小型重力式方塊碼頭施工技術淺析

明廷濤　王松

摘 要：以沙特沙巴大橋人工島項目工程為例，闡述了小型突堤重力式方塊碼頭的施工技術，解決了高溫濕熱條件下混凝土裂縫問題和碼頭質量控制難題，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。

關鍵詞：方塊；高溫濕熱；裂縫；堆載預壓

中圖分類號：U655.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2018）6-0068-02

重力式方塊碼頭因結構堅固耐用，能承受較大的地面載荷和船舶載荷的優(yōu)點，是廣泛應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構形式。而小型重力式方塊碼頭應用于輪渡碼頭也比較常見。以沙特沙巴大橋人工島項目碼頭工程（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量控制要點。

1 工程概況

沙巴大橋人工島碼頭是渡輪碼頭，要求可同時?？?條225英尺的渡輪。該碼頭設計因空間受限和人工島整體的美觀要求，采用突堤式。碼頭長僅88m，寬7m，設計壽命要求為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

通過地質勘探顯示，碼頭基床底部從上往下分別為鈣質砂層，鈣質巖層，其中鈣質砂層厚度為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，整體為一個區(qū)段，未設計沉降縫。胸墻頂標高為+2.74m，底標高+0.70m，標準段長度為10m，共設置8道伸縮縫采用C40混凝土進行現澆施工。碼頭結構立面圖見圖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、方塊預制、方塊安裝、堆載預壓和胸墻澆筑6個關鍵步驟。

本工程碼頭決定取消堆載預壓工序，基于以下考慮因素：

（1）考慮到基床底部地質條件好，基床區(qū)域分布均勻；

（2）碼頭長度僅為88m，整體性良好；

（3）碼頭為輪渡碼頭，面層荷載較小，無較大的集中荷載。

3 施工主要方法及控制要點

3.1 基床施工

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

3.1.1 基床拋石

在基床開挖并驗收完成后，即可開始基床拋石施工?；矑伿纫苊鈷伋鰠^(qū)域范圍外，造成材料的浪費；又要避免超拋和欠拋，加大整平打夯困難或補拋。因此基床拋石的控制要點是控制拋石的區(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定位的方式來進行雙向控制。在拋石開始前，潛水員下潛至水底，在拋石區(qū)域范圍四周每隔3m固定一個浮漂。通過浮漂，拋石人員可粗步目測判斷拋石范圍。考慮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期進行拋石，以消除漲潮落潮對浮漂定位的影響。將GPS安裝在港灣6號船舶上，利用GPS定位通過船機錨纜來控制船機到達指定位置。

（2）拋石厚度控制。將拋石區(qū)域在紙上按長8m寬3m的方格劃分為若干個小區(qū)域，給各個小區(qū)域編號并計算出各方格所需要的具體拋石量。拋石時采用25m3的開體駁將石方從臨時碼頭運輸至港灣6號處?？?，固定在港灣6號的挖機將石方均勻拋撒在指定編號小區(qū)域。拋石的同時，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，根據當地石料情況和以往拋石經驗，拋石厚度預留30cm的夯實沉降量。

3.1.2 基床粗平

基床拋石完成后，需要進行粗平工序。粗平時，潛水員首先下水，在基床安裝若干個標準高程控制點。然后潛水員以這些控制點為基本參照，通過指揮挖機配合的方式，對基床拋石各區(qū)域進行人工整平。粗平后高程控制誤差為30cm。

3.1.3 基床打夯

夯擊設備采用1臺50t履帶吊上港灣6號，夯擊順序為從碼頭根部開始處往碼頭端部方向進行錘夯。根據規(guī)范要求，靜壓底面壓力宜在40-60KPa，不計浮力和阻力影響，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。

夯實過程中，每移一次船位，都要對準導標，同時，時刻要注意船舶錨纜，以免發(fā)生拖錨和漏夯現象。

基床夯實后要進行驗夯，驗夯的標準為以平均沉降量不大于30mm為合格。

3.1.4 基床細平

基床夯實施工完成后要進入基床細平階段。同樣，基床細平需要潛水員在水下進行。

首先，與基床拋石相類似，采用開體駁和挖機均勻拋灑粒徑10-30mm的小碎石；其次，潛水員與測量人員配合，在基床整平區(qū)域安放兩條導軌，導軌高度為標準控制高程；最后，潛水員在水下控制刮尺沿著導軌方向移動，通過導軌高程來進行控制。需要增補的位置添加小碎石，需要刮走的小碎石直接用刮尺刮走。當導軌高差在10mm以內時可視為整平符合標準要求。

3.2 方塊預制

本工程氣候條件高溫濕熱，預制素混凝土方塊極易產生裂縫。為了解決素混凝土預制方塊裂縫的問題，采取了多方面的措施進行控制。

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。添加了超級減水劑和調節(jié)凝結時間的減水劑。最終通過5次試拌實驗，比選出了混凝土最優(yōu)配合比。

3.2.2 控制混凝土溫度

方塊預制開始前，制作3個長寬高為1m的混凝土正立方體，并在每個立方體的形心和距離6個面中心和8個角點以內10cm處，安裝測溫片。通過實驗測定混凝土內部和表面的溫度差，控制內外溫度差在25攝氏度范圍內。通過加冰和調整施工時段的方式，嚴格控制混凝土入模溫度在30攝氏度以內。

3.2.3 冷縫控制

通過控制混凝土澆筑間隔時間，來消除混凝土冷縫。要求商混站調配備用罐車和設備，保證混凝土從出商混站到澆筑的間隔時間不超過90分鐘，上一層混凝土澆筑完成與下一層混凝土開始澆筑的時間間隔不超過60分鐘。

3.2.4 拆模和養(yǎng)護

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

另外，為了保證預制方塊尺寸，側模采用定型鋼模板，而底模采用混凝土基座上鋪設鋼板；同時為了保證后期方塊安裝平整度，每個方塊上馬鞍適當縮小2cm，下馬鞍適當放大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 安裝機具

本工程方塊安裝對安裝機具要求不高，項目采用粵神州36號和38號從臨時出運碼頭將方塊運送至安裝現場，300噸履帶吊上港灣6號作為起吊安裝設備。

3.3.2 安裝順序

方塊安裝從碼頭根部開始往端頭處方向開始安裝。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。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，調整方塊A的位置直至準確位置。方塊A位于準確位置后，同樣調整方塊B至準確位置。

第四步，以方塊A和B為參照，依次安裝其余方塊至準確位置。

3.3.4 質量控制點

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

3.4 胸墻施工

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

這里值得一提的是，針對碼頭混凝土電纜槽的施工，電纜槽模板特意設計成兩片“L”型模板相對拼接，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，也方便了模板的拆除。

4 碼頭沉降觀測

碼頭施工完成后，對碼頭進行了沉降觀測，整理觀測數據表明，碼頭累計沉降量為14mm。

5 結語

小型突堤式重力方塊輪渡碼頭因其設計用途和荷載與大型重力式方塊碼頭不同，其施工技術也有差異。筆者需要強調的是，有必要針對不同類型的碼頭和地質條件等因素，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：

[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研究[J].中國水運，2017，38（12）：51-53..

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