重力式碼頭施工技術(shù)

1、 重 力 式 碼 頭 概 述 重力式碼頭，顧名思義是靠自身重量來(lái)承 受上部荷載及后方土壓力等荷載，以保持 碼頭結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的建筑。 重力式碼頭適用于軟弱土層較薄，持力層 頂面較高的地質(zhì)條件。 按結(jié)構(gòu)形式分，重力式碼頭分為：方塊重 力式碼頭、空心方塊重力式碼頭、扶壁重 力式碼頭、沉箱重力式碼頭及其他圬工重 力式碼頭等。 目 錄 1 基床施工 2. 方塊預(yù)制 3 方塊出運(yùn)裝船 4 方塊安裝 5 減壓棱體與倒濾層施工 6 上部結(jié)構(gòu)施工 基床施工包括基槽挖泥、基床拋石、基床 夯實(shí)、基床整平等； 基床夯實(shí)分錘夯和爆夯兩種，根據(jù)基床面 積、厚度及周邊環(huán)境條件選用； 基床整平有人工整平和機(jī)械整平兩種方式， 視基

2、床面積、工期及施工條件決定。 8m8m3 3 抓 抓 斗斗 挖挖 泥泥 船船 挖挖 泥泥 1.2 基 床 拋 石 1.2.1 1.2.1 拋石船舶選擇拋石船舶選擇 根據(jù)本工程海況，定位船可使用400t方駁，拋石船舶宜 用小型(40m3)開(kāi)體駁拋填，用方駁配反鏟或橫雞躉補(bǔ)拋。 1.2.2 1.2.2 拋石方法拋石方法 對(duì)于較厚基床，宜用定位船定位，開(kāi)體(底)駁靠定位船 拋填，方駁反鏟或橫雞躉補(bǔ)拋；對(duì)于太薄的基床，只能用 方駁配反鏟或橫雞躉拋填。 1.2.3 1.2.3 拋石測(cè)量定位拋石測(cè)量定位 由于基槽驗(yàn)收、基床拋填過(guò)程中要進(jìn)行大量的水下斷面 測(cè)量，為提高工作效率，拋石測(cè)量及定位用均RTK-GP

3、S。 基床拋石用的定位船定位方法同海堤拋石定位船定位。 n1.2.4 1.2.4 基床拋石注意事項(xiàng)基床拋石注意事項(xiàng) 1) 基床拋石前要檢查基槽尺寸有無(wú)變化，如有變化要處理后 才可拋石； 2) 對(duì)有回淤的港區(qū)應(yīng)有防淤措施。當(dāng)基槽底有含水率大于 150%、厚度大于0.3m的回淤沉積物時(shí)，需進(jìn)行清淤； 3) 拋石基床的頂寬不能小于設(shè)計(jì)寬度，頂高不能超過(guò)既定的 高程(如預(yù)留夯實(shí)量的高程)，也不宜低于既定高程0.5m； 4) 厚度大于2m錘夯的基床要分層拋填，分層拋填的基床上下 層間不應(yīng)有回淤物； 5) 需夯實(shí)的基床要預(yù)留夯實(shí)量，預(yù)留夯實(shí)量由試夯確定，一 般在10%-20%之間； 6) 大規(guī)模拋石前要作

4、典型試驗(yàn)施工，以確定水流、風(fēng)浪、水 位等對(duì)拋石位置的影響。 開(kāi)體駁+ +定位船拋基床石 橫雞囤+定位船拋基床石 方駁反鏟+定位船拋基床石 1.3 基 床 夯 實(shí) 1.3.1 基床錘夯 o1) 1) 錘夯設(shè)備錘夯設(shè)備 根據(jù)海況，可用400t方駁上面配履帶吊夯實(shí)基床。按規(guī)范規(guī)定的錘 底壓強(qiáng)為40kpa-60kpa ，計(jì)算錘底面直徑和夯錘重量，夯錘落距可取 2m-3m，每夯的沖擊能不小于120kj/m2，夯錘豎向設(shè)泄水通道。 o2) 2) 基床錘夯方法基床錘夯方法 基床夯實(shí)采用縱橫方向相鄰夯點(diǎn)均接壓半夯的方式夯實(shí)。分初、復(fù) 夯各一遍，每遍4夯次，共8夯次，以防基床局部隆起或漏夯。 o3) 3) 基床

5、錘夯定位基床錘夯定位 基床夯實(shí)采用GPS定位，分定船位或定錘位。定船位是用GPS定打夯 方駁的位置，再量出夯錘(吊鉤)與方駁的相對(duì)位置關(guān)系，從而定出夯點(diǎn) 位置；定錘位是將GPS天線直接安裝在吊機(jī)扒桿頂上，天線與吊鉤(即夯 錘)要在同一錘線上，即天線的平面坐標(biāo)就是夯錘的平面坐標(biāo)。天線的平 面坐標(biāo)通過(guò)傳輸線傳到吊車(chē)駕駛室的電腦屏幕上，直接顯示出夯錘的位 置，吊車(chē)司機(jī)根據(jù)電腦屏幕上的顯示，轉(zhuǎn)動(dòng)扒桿進(jìn)行夯實(shí)。 打夯船 10t夯錘 40t吊機(jī) 打夯后面層標(biāo)高 基床面 1.3.2 基床爆夯 1) 1) 爆夯密實(shí)塊石基床的機(jī)理爆夯密實(shí)塊石基床的機(jī)理 藥包爆炸時(shí)將產(chǎn)生高溫、高壓、氣體膨脹，在水中產(chǎn) 生沖擊波和

6、氣泡脈動(dòng)，這些強(qiáng)烈壓力作用在拋石體時(shí)，造 成拋石體棱角變形斷裂、破碎，隨之石塊之間發(fā)生位移， 相對(duì)位置發(fā)生變化，孔隙體積減少，基床拋石體被壓實(shí)。 與此同時(shí)，藥包爆炸的一部分能量轉(zhuǎn)化為地震波，地震波 使拋石基床出現(xiàn)顛簸和搖晃，拋石基床在這種垂直和水平 方向震動(dòng)的作用下，使原有的松散穩(wěn)定結(jié)構(gòu)遭到破壞，石 塊產(chǎn)生滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、錯(cuò)位，小石塊充填到大石塊的縫隙中， 拋石體重新排列組合、密度增大，達(dá)到拋填體在更高載荷 下的穩(wěn)定平衡。同時(shí)，由于膨脹氣體產(chǎn)生的高壓作用將使 拋填體受到“錘擊”效應(yīng)，從而使拋填體達(dá)到進(jìn)一步密實(shí)。 水下爆破夯實(shí)拋石體實(shí)際上是爆炸引起的沖擊波、高壓氣 體脈動(dòng)、地震波及流體運(yùn)動(dòng)與拋石體相

7、互作用的結(jié)果。 2) 2) 爆夯施工操作步驟爆夯施工操作步驟 a) 船上制作藥包，放置起爆頭，引出導(dǎo)爆索或塑料導(dǎo) 爆管；備好配重體；按爆夯設(shè)計(jì)數(shù)量的藥包放于船舷上備 用； b) 將藥包與配重體相連，并接好漂浮物，放置好控制 繩索； c) 施工船拋八字錨在爆夯區(qū)定位，錨長(zhǎng)大于100m； d) 用GPS確定垂直于基床軸線的布藥位置，按照指揮 員的口令將爆夯單元同步放于水面； e) 按照指揮員的口令，同步放藥包至基床的表面，并 保護(hù)好引出的導(dǎo)爆索； f) 移船至下一個(gè)布藥位置，按d）e）步循環(huán)施工， 直至完成整個(gè)布藥范圍； g)將布設(shè)完成的導(dǎo)爆索或?qū)П芤€做成起爆頭并放 于浮漂待用； h) 施工船

8、撤離爆區(qū)至安全位置，經(jīng)安全檢查確認(rèn)安全 后起爆夯實(shí)。 基床面 導(dǎo)爆索 藥包 八字錨 爆 夯 作 業(yè) 船 100m 爆夯布藥方向 藥 包 制 作 藥 包 沉 放 起 爆 1.4 基 床 整 平 1.4.1 1.4.1 整平設(shè)備整平設(shè)備 整平船：用基床夯實(shí)用的方駁，并兼作潛水船；潛水 設(shè)備及相應(yīng)的測(cè)量?jī)x器：GPS、全站儀及水準(zhǔn)儀等。 1.4.2 1.4.2 整平準(zhǔn)備工作整平準(zhǔn)備工作 1) 預(yù)制長(zhǎng)30cm寬30cm厚20cm和長(zhǎng)25cm寬 25cm厚10cm兩種規(guī)格的混凝土小方塊，以備潛水員找 點(diǎn)時(shí)使用； 2) 切割厚度5mm-20mm的厚度不同的小鋼板，以備調(diào) 整軌道高程時(shí)使用； 3) 測(cè)量標(biāo)桿制

