瀉湖區(qū)重力式碼頭深基礎施工技術及應用

張?zhí)? 李楊春

摘 要：文章以科特迪瓦阿比讓港口擴建工程為例，針對碼頭基礎地質(zhì)條件復雜、存在埋深較深的軟弱地基問題，采用了挖除軟弱地基和換填中粗砂振沖密實的施工工藝，對碼頭深基礎施工進行了詳細的探討，最終節(jié)約了項目成本，并取得了良好的施工效果。

關鍵詞：重力式碼頭 深基礎 港口工程

1.項目背景

科特迪瓦阿比讓港口擴建項目集裝箱碼頭為重力式沉箱結構，含3個泊位，碼頭岸線長1250m，結構設計水深-18.5m，碼頭面高程為+3.5m。碼頭施工現(xiàn)場位于瀉湖內(nèi)，最大潮差約為0.8m，水流流速小，波浪、潮差對現(xiàn)場施工影響小。

碼頭區(qū)地質(zhì)環(huán)境復雜，地層在深度方向上軟硬相間，在平面方向上強弱混雜，土層呈明顯的不均勻分布，土層從上至下依次為淤泥、細砂-粗砂，粘土，局部夾雜腐木層，且埋深較深。部分土層經(jīng)計算不能滿足設計承載力的要求，通過方案比選，對碼頭基礎采用深開挖基槽、換填中粗砂及振沖密實的處理方式。經(jīng)計算，碼頭基槽地基處理需換填砂29萬m3，振沖密實12.8萬m3。換填砂底標高為-27.5～-39m，頂標高-24.5m，換填厚度3～14.5m，拋石厚度6m。振沖密實處理底標高為-20.0～-44.0m，厚度4.5～9m。項目平面效果圖見圖1。

2.碼頭深基礎施工工藝流程

重力式碼頭沉箱結構對碼頭基礎要求較高，本項目碼頭基礎復雜，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施。本項目采用挖除軟弱地基和換填中粗砂振沖密實的施工工藝，該工藝施工技術難點在于軟弱土層埋藏過深，對施工機械要求較高，必須嚴格控制換填材料的級配、密實的方法及效果，以確保換填基礎的承載力及穩(wěn)定性都能滿足結構要求。

因業(yè)主運營原因，碼頭施工順序由北往南，碼頭基礎部分按照先施工換填深度大、后施工換填深度小的原則進行。碼頭基礎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→試驗檢測→基床拋石夯實→基床平整→沉箱安裝→監(jiān)測及控制。結合現(xiàn)場實際地質(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

3.1表層清淤及基槽開挖

本項目碼頭區(qū)海床表層存在2～4m厚的淤泥，基槽開挖需嚴格控制回淤，避免影響換填砂質(zhì)量。基槽清淤采取先外圍后中部的順序進行，然后進行基槽開挖。

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間，從而縮短槽底暴露時間，開挖后及時驗收基槽斷面，及時進行回填砂，避免或減小基槽回淤。同時，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），本項目換填砂基槽底回淤厚度按≤10cm控制。當基槽開挖完成后，如基槽底出現(xiàn)超出標準的回淤，必須進行回淤物清除后再回填砂，本項目采用射吸式抽砂船和空氣吸泥裝置進行清淤。

3.3基槽回填

本項目換填砂質(zhì)量控制要求為含泥量≤5%的中粗砂，計算方量29萬m3，考慮一定量富余。對砂的質(zhì)量采取進行事先檢驗和過程抽檢的形式進行質(zhì)量控制。回填砂采取一次性回填、一次性振沖的工藝進行，回填時考慮潮位影響，以及5%的沉降預留量。

3.4振沖密實

回填砂密實采用振沖密實的處理方式，主要施工工藝如下：點位布設→安裝船載定位架→工作船拋錨定位→振沖器吊直→進入定位槽口→振沖器下放至振沖砂頂面→檢查振點位置→下沉并啟動振沖器→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→移動振沖器至下一振沖點位。

通過試驗段施工經(jīng)驗，本項目基床振沖密實采用100kW振沖器，2.5m間距，上提間距0.5m，留振時間30s，或采用75kW振沖器2m間距，或132kW振沖器3m間距，振沖點按等邊三角形布置。振沖密實施工采用在船舶定位和定位架進行輔助施工，船機移位及振沖點定位示意圖見圖2。振沖過程中需注意潮差影響，以及密實電流的觀測。

3.5試驗檢測

振沖密實后，需及時進行基礎試驗檢測后方能進行下一步工序，計算分析換填砂層振沖后的實際沉降量，該沉降量在換填砂面上進行預留，并累積到拋石基床頂面。檢測點采用必選點（自檢）和隨機選點（抽檢）的方法確定，必選點設置在沉箱的角點附近，每組角點檢測1個點。隨機點設置在沉箱外輪廓線內(nèi)，2個沉箱范圍取1個。

3.6基床拋石夯實

基床拋石采取分段施工，拋石前需檢測拋石基床底是否出現(xiàn)回淤，如超出規(guī)范要求，需清淤合格后再進行基床拋石施工。本項目基床拋石采取駁船運輸，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，夯擊能按150kJ/m2控制。及時總結試夯段的夯擊遍數(shù)、夯錘落距、夯沉量等技術參數(shù)，并在實施過程中結合項目情況進行適度調(diào)整。

3.7基床整平

本項目基床整平采用人工整平的方式完成，主要工藝流程如下：整平船對標就位→潛水員下水→測量定位→下放砼墊塊→放導軌下水→水下潛水員將整平導軌安放在砼墊塊上，并用水準儀控制軌面高程→投放二片石→潛水員粗平→復測軌面高程→投入碎石→刮平→驗收。基床整平過程中需注意倒坡和預沉降量的設置。在有條件的區(qū)域或項目，還可采取機械整平的施工工藝。

3.8監(jiān)測及控制

每個沉箱安裝后均進行沉降位移觀測，分沉箱安裝完成、箱內(nèi)回填砂完成、胸墻澆筑和完工驗收幾個階段進行觀測。每個荷載工況完成時馬上進行初始值的測量，前7d每天觀測1次，7d后每周觀測一次，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救措施，如調(diào)整基床頂高程、延遲胸墻澆筑、超載預壓、胸墻預留后澆層等。

4.結束語

綜上所述，重力式碼頭沉箱結構施工在國內(nèi)已十分成熟，但在地質(zhì)條件相對較差的瀉湖區(qū)域?qū)嵤┫鄬^少，尤其是在國際上先例更少，碼頭深基礎施工是本項目的重大技術難點之一。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行實施，本項目較好地解決碼頭深基礎軟弱地基問題，最終采用了重力式沉箱結構，對項目成本控制起到了較好效果，也較好地控制了技術風險，同時也為類似深埋軟弱地質(zhì)條件下大型沉箱結構碼頭深基礎設計和施工提供了較好的經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]JGJ 79-2012，建筑地基處理技術規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[2]莫文賀，夏林，周勇.漢班托塔海港利用瀉湖建港技術創(chuàng)新實踐[J].水運工程，2013（09）：60-63+78.

[3]宋鋼賢.振沖擠密法在深層回填砂地基處理中的改進應用研究[J].珠江水運，2014（11）：86-88.