重力式码头空心方块施工技术探讨

李瑞振 桂劲松 王 月 杨荣辰

(1.大连海洋大学海洋与土木工程学院，辽宁 大连 116023； 2.大连海洋大学海洋科技与环境学院，辽宁 大连 116023)

·施工技术·

重力式码头空心方块施工技术探讨

李瑞振1桂劲松1王 月2杨荣辰1

(1.大连海洋大学海洋与土木工程学院，辽宁 大连 116023； 2.大连海洋大学海洋科技与环境学院，辽宁 大连 116023)

介绍了空心方块的结构形式及受力特点，简述了空心方块的预制流程，通过对重力式码头的空心方块出运方式的对比，探讨了不同出运方式的优缺点，以寻求一种简单、经济、高效的施工方法。

空心方块，预制，出运，码头

空心方块码头可以根据施工环境的不同灵活的采用不同尺寸的空心方块，有一层、二层块体,主要集中在中小型码头。相对同等规模的沉箱重力式码头，空心方块码头具有投资省，消浪效果好，抗滑力大等优点，主要适用于中小型码头。但其施工难度大，空心方块预制工艺复杂，维修及维护困难[1]，需要对空心方块的施工方式做进一步探讨。目前随着空心方块材料和截面形式的不断探索，出运、吊装等施工技术的快速发展，以及减少能源消耗、保护环境和降低工程造价等方面的需要，空心方块已经部分应用到大中型海运和江运码头中。

1 空心方块的研究现状

1.1 概念

空心方块是内部空腔、无底、无盖且内部无隔墙的直立结构物,自重较轻,适用于地基承载力较弱的情况[2]。从结构上看,空心块体内腔由一定尺寸的填料填充，空心方块码头是一种新型的码头结构形式,因其具有结构简单、材料用量省、受力条件好以及施工速度快、造价低、耐久性好等优点越来越受到工程界的重视[3]。

1.2 优点

空心方块码头相对于实心码头主要有两方面的优势：1)节省混凝土材料，实心块体结构全部是以混凝土的重量抵御外力,而空心块体则是以部分混凝土重量加填料的重量来抵御外力,以保持建筑物的稳定,因此空心方块结构可节省混凝土量；2)空心方块码头结构可减少结构层次,从而可减少预制混凝土方块的数量及安装工程量,减少船机台班费,缩短工期,降低造价。

空心方块码头简图见图1。

1.3 研究现状

目前国内学者对空心方块码头做了诸多有益的探讨，为空心方块的推广做出了积极重要的作用，主要有：方天中[3]在关于空心方块结构码头的一些问题中，提出了无底空心方块的优缺点，并为空心方块的适用范围提出了建议。单志平[4]通过多孔空心码头的研究说明改变空心方块的截面形式可以提高空心方块的受力减小裂缝。高明、苏克亭等依据空心方块的单体强度型试验、光弹试验与三维有限元分析[5],对某港码头空心方块严重开裂的内力状态进行了研究,分析了裂缝的成因。目前对空心方块码头中空心方块的施工技术还没有统一的标准，国内文献也没有做出详细的介绍，因此研究空心方块的施工技术，对推广空心方块码头是大有裨益的。

2 空心方块预制

预制流程：预制场地的选择→底模清理→钢筋入笼→支立模板→养护→拆模→出槽。

2.1 模板工程

模板的选择：模板按材料可分为木模板和铁模板，预制尺寸不大的空心方块可以选择木模板，预制大体积空心方块一般选择钢模板，模板按结构可以划分成底模、外模、竖芯模和侧芯模。

2.2 钢筋工程

主钢筋上下用箍筋固定，主筋箍筋间采用电焊连接，增加钢筋笼的整体性。立柱用直筋连接。钢筋绑扎长度，扎结位置用小铁丝绑扎牢固并向内按倒，并严格控制铁丝头的多余长度。钢筋笼应放置整齐，防止变形。

2.3 混凝土工程

根据空心方块的要求选择不同等级的混凝土，要严格控制浇筑的混凝土坍落度在50 mm～70 mm，浇筑过程中要分层次振捣，待浇筑完成后，抹平交合处，混凝土初凝完成后即可用无纺布包裹整体进行养护。