9、作：特制的測(cè)量標(biāo)桿制作要求：A) 標(biāo)桿 要密封焊接，鋼管內(nèi)不得進(jìn)水；B) 在海水中標(biāo)桿的總重量 要與所受的浮力大致相等，以便潛水員操作使用； 4) 制作整平導(dǎo)軌和刮道； 5) 材料準(zhǔn)備：備足充分的蛇皮袋、尼龍繩等水下整平 的常規(guī)材料，用于給潛水員供應(yīng)整平材料、下放鋼軌、刮 道等； 天線 錘球吊桿 錘球 調(diào)節(jié)拉桿 基 床 測(cè) 量 標(biāo)桿 示 意 圖 浮筒 20m2m 6m 50mm 無(wú)縫鋼管 3m板尺 封底鋼板 14m 80mm 無(wú)縫鋼管 w2 2 基床整平高程控制測(cè)量基床整平高程控制測(cè)量 高程的測(cè)量，是整個(gè)基床整平施工的重點(diǎn)。 a) 基床整平高程控制測(cè)量的主要內(nèi)容 墊塊頂標(biāo)高測(cè)量；導(dǎo)軌頂標(biāo)高測(cè)量

10、；補(bǔ)拋?lái)敇?biāo)高控制測(cè)量； 基床頂標(biāo)高控制與驗(yàn)收。 b) 基床整平高程控制控制測(cè)量方法 基床整平高程控制控制測(cè)量方法有二： w 方法一：由GPS定點(diǎn)定位、全站儀標(biāo)高測(cè)量，具體方法為： 在距待測(cè)點(diǎn)較近、通視良好的位置設(shè)置測(cè)站，坐標(biāo)、高程已知； 標(biāo)桿定位在待測(cè)點(diǎn)上并扶正（通過(guò)頂端懸掛測(cè)錘判定）；全站儀讀出 標(biāo)桿頂塔尺讀數(shù)，計(jì)算該處高程。 方法二：由GPS定點(diǎn)定位、RTKN手簿直接讀高程，具體方法為： 標(biāo)桿定位在待測(cè)點(diǎn)上并扶正； 轉(zhuǎn)換標(biāo)桿頂端GPS測(cè)量的手簿工作狀 態(tài)，置于高程測(cè)量功能，讀出標(biāo)桿頂?shù)腉PS天線高程； 根據(jù)標(biāo)桿上的 天線標(biāo)高和標(biāo)桿長(zhǎng)度，計(jì)算出水底待測(cè)點(diǎn)標(biāo)高。 兩種測(cè)量高程方法優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比 方

11、法一方法二備注 優(yōu) 點(diǎn) 1.光學(xué)測(cè)量，測(cè)量精度可以分析，測(cè)量誤 差人為控制； 2.衛(wèi)星信號(hào)的影響??； 3.測(cè)量數(shù)據(jù)可靠。 1.全GPS衛(wèi)星測(cè)量，不受距離、通視、 能見(jiàn)度的限制； 2.測(cè)量誤差因素單一； 3.測(cè)量速度快，操作簡(jiǎn)便。 缺 點(diǎn) 1.測(cè)量操作復(fù)雜，需要較多的人和測(cè)量設(shè) 備； 2.受距離、通視、能見(jiàn)度影響大； 3.影響測(cè)量誤差的因素多，存在誤差的疊 加。 1.單次測(cè)量的精度不高，高程誤差在 1025mm 范圍； 2.受衛(wèi)星信號(hào)限制，個(gè)別時(shí)段無(wú)法測(cè)量 或精度較差； 3.測(cè)量成果不易檢查。 為更好地發(fā)揮兩種測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)，減少其缺點(diǎn)對(duì)施工 的影響，在實(shí)際施工過(guò)程中應(yīng)針對(duì)不同的測(cè)量?jī)?nèi)容，采用不

12、 同的測(cè)量方法。如用方法一測(cè)量導(dǎo)軌頂標(biāo)高，用方法二測(cè)量 補(bǔ)拋高程。使高程測(cè)量既能滿足施工精度要求，又能提高測(cè) 量速度，滿足進(jìn)度要求。 3) 3) 導(dǎo)軌安裝導(dǎo)軌安裝 一排墊塊安裝完成后，立即進(jìn)行該排墊塊上 的導(dǎo)軌安裝。導(dǎo)軌安裝施工步驟為： 定位船移位，船舷一側(cè)與導(dǎo)軌位置重合；將 導(dǎo)軌兩端用16白棕繩栓住，自整平船船舷處下 放到基床上；潛水員在水下調(diào)整導(dǎo)軌位置，使之 安放在墊塊上，解開(kāi)繩索；用標(biāo)桿測(cè)量導(dǎo)軌平面 位置和頂面標(biāo)高，用厚薄不等的鋼板墊在墊塊與 軌道之間調(diào)整導(dǎo)軌標(biāo)高，使導(dǎo)軌順直的安放在準(zhǔn) 確位置，頂標(biāo)高為設(shè)計(jì)基床頂標(biāo)高；將石塊堆碼 在導(dǎo)軌兩側(cè)，使導(dǎo)軌固定；依次進(jìn)行下一導(dǎo)軌的 安裝，導(dǎo)軌間接

13、頭處應(yīng)無(wú)明顯的錯(cuò)開(kāi)和空隙。 前沿的導(dǎo)軌是方塊安裝的基準(zhǔn)線，故安放的 平面位置一定要準(zhǔn)確。 511 刮 道 浮鼓式 下料漏斗 混凝土方塊 圖5-9-5 導(dǎo)軌刮道法整平 導(dǎo)軌 浮筒測(cè)尺 錨纜 導(dǎo)軌 混凝土方塊 511511511 下料豎管 錨纜 二片石墊實(shí)點(diǎn) 潛水工作船 整平船 刮道 浮鼓式 下料漏斗 d）整平 30cm25cm15cm 混凝土方塊 c）測(cè)導(dǎo)軌頂標(biāo)高 整平船 水平儀觀測(cè) 浮筒 導(dǎo)軌 移船方向 二片石墊實(shí)點(diǎn) 錨纜 整平船 錨纜 潛水工作船 水 下 整 平 1.5 基 床 驗(yàn) 收 o基床整平是基床施工的最后一道工序，整平完成后，對(duì)基床的整 平效果，即整個(gè)基床進(jìn)行驗(yàn)收。驗(yàn)收用測(cè)量標(biāo)桿配合

14、全站儀進(jìn)行。 o驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：按照 港口工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)(JTJ221-98) 所 規(guī)定，驗(yàn)收內(nèi)容有： 整平范圍和方法符合規(guī)范規(guī)定； 基床頂面的坡度符合設(shè)計(jì)要求； o整平的允許偏差、檢驗(yàn)數(shù)量和方法符合以下規(guī)定： n頂面標(biāo)高允許誤差：細(xì) 平：50mm； 極細(xì)平：30mm n檢查數(shù)量：每2m一個(gè)檢查斷面，每個(gè)斷面的單元測(cè)點(diǎn)數(shù)量 為 (n-1)2，其中n為整平導(dǎo)軌條數(shù)。 w本工程方塊有凹凸榫，要特別注意凹凸榫 的配合不可出現(xiàn)公榫大，母榫小而無(wú)法安 裝的現(xiàn)象； w方塊堆存場(chǎng)地要平，避免多層堆放時(shí)地面 不平使底層方塊受力不均，產(chǎn)生彎矩使底 層方塊斷裂； w卸荷板系單向受彎構(gòu)件，一般只要上層配 筋即可。

15、3 方塊出運(yùn) 裝船 w因方塊體積大，重量重，故一般用龍門(mén)吊脫模、 轉(zhuǎn)運(yùn)、堆存。故預(yù)制場(chǎng)地、堆存場(chǎng)地要在龍門(mén)吊 的復(fù)蓋之下； w方塊裝船也使用龍門(mén)吊直接裝船，故裝運(yùn)方塊的 碼頭、方駁也要在龍門(mén)吊的復(fù)蓋之下； w方塊出運(yùn)碼頭視水深條件而建設(shè)，水深條件好宜 用挖入式港池，方駁進(jìn)入港池，龍門(mén)吊跨挖入式 港池將方塊裝上船。 w水深條件較差宜用外伸式棧橋，方駁進(jìn)入外伸式 棧橋中間，龍門(mén)吊上棧橋?qū)⒎綁K裝上船。 方方 駁駁 方塊 方塊 方塊 龍門(mén)吊 軌道 挖入式港池 海岸 方方 駁駁 龍門(mén)吊 方塊方塊 海岸 棧棧 橋橋 棧橋碼頭 軌道 方塊 方塊方塊 方塊 方塊 方塊安裝前先檢查基床和方塊，若有破壞、 淤積要先處理； 底層方塊安裝時(shí)，潛水員在水下以前沿導(dǎo) 軌為基準(zhǔn)線，用自制卡尺控制方塊安裝位 置，如圖示。 方方 塊塊 導(dǎo)導(dǎo) 軌軌 卡卡 尺尺 基基 床床 第二層以上各層方塊安裝應(yīng)設(shè)置基準(zhǔn)線，并參照 方塊轉(zhuǎn)角等特征線控制位置； 方塊要分層、分段安裝，階梯形推進(jìn)； 底層方塊和安裝后不露出水面的方塊，安裝后要 復(fù)核位置和高程；露出水面的方塊用測(cè)量?jī)x器控 制其位置和高程； 方塊安裝不僅要控制單個(gè)方塊安裝誤差，還要控 制累積誤差，若累積誤差(碼頭分段長(zhǎng)度)超標(biāo)，可 預(yù)制調(diào)整專(zhuān)用方塊消除累積