碼頭接岸結(jié)構(gòu)工程中土體變形監(jiān)測方法

楊立爭 金廣龍

摘 要：以某接岸結(jié)構(gòu)工程為背景，結(jié)合其地質(zhì)資料，圍繞施工過程中的土體變形現(xiàn)象展開分析，通過制定具體的監(jiān)測方案，其中涉及表層沉降、分層沉降以及深層土體位移等內(nèi)容，對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析，從而得出影響碼頭接岸土體變形的因素，希望為相關(guān)單位提供參考。

關(guān)鍵詞：接岸結(jié)構(gòu) 表層沉降 深層土體位移 監(jiān)測

基于現(xiàn)場監(jiān)測的方式，能夠確保施工有足夠的安全性，工程的順利施工需要得到諸多因素的支持，應(yīng)當(dāng)對承臺結(jié)構(gòu)做以全面的了解，同時分析其與陸域吹填等環(huán)節(jié)的關(guān)系，確保在施工過程中承臺等各部分結(jié)構(gòu)具有足夠的穩(wěn)定性。在展開接岸結(jié)構(gòu)施工時，全過程檢測應(yīng)重點圍繞地基土地而展開，做好對數(shù)據(jù)的檢測工作，將加載速度控制在合理范圍內(nèi)，從而為施工創(chuàng)設(shè)穩(wěn)定的環(huán)境，確保工程整體質(zhì)量。

1.工程概況

關(guān)于本文所探討的工程，其位于某山島的西側(cè)區(qū)域，在進(jìn)行接岸結(jié)構(gòu)設(shè)計時，采用的是斜頂板樁承臺的形式，在其后方存在大范圍的高拋填陸域，而前方區(qū)域則為現(xiàn)代化碼頭。整個接岸結(jié)構(gòu)的寬度為23m，主要設(shè)計到樁承臺、簡支板等多個結(jié)構(gòu)，通過填海造陸的方式可以進(jìn)一步得到港區(qū)，但由于自然條件等因素的限制，將會給工程帶來約束性影響，整個工程的回填土高度普遍介于23～26m范圍內(nèi)，因此無論是碼頭還是接岸結(jié)構(gòu)，二者都需要選定為合適的形式。

關(guān)于減壓棱體的設(shè)置，其采用的是塊石的形式，需要使用到袋裝砂內(nèi)棱體，應(yīng)將其置于棱體內(nèi)側(cè)的坡腳處，有必要設(shè)置一個倒濾層，其最佳位置為棱體與后方陸域吹填之間的區(qū)間，考慮到棱體下方存在大量的天然軟土，因此需要使用砂樁對其做以換填處理，達(dá)到提升穩(wěn)固性的效果。

2.地質(zhì)資料

關(guān)于本工程中的接岸結(jié)構(gòu)，其標(biāo)高介于-8.0～-11.0m范圍內(nèi)，工程中展開了大量勘察工作，得到了相關(guān)的地質(zhì)特性：見表1。

3.監(jiān)測方案

以工程的結(jié)構(gòu)型式為基礎(chǔ)，綜合考慮到地質(zhì)特性等方面的因素，最終將監(jiān)測斷面的數(shù)量設(shè)置為9個，在對每一個斷面進(jìn)行分析時，需考慮到表層沉降、分層沉降以及深層土體位移這三大部分內(nèi)容。

3.1觀測方法

在展開表層沉降分析工作時，應(yīng)使用到三等水準(zhǔn)測量技術(shù)，進(jìn)一步得到閉合水準(zhǔn)線路，此環(huán)節(jié)的測試精度應(yīng)為±1mm。在進(jìn)行分層沉降觀測時，需要得到在線數(shù)字化分層沉降儀的支持，應(yīng)確定合適的設(shè)備放置區(qū)域，此環(huán)節(jié)的精度也為±1mm。最后，在進(jìn)行深層土體位移檢測工作時，應(yīng)遵循自下而上的原則而展開，要求精度達(dá)到±0.1mm/500mm標(biāo)準(zhǔn)。

3.2監(jiān)測頻率

主要分為兩個階段，當(dāng)處于施工加荷期時，頻率以2～3次/周為宜；當(dāng)處于恒載區(qū)時，監(jiān)測頻率可以適當(dāng)減小，為1次/周。

4.監(jiān)測成果及分析

以施工流程為參考，綜合考慮當(dāng)前的實際情況，將工程劃分為三個階段而展開對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析工作：第1階段，指的是正式觀測至板樁墻后減壓棱體拋石作業(yè)完成，此環(huán)節(jié)的時間為240d；此后進(jìn)入第2階段，指的是減壓棱體完成直至后方陸域吹填工作進(jìn)行到﹢5.0m，此環(huán)節(jié)的時間為210d；最后進(jìn)入到第3階段，指的是持續(xù)進(jìn)行性吹填直到﹢10.0m且完成了運砂加載預(yù)壓處理，此環(huán)節(jié)的時間為640d。

4.1表層沉降

當(dāng)完成陸域施工后，得知原始泥面的總沉降量達(dá)到了790mm，其中以第一階段的占比最多，為478mm，經(jīng)計算后得知比例為60.5%；余下的第2、3階段分別為199mm以及113mm，各自的占比分別為25.2%與14.3%。施工中出現(xiàn)了地基沉降現(xiàn)象，其主要集中在前300d。在展開后方陸域的吹填施工時，雖然所需要的時間相對較長，但這一過程并不會給土體沉降帶來直接的影響，相較于吹填與駁運砂這兩大環(huán)節(jié)而言，實際拋石施工速率明顯更快。

4.2分層沉降

受施工的持續(xù)性影響，致使上部土體出現(xiàn)了一定的沉降現(xiàn)象，其主要集中在第1階段，但對于下部土體而言，其出現(xiàn)沉降主要集中在第2、3這兩個階段。對測點所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得知，各點沉降變化并不明顯，與工程實際情況相符。伴隨著沉降的加大，發(fā)現(xiàn)土層的沉降量則表現(xiàn)出隨之減小的趨勢，這與附加應(yīng)力的逐步衰減有著直接的關(guān)聯(lián)，總體來說土體壓縮現(xiàn)象較為明顯，這意味著在吹填過程中會形成較大的附加應(yīng)力。從沉降速率的角度考慮，隨著測點埋設(shè)深度的增加，所產(chǎn)生的沉降速率則隨之減小。

4.3深層土體位移

對所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得知，深層土體出現(xiàn)了明顯的位移現(xiàn)象，其最大值達(dá)到了159.41mm，主要集中在標(biāo)高-20.5m處，這與該區(qū)域的土質(zhì)性質(zhì)較差有較強的關(guān)聯(lián)，其為飽和軟塑樁淤泥。就所有施工環(huán)節(jié)而言，原始泥面下方的土體并沒有出現(xiàn)明顯的變化，若從位移量的角度進(jìn)行分析，拋石過程中雖然產(chǎn)生有一定的位移量，但相比于吹填以及駁運而言明顯更小，以總位移量為參考，得知拋石環(huán)節(jié)的位移量只占到了該值的30%。

5.影響碼頭接岸土體變形的因素

本工程與陸地的距離達(dá)到了32km，為高度現(xiàn)代化的集裝箱港區(qū)，所在區(qū)域的自然施工條件較差，同時所需要的技術(shù)較為復(fù)雜，這在全世界范圍內(nèi)都是較為罕見的特殊工程。對此，本文也做出了如下總結(jié)：

5.1復(fù)雜的外海島礁自然條件

（1）受潮流與島礁的雙重影響，所形成的流態(tài)較為復(fù)雜，加之島礁本身就具有高度的復(fù)雜性，因此會隨之加大碼頭的施工難度。

（2）施工中會受到SW向波浪的持續(xù)性影響，當(dāng)處于極端高水位狀態(tài)時，此時施工難度再次加大。

（3）接岸部分與碼頭間存在較大的高差問題，泥面標(biāo)高通常介于-16.0～-26.0m范圍內(nèi)，區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)條件復(fù)雜，存在較為明顯的軟土厚薄不均的問題，且多數(shù)區(qū)域的軟土層厚度較大，雖然也有一些力學(xué)性質(zhì)較好的區(qū)域，但僅局限在-40～-60m之間；部分區(qū)段的覆蓋層較淺，同時基巖也出現(xiàn)了明顯的裸露問題。

（4）工程施工時會受到強烈的海風(fēng)影響，頻繁出現(xiàn)寒流與臺風(fēng)，而一年之中此類型極端天氣的持續(xù)時間將達(dá)到200d。

5.2較高的集裝箱碼頭使用要求

（1）工程主要滿足遠(yuǎn)洋大型集裝箱船的停泊要求，對于一、二期工程而言所設(shè)置的停泊數(shù)量為9個，而三期工程所設(shè)置的泊位數(shù)量則為7個，項目運行后所帶來的吞吐量可以達(dá)到500萬TEU/a。

（2）在展開一、二期施工時，需使用到吊機設(shè)備，其下起重能力分別為65t、80t；在進(jìn)行三期施工時，所使用到的吊具下起重能力為80t。

（3）對碼頭結(jié)構(gòu)提出了使用年限要求，即需要達(dá)到50a。

5.3巨大的工程量以及緊迫的工期

本工程的工期較為緊張且工程量巨大，在此背景下，加之工程的復(fù)雜性較高，給所有人員都提出了更多的挑戰(zhàn)。

6.結(jié)束語

基于所提及的方法而展開施工，對所得到的監(jiān)測成果展開分析，具體有：（1）施工監(jiān)測工作至關(guān)重要，基于對數(shù)據(jù)的分析能夠完成對工藝的調(diào)整。（2）拋石階段出現(xiàn)了較為明顯的土體沉降問題，隨著深度的增加，所帶來的沉降量相對更小一些。（3）在后方吹填以及駁運過程中，出現(xiàn)了尤為明顯的深層土體位移現(xiàn)象，且主要發(fā)生在土質(zhì)較差的區(qū)域。（4）監(jiān)測數(shù)據(jù)雖然具有參考價值，但對于施工而言存在一定的滯后性問題，所以需要以分段分層的方式而展開施工，并設(shè)置間歇時間。

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