論重力式碼頭基礎(chǔ)沉降原因和防治措施

1、論重力式碼頭基礎(chǔ)沉降原因和防治措施摘要：實踐證實：由于重力式碼頭的自重較高， 建設(shè)使用，特別是當(dāng)建設(shè)于地基基礎(chǔ)比較軟弱（例如沿海沿 河，河灘區(qū)域等）位置的情況下，難以避免碼頭基礎(chǔ)出現(xiàn)沉 降問題，再加上缺乏對沉降的動態(tài)監(jiān)測，往往會致使問題更 加嚴(yán)重，引發(fā)不可挽回的后果。為此，本文以某重力式碼頭 為研究對象，在對基礎(chǔ)沉降原因進(jìn)行分析的基礎(chǔ)之上，提出 了幾點(diǎn)針對性的防治措施，并就重力式碼頭基礎(chǔ)沉降情況進(jìn) 行了動態(tài)監(jiān)測，驗證了防治措施實施的積極意義與價值，希 望以上問題能夠引起工程技術(shù)人員的特別關(guān)注與重視。關(guān)鍵詞：重力式碼頭；基礎(chǔ)沉降；原因；防治措施；監(jiān) 測重力式碼頭被廣泛應(yīng)用于我國海港港口建設(shè)工程當(dāng)

2、中，其之所以能夠得到較大范圍的應(yīng)用與推廣，關(guān)鍵在于此種形 式的碼頭建設(shè)與應(yīng)用具有以下幾個方面的典型優(yōu)勢：第一, 碼頭岸壁通過混凝土方式建設(shè)形成，具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性 以及耐久性，后期維修養(yǎng)護(hù)投入較低；第二，碼頭建設(shè)過程 當(dāng)中對于地基基礎(chǔ)的適應(yīng)性較高，能夠直接作用于巖石、砂 石、以及堅硬粘土地基基礎(chǔ)之上；第三，碼頭建設(shè)所需的砂 石料獲取難度低，且造價低廉，具有良好的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢。但, 由于重力式碼頭的構(gòu)成相對比較復(fù)雜（包括拋石基床、墻身、 胸墻、回填區(qū)域、以及相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施在內(nèi)），導(dǎo)致重力式 碼頭相對于地基基礎(chǔ)的作用力力度較大，若地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性 存在缺陷或相對比較脆弱，則可能因長期高應(yīng)力的集中作用

3、 導(dǎo)致基礎(chǔ)出現(xiàn)變形，甚至是坍塌問題，影響重力式碼頭的正 常使用。而以上缺陷的產(chǎn)生多以沉降為表現(xiàn)形式。換句話來 說，重力式碼頭基礎(chǔ)出現(xiàn)的沉降問題潛在大量的安全隱患， 一旦發(fā)現(xiàn)，需要及時采取控制措施，防治危害的加大，并以 有效維修措施進(jìn)行干預(yù)，以確保碼頭的運(yùn)行安全。1工程概況本工程位于a市內(nèi)河碼頭，項目共劃分為四個區(qū)域進(jìn)行 獨(dú)立建設(shè)。分別定義為a區(qū)、b區(qū)、c區(qū)、d區(qū)、其中，a區(qū) 共規(guī)劃布置有3個300. 0 t等級泊位，b區(qū)共該規(guī)劃布置有 2個300. 0 t等級泊位，c區(qū)共規(guī)劃布置有2個300. 0 t泊 位，d區(qū)作為該碼頭預(yù)留發(fā)展用地。本碼頭工程結(jié)構(gòu)形式采用重力式結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)以及軌道梁 下為樁基

4、結(jié)構(gòu)形式，樁基長度在15.017.0 m范圍之內(nèi)。 該工程作為a市內(nèi)河航道建設(shè)過程中的重點(diǎn)工程，施工質(zhì)量 的要求較高，且施工工期較緊。前期地質(zhì)勘查資料顯示：該 重力式碼頭工程所建設(shè)區(qū)域的地層分布情況基本如下，雜填 土（土體濕度大，且多呈現(xiàn)出松散狀態(tài)）一務(wù)質(zhì)粘土（以黃 色以及灰黃色為主，具有一定可塑性）一淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（以 灰色為主，表現(xiàn)為流塑性狀態(tài)）粉質(zhì)粘土（以灰黃色以及黃褐色為主，表現(xiàn)為軟可塑狀態(tài)）f砂質(zhì)粘土（以灰黃色以 及灰色為主，多表現(xiàn)為中密性）f粉質(zhì)粘土（多表現(xiàn)為青黃 色以及青灰色，局部區(qū)域表現(xiàn)為軟可塑）。2基礎(chǔ)沉降原因及防治措施分析根據(jù)本工程實際情況來看，在重力式碼頭的作業(yè)過程當(dāng) 中

5、，導(dǎo)致重力式碼頭出現(xiàn)基礎(chǔ)沉降的因素主要包括如下幾個 方面：（1）重力式碼頭基床壓縮作用力引發(fā)基礎(chǔ)沉降：由于 本工程前期勘察資料顯示，重力式碼頭建設(shè)區(qū)域的地基基礎(chǔ) 以粘性土為主，為了確保該基礎(chǔ)之上所修筑工造物的地基承 載力安全系數(shù)能夠滿足2.0-3. 0的規(guī)范要求，因此在施工 中對基床厚度進(jìn)行了合理的調(diào)整。結(jié)合我國現(xiàn)行海港工程 設(shè)計手冊中的相關(guān)要求來看，若基床夯實質(zhì)量無法得到保 障，則以設(shè)計斷面壓力為前提，會導(dǎo)致基床壓縮沉降量比較 明顯。由于調(diào)整后的重力式碼頭基床厚度達(dá)到8.0 m,因而 可計算得出機(jī)床壓縮沉降量在1.2 m左右；（2）壓縮層性狀 表現(xiàn)引發(fā)基礎(chǔ)沉降：通過對本工程施工區(qū)域的巖土地質(zhì)

6、勘察 資料分析可知，在-23. 5 m深度以下，土層主要構(gòu)成為粉質(zhì) 粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土。上述土體均具有明顯的可壓縮性特征?？辈鞌?shù)據(jù)顯示：此區(qū)域內(nèi)的土體壓縮模量取值在5. 08. 0 mpa范之內(nèi)，壓縮性屬于中等水平，由此形成的價高的附加應(yīng)力會在一定程度上導(dǎo)致整個重力式碼頭的基礎(chǔ)沉降問題更加嚴(yán)重；（3）本重力式碼頭工程施工區(qū) 域所在地層的既有標(biāo)高在0- 1.0 m范圍之內(nèi)，后吹填至 4.5 m高度，因此，基層土層所對應(yīng)的附加應(yīng)力設(shè)計參數(shù)應(yīng) 當(dāng)將原地面起算狀態(tài)下的自重壓力作為重點(diǎn)考慮因素。因此 在本工程對原地面標(biāo)高進(jìn)行計算的過程當(dāng)中存在明顯的問 題，可能引發(fā)地基基礎(chǔ)附加應(yīng)力的增大，無法

7、對土層沉降進(jìn) 行積極控制。綜合導(dǎo)致重力式碼頭出現(xiàn)基礎(chǔ)沉降現(xiàn)象原因的分析，筆 者認(rèn)為，在重力式碼頭的施工運(yùn)行全過程當(dāng)中，可通過如下 方式，起到防治重力式碼頭基礎(chǔ)沉降的作用：(1)嚴(yán)格參照 本工程的設(shè)計要求，對基槽淤泥層進(jìn)行徹底挖除，同時將后 方石堤堤腳區(qū)域殘留的淤泥進(jìn)行挖除，對水下拋砂過程中的 回淤浮泥進(jìn)行反復(fù)清除；(2)針對本工程擴(kuò)大的后，厚度為 8.0 m基床進(jìn)行夯實處理。為了避免在夯實過程當(dāng)中，因承 臺樁基基礎(chǔ)受影響而出現(xiàn)的沉降問題，通過重錘低能量夯擊 方式。夯實前需要模擬進(jìn)行試夯實驗，通過此方式確定夯擊 的能量為60.0kj/m?,按照三層拋填方式對基床進(jìn)行夯實處 理；(3)施工過程當(dāng)中

8、對基床頂標(biāo)高預(yù)留30.0 cm沉降量， 在胸墻予以沉箱安裝完成后，預(yù)留15.0 cm頂高程沉降量;(4)由于在本工程接岸結(jié)構(gòu)中存在一定程度上的位移，為 確保整個重力式碼頭的安全，通過增加碼頭渡板搭接長度的 方式加以維修，使用過程中持續(xù)對碼頭沉降情況進(jìn)行監(jiān)測， 以便能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理問題。3沉降監(jiān)測分析由于重力式碼頭出現(xiàn)基礎(chǔ)沉降的可能性較大，因此要求 施工單位特別重視對重力式碼頭基礎(chǔ)沉降情況的動態(tài)監(jiān)測 工作。本工程中所應(yīng)用的沉降監(jiān)測儀器為s3型水準(zhǔn)儀，以 閉合水準(zhǔn)線方法進(jìn)行觀察，對高程點(diǎn)進(jìn)行平差處理。共設(shè)置 沉降監(jiān)測點(diǎn)4個，分別位于重力式碼頭基礎(chǔ)的四個角點(diǎn)位置。 對應(yīng)的沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)示意圖如下圖所

9、示（見圖1）。結(jié)合圖1 可知：在上述措施實施后，重力式碼頭基礎(chǔ)沉降方面的問題 得到了有效的控制與緩解，基礎(chǔ)沉降數(shù)值相對穩(wěn)定，基床夯 實后未產(chǎn)生進(jìn)一步沉降，說明上述防治措施取得了良好的效 果。4結(jié)束語重力式碼頭以其在運(yùn)行性能、在成本造價方面的突出優(yōu) 勢而得到了廣泛的應(yīng)用，可以說已成為當(dāng)前最為常見的港工 構(gòu)筑物。重力式碼頭可以通過對碼頭自身以及其附屬基礎(chǔ)設(shè) 施重力的應(yīng)用，對碼頭建筑物的土壓力進(jìn)行有效對抗，其根 本目的在于避免碼頭出現(xiàn)滑移，乃至傾覆方面的質(zhì)量問題。 為此，在施工及后期使用全過程中，對碼頭基礎(chǔ)沉降情況進(jìn) 行動態(tài)化監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果分析沉降情況，采取針對性的 措施，做好以上工作是確保重力式碼頭得以持續(xù)安全運(yùn)行的 關(guān)鍵所在。本文即圍繞上述問題展開分析與探討，值得引起 同行人員關(guān)注。參考文獻(xiàn)：1 周健，白彥峰，賈敏才等某礦石碼頭堆場礦石分 級壓載的地基沉降預(yù)測j巖土力學(xué)，2009, 30 (7)： 2101-2104.2 徐光明，章為民，賴忠中等沉入式大圓筒結(jié)構(gòu)碼 頭工作機(jī)理離心模型試驗研究j.海洋工程，2001, 19 (1)： 38-44.3 徐光明，吳宏偉大圓筒岸壁碼頭的量綱分析和離 心模擬j.巖土工程學(xué)報