些列施工精細化管理措施，實現(xiàn)了有效控制大型重力式碼頭后軌基礎(chǔ)沉降的目的，形成了一套后軌基礎(chǔ)的創(chuàng)新設(shè)計與施工經(jīng)驗和管理方法。

2）對后軌基礎(chǔ)強夯處理，特別是通過優(yōu)化夯點布置提高受力影響線范圍內(nèi)的基礎(chǔ)密實度，是消除基礎(chǔ)工后沉降最有效的方式之一。

3）本項目的成功經(jīng)驗，突破了大型重力式碼頭后軌通常采用樁基礎(chǔ)控制沉降的限制，取得了良好的實施效果和經(jīng)濟效益，可為以后類似工程提供參考。