泡沫混凝土在港口工程重力式擋墻的應(yīng)用

丁友林 何偉 支遠(yuǎn)昊 方舟

摘要：本文重慶主城納溪溝某重力式碼頭為例，通過(guò)計(jì)算得到采用高強(qiáng)泡沫混凝土的擋土墻能夠滿足抗滑、抗傾要求，且基底應(yīng)力較普通混凝土小很多，因此，泡沫混凝土運(yùn)用與港口工程存在可能性。

關(guān)鍵字：泡沫混凝土；重力式碼頭；抗滑穩(wěn)定性；抗傾覆穩(wěn)定性；基底應(yīng)力

Application of foamed concrete in gravity retaining wall of harbor engineering

Ding You-lin1，2，He wei1，2，Zhi Yuan-hao1，2，F(xiàn)ang Zhou1，2

（1.National Engineering Research Center for Inland Waterway Regulation，Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074，China；2.Key Laboratory of Hydraulic and Waterway Engineering of the Ministy of Education， Chongqing Jiaotong University， Chongqing400074，China）

Abstact： through the calculate of a gravity type wharf in ChongQing NaXiGou，there is a conclusion that high strength foam concrete retaining wall can meet anti-slide， anti-tilt requirements.Thus， there is a possibility that foam concrete can be used in Port Engineering.

Key words：foam concrete；gravity quay-wall； Anti-slide stability； Anti-tilt stability； Basal stress

泡沫混凝土是一種將發(fā)泡劑通過(guò)發(fā)泡系統(tǒng)用機(jī)械方式充分發(fā)泡，并將其與水泥漿及其它外加劑均勻拌合后，通過(guò)發(fā)泡機(jī)內(nèi)部的泵送系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑、養(yǎng)護(hù)而成的一種含大量封閉氣孔的新型輕質(zhì)建筑材料[1]。泡沫混凝土在一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展較早并且較成熟，主要應(yīng)用在海上石油平臺(tái)、公路吸聲屏障、建筑物墻體、港口擋土墻及補(bǔ)償?shù)鼗两礫2]目前國(guó)內(nèi)將其應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的節(jié)能方面，但是由于泡沫混凝土的物理、力學(xué)特點(diǎn)，本文將對(duì)其應(yīng)用于港口工程進(jìn)行實(shí)例計(jì)算于對(duì)比。

1 重力式碼頭的設(shè)計(jì)內(nèi)容

重力式碼頭是碼頭建筑物中分布最廣、使用較多的一種碼頭結(jié)構(gòu)形式。其工作特點(diǎn)是依靠結(jié)構(gòu)本身及其上填料的重力來(lái)保持自身的滑移穩(wěn)定和傾覆穩(wěn)定。由于自重力大，地基承受的壓力大，故重力式碼頭適用于較好的地基。在進(jìn)行碼頭設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)碼頭的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，主要包括：抗?jié)B穩(wěn)定性、抗滑穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性、抗浮穩(wěn)定性、地基整體穩(wěn)定性及地基沉降。其中抗滑穩(wěn)定性、抗傾穩(wěn)定性和基底應(yīng)力最為重要。

2 泡沫混凝土應(yīng)用于重力式碼頭的算例

2.1 碼頭基礎(chǔ)資料

二級(jí)陸域平臺(tái)擋土墻的原始尺寸為墻身高8m，上墻高3.2m，下墻高4.8m，墻頂寬1.55m，墻底寬4.0m，臺(tái)寬2.21m，上墻底寬2.99m。由于泡沫混凝土的密度低于普通混凝土，所以要滿足設(shè)計(jì)要求需要增大擋墻截面尺寸，因此，在采用同種擋墻截面型式的基礎(chǔ)上，將截面尺寸放大1.4、1.8、2.2倍來(lái)驗(yàn)算比較。擋墻土壓力計(jì)算時(shí)取墻臺(tái)最后緣的豎直線為假想墻背，土壓力采用朗肯土壓力理論計(jì)算。

（1）材料參數(shù)

墻后填土：上部分為回填開山土石，下部分為塊石填料

開山土石容重：20 KN.m3

等效內(nèi)摩擦角：32度

塊石容重：18.5 KN.m3

等效內(nèi)摩擦角：40度

（2）碼頭荷載

碼頭主要承受的荷載有：墻后土壓力、前沿堆載和后方堆場(chǎng)荷載、起重機(jī)荷載、流動(dòng)機(jī)械荷載、人群荷載、水流力、船舶系纜力等，由于篇幅有限在此僅計(jì)算基床頂面抗滑穩(wěn)定性、前墻趾抗傾覆穩(wěn)定性、基底應(yīng)力。

2.2 計(jì)算結(jié)果與比較

對(duì)采用普通混凝土的擋土墻進(jìn)行驗(yàn)算得到的結(jié)果見表1：

首先，由表1、表2中的基床頂面抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果可以看出：泡沫混凝的抗滑力小于混凝土，這是由于泡沫混凝土是一種輕型建筑材料，密度小。

其次，對(duì)于前墻趾抗傾覆穩(wěn)定性，除了采用原始尺寸的泡沫混凝土擋土墻不滿足抗傾覆要求外，其他截面尺寸的擋土墻均能滿足抗傾要求，同樣與表1中的普通混凝土的抗傾覆力矩值相比較小。

最后，對(duì)比兩種不同混凝土擋土墻的基底應(yīng)力，泡沫混凝土擋土墻的基底應(yīng)力均比普通混凝土擋土墻基底應(yīng)力小很多。這是由于泡沫混凝土的密度小，自重應(yīng)力也小，從而導(dǎo)致基底應(yīng)力小。

3 結(jié)論

采用泡沫混凝土作為重力式擋墻的材料，不僅能夠滿足基床頂面抗滑穩(wěn)定要求，而且能夠滿足對(duì)擋墻前趾的抗傾覆穩(wěn)定要求，同時(shí)泡沫混凝土的擋土墻基底應(yīng)力更小，對(duì)于地基承載力較小的地基，尺寸較大的擋土墻具有較好的應(yīng)用性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭向勇，郭建立.泡沫混凝土性能研究進(jìn)展[J].研究探索，2013，4（31）：17-23.

[2] 魏文慧.泡沫混凝土的分析與應(yīng)用[J].混凝土，2013，（2）：136-142.