港口工程施工中重力式墩碼頭的應(yīng)用

翁同和

摘 要：文章以某港口工程為例，主要對重力式墩碼頭在港口工程施工中出現(xiàn)的墩臺壓頂方塊開裂、面層混凝土開裂、基礎(chǔ)沉降等問題進(jìn)行分析，同時針對這些問題研究了解決措施，以保障港口工程的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：港口工程 重力式墩碼頭 壓頂方塊

在航運事業(yè)中，港口工程發(fā)揮著重要作用，能實現(xiàn)對貨物的傳播?？恳约皟Υ嬷修D(zhuǎn)。在港口工程中，碼頭占據(jù)著關(guān)鍵性地位，不僅具備?？看笮〈暗墓δ埽€具備卸裝各類貨物的功能。若碼頭缺乏良好的穩(wěn)定性，極易引發(fā)各類安全隱患。重力式墩碼頭具有良好的穩(wěn)定性，對諸多種類的地質(zhì)條件均具有較強的適應(yīng)性。在港口工程施工中，對重力式墩碼頭進(jìn)行應(yīng)用，要解決各類干擾問題，有效保障其應(yīng)用效果。

1.重力式墩碼頭概述

重力式墩碼頭具有堅固耐用的結(jié)構(gòu)和良好的抗凍性，能實現(xiàn)對較大載荷的有效承受，對于集中載荷、碼頭地面超載以及裝卸工藝變化具有較強的適應(yīng)性，且施工方式簡單，耗費的維修費用相對較少。重力式墩碼頭的組成部分主要包括胸墻、墻身以及拋石基床等。重力式墩碼頭主要有如下兩種結(jié)構(gòu)形式：（1）方塊結(jié)構(gòu)。通常對預(yù)制混凝土方塊或異形體塊進(jìn)行采用。（2）沉箱結(jié)構(gòu)。沉箱結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)為巨型鋼筋混凝土空角，借助橫縱隔墻在箱內(nèi)隔成若干艙格。通常，在預(yù)制場對沉箱進(jìn)行預(yù)制，借助駁船將沉箱拖至施工現(xiàn)場，準(zhǔn)確定位后，通過灌水壓載法將沉箱在基床上沉放，再借助塊石和砂對沉箱進(jìn)行填充。

2.相關(guān)工程案例

某港口工程施工對重力式墩碼頭進(jìn)行應(yīng)用。該碼頭所在區(qū)域地基缺乏良好的整體穩(wěn)定性，且?guī)r面缺乏均勻標(biāo)高，深受湍急的水流和巨大的潮差影響，加上海水的沖刷作用，河床缺乏良好的穩(wěn)定性。在實際施工中，在換填的拋石基床上進(jìn)行建設(shè)，并與水文地質(zhì)狀況和風(fēng)浪因素相結(jié)合，沉箱實現(xiàn)對基礎(chǔ)的下沉。施工材料主要包括鋼筋混凝土、塊石、混凝土以及砂等，沉箱采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的圓型設(shè)計，其外徑為7.5m，其內(nèi)徑為6.8m，其壁厚為0.35m，其總高度為14m。

3.重力式墩碼頭在港口工程施工中的應(yīng)用問題

3.1墩臺壓頂方塊開裂

重力式墩碼頭在港口工程施工中的實際運用，需采用沉箱墩臺重力式結(jié)構(gòu)，為防止發(fā)生安全隱患，墩臺均需對壓頂方塊進(jìn)行配備。在各類因素影響下，少數(shù)壓頂方塊產(chǎn)生開裂，對重力式墩碼頭的施工質(zhì)量以及施工安全造成不良影響。對此，要深入考察壓頂方塊的具體情況，對其開裂原因進(jìn)行科學(xué)的有限元分析。

（1）有限元模型驗證。對ANSYS進(jìn)行擇取，實施整體建模，借助現(xiàn)場調(diào)查獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，對構(gòu)建的相應(yīng)邊界條件實施科學(xué)模擬，判斷下方存在的砂漿墊層是否被海浪所掏空而誘發(fā)壓頂方塊產(chǎn)生開裂。

（2）模型參數(shù)。該工程選用C30混凝土對壓頂方塊進(jìn)行施工，其模型參數(shù)如表1所示。

（3）模型分析。實際調(diào)查顯示，壓頂方塊為素混凝土塊體。具體模型對彈性solid45單元進(jìn)行選用實施模擬，獲取具體模型。在分析過程中，參考墊層處于完好狀態(tài)時相應(yīng)的受力云圖。根據(jù)相應(yīng)結(jié)果可知，墊層在完整狀態(tài)下，構(gòu)件具有較小的拉應(yīng)力數(shù)值，為0.48MPa，相對于極限值（2MPa）較小。此時，壓頂方塊不會出現(xiàn)裂縫。在海浪影響下，墊層呈現(xiàn)出掏空狀態(tài)。此時，應(yīng)力分布變化較為明顯，部分區(qū)域相應(yīng)的拉應(yīng)力較大，其最大值可達(dá)到2.75MPa，與極限值相比，明顯較高，此時，壓頂方塊極易產(chǎn)生裂縫。

綜上所述，壓頂方塊相應(yīng)的墊層被海浪掏空，導(dǎo)致應(yīng)力分布出現(xiàn)明顯變化，部分區(qū)域存在過大應(yīng)力，明顯大于極限值，極易引發(fā)壓頂方塊產(chǎn)生開裂，對碼頭安全造成不良影響。

3.2預(yù)制沉箱質(zhì)量問題

案例工程施工對圓沉箱墩進(jìn)行采用，其施工方式為預(yù)制沉箱。在施工具體過程中，若預(yù)制沉箱發(fā)生質(zhì)量問題，將從整體上對重力式墩碼頭的施工安全以及穩(wěn)定性造成不良影響。因此，要重視預(yù)制沉箱相應(yīng)的質(zhì)量問題。預(yù)制沉箱相應(yīng)的質(zhì)量問題存在于施工工藝的各項流程中：（1）模板工程。在模板工程實際施工中，若模板相應(yīng)的拼接縫缺乏嚴(yán)密性，將引發(fā)漏漿問題，對模板工程相應(yīng)的整體性能造成嚴(yán)重不良影響。若預(yù)制沉箱相應(yīng)模板表面存在各類雜物，在拆模過程中，會導(dǎo)致預(yù)制沉箱出現(xiàn)缺陷。預(yù)制沉箱通常使用大量的混凝土，若預(yù)制沉箱相應(yīng)的模板缺乏良好的剛度，將引發(fā)跑模。對此，要嚴(yán)格控制預(yù)制沉箱的實際剛度。（2）鋼筋工程。鋼筋對于預(yù)制沉箱的整體性能具有決定性的影響。對鋼筋進(jìn)行綁扎，也極易出現(xiàn)質(zhì)量問題。若鋼筋本身存在各類質(zhì)量問題，將對鋼筋工程施工的實際效果造成不良影響。在鋼筋施工過程中，要對鋼筋質(zhì)量實施抽樣檢測，有效保障鋼筋質(zhì)量符合相關(guān)要求。另外，若沉箱施工對分層預(yù)制法進(jìn)行采用，要深入考察工程施工的具體要求，分段對鋼筋進(jìn)行綁扎。（3）混凝土工程。在沉箱施工中，混凝土占據(jù)著重要地位，若混凝土存在質(zhì)量問題，將對沉箱施工質(zhì)量造成嚴(yán)重的不良影響。對此，要全面對混凝土實施嚴(yán)格的質(zhì)量檢測，對混凝土配合比進(jìn)行多次試驗，有效保障混凝土實際配合比滿足相關(guān)設(shè)計需求。要嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范的具體要求，對混凝土進(jìn)行澆筑，并有效實施分層澆筑，避免對混凝土進(jìn)行過度振搗。

3.3面層混凝土開裂

重力式墩碼頭相應(yīng)的面層極易出現(xiàn)混凝土開裂，會對重力式墩碼頭實際應(yīng)用造成嚴(yán)重的不良影響。若面層混凝土出現(xiàn)開裂，將嚴(yán)重影響面層的美觀性和質(zhì)量安全。面層底部相應(yīng)的強弱約束差異、約束突變相應(yīng)區(qū)域極易出現(xiàn)應(yīng)力集中，面層混凝土結(jié)構(gòu)存在的溫度應(yīng)力變化與波浪間的聯(lián)系較為明顯，若實際應(yīng)力對極限值超出，將引發(fā)混凝土裂縫。對于面層混凝土出現(xiàn)開裂的問題，可采取如下措施實施有效控制：（1）對混凝土進(jìn)行優(yōu)化配置。對混凝土中膠凝材料的實際用量和粉煤灰的具體比例進(jìn)行控制，對混凝土收縮進(jìn)行有效降低，實現(xiàn)對面層裂縫的有效減少。（2）對混凝土澆筑進(jìn)行控制。對混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化后，要對混凝土澆筑的具體時間進(jìn)行控制，實現(xiàn)對面層裂縫的有效遏制。對面層混凝土實際澆筑長度進(jìn)行降低，將其長度控制為6.25m，將應(yīng)力點實際時間有效推遲為150h。強化保溫養(yǎng)護(hù)，對面層開裂進(jìn)行有效控制，進(jìn)而有效保障重力式墩碼頭的施工質(zhì)量。

3.4基礎(chǔ)沉降

重力式墩碼頭極易發(fā)生基礎(chǔ)沉降，會對其使用功能以及施工安全造成嚴(yán)重的不良影響。若基礎(chǔ)土質(zhì)存在質(zhì)量問題，難以對碼頭荷載進(jìn)行有效承受，將引發(fā)基礎(chǔ)沉降。若開挖土質(zhì)難以滿足相關(guān)設(shè)計要求，或者存在嚴(yán)重的回淤、未能嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)定實施清淤，將嚴(yán)重影響基礎(chǔ)具備的穩(wěn)定性。若重力式墩碼頭存在基礎(chǔ)變形，要有效開展相應(yīng)的變形觀測。在檢測實際過程中，要將鋼筋條作為主要的觀測物品。構(gòu)建深度>1m的基坑，對C25混凝土進(jìn)行澆筑，并對鋼筋條進(jìn)行埋設(shè)，據(jù)此對重力式墩碼頭實施沉降位移監(jiān)測。在重力式墩碼頭具體施工過程中，要在基床拋填前，開展有效的回淤檢測，確保良好的清淤效果。對基礎(chǔ)沉降量進(jìn)行合理預(yù)留，并遵循質(zhì)量評定的相關(guān)指標(biāo)，對沉降量進(jìn)行驗收。在案例工程中，其沉降量預(yù)留為5cm。在沉降位移以及沉降變形影響下，極易產(chǎn)生積水，對重力式墩碼頭的使用功能造成嚴(yán)重的不良影響。對此，可對面層實施鋪砌施工，等到沉降以及位移相對穩(wěn)定之后，對面層進(jìn)行拆除，并對大板進(jìn)行澆筑。

4.結(jié)束語

綜上所述，重力式墩碼頭在港口工程施工中的應(yīng)用問題主要包括墩臺壓頂方塊開裂、預(yù)制沉箱質(zhì)量問題、面層混凝土開裂以及基礎(chǔ)沉降等。針對各類應(yīng)用問題，要采取具有較強針對性的措施加以解決，有效保障重力式墩碼頭具有良好的使用功能，并增強其穩(wěn)定性，降低各類施工安全隱患。

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