3 空心方块的出运

空心方块的出运是空心方块施工中的重要工序。空心方块一般采用大体积混凝土结构，其施工工艺往往涉及到大型的施工设备，特别是起重作业；因其体积大、质量大、易碎等特点，使得其对施工机械、操作等方面提出较高的要求。根据目前现有的施工技术，当起重机起重重量不足时，可在预制场地设龙门起重机，当地基承载力不足或实际条件不允许时，可以综合考虑采用滑移法、气垫法(胶囊出运)、滚动法等方法进行出运[5]。

3.1 滑移法

首先将纵排方块逐个顶起，四个混凝土塞栓先放进空心方块内，四根优质枕木分别插四个顶孔，用四个液压千斤顶顶起方块。千斤顶底着落在先预制好的混凝土块上，并加垫枕木。四个千斤顶着一头插顶孔的枕木同时顶起。将方块顶起离地面高约50 cm,在顶起的方块下面安放枕木，间距60 cm对穿放，枕木上安轨道钢轨选用43 kg/m规格。在方块前后用道钉将钢轨钉死。钢轨的连接头标高不大于1 mm,用锕夹板粗制螺栓连接，钢轨面上涂润滑剂。方块底部落在四块钢板垫上，钢板垫块与钢轨接触滑动。

在纵排出运方向最后一个空心方块后左右设置两台卷扬机用钢丝绳滑车纽运个牵引方块沿轨道滑向前沿。起重船靠上前沿将方块吊出置于水中[6]。

3.2 气垫法

空心方块出运可采用气囊滚动平移出运，施工流程为空心方块预制完成后，将预留在预制空心方块下的顶升胶囊充气，待充气完成后，为确保空心方块移动过程中的稳定性，需配备牵引卷扬机，在空心方块移动的正反两个方向上采取同样的牵引系统对空心方块的移动进行保护[7]。

3.3 滚动法

先用千斤顶顶升空心方块，再将滚筒放在需要移动的空心方块下面，松开千斤顶，使方块直接坐落在滚筒上面，然后用小牵引力拉动方块，即完成方块的水平运输[5]。

各种出运方式的综合比较见表1。

4 结语

空心方块在出运和吊装的过程中易碎，在使用过程中极易产生裂缝，影响空心方块码头的使用寿命，除增加抛石基床密实度防止沉降外，现阶段主要从三个方面解决：1)预制阶段增加空心方块的壁厚，方块的壁厚增加意味着投资的增加，在不大规模的增加投资的情况下可以选用；2)制作大尺寸空心方块构件应按要求配筋，对于危险截面增加钢筋的尺寸和钢筋的数量；3)设计阶段改变截面形式，改善受力条件，针对不同的实际情况设计不同的截面形式。实际条件允许的情况下将“口”字形方块改为“日”字形方块，截面矩比原来增加了不少，不仅受力情况大为改善，而且投资又不会增加太多，多孔空心方块(如图2所示)也是一个很好的发展方向，现在的多孔空心方块是在实心方块和空心方块的基础上研究出来的，它是“田”字形截面的改进，既保持了实心方块的整体性的优点,又达到空心方块节省混凝土的目的,同时解决了空心方块裂缝的技术难题，且制作安装维修方便,可缩短工期,具有明显的经济效益、社会效益及推广应用价值。

[1] 李忠成,赵 雷,谭俊波.大连港大窑湾一期工程后六泊位工作船码头工程施工[J].水运工程,2001,1(3):43-45.

[2] 曾凡友.无底空心方块码头在长江内河港中的设计应用[J].水运工程,1998(2):119-124.

[3] 方天中.关于空心方块结构码头的一些问题[J].水运工程,1979(3):29-30.

[4] 单志平.多孔空心方块码头[J].港口工程,1996(3)：1-4.

[5] 李灼烁.空心方块出运方法探讨[J].珠江水运,2008(6):53-54.

[6] 陈太平.重力式码头空心方块的出运[J].江西交通,2001(1):23-24.

[7] 唐芳明.复杂海况条件下的大型沉箱出运及安装工艺技术[J].中国水运,2014(2):328-329.

The construction technology of hollow square for gravity wharf

Li Ruizhen1Gui Jinsong1Wang Yue2Yang Rongchen1

(1.CollegeofOceanandCivilEngineering,DalianUniversityofOcean,Dalian116023,China;2.CollegeofOceanScienceandEnvironment,DalianUniversityofOcean,Dalian116023,China)

The paper introduces hollow block structures and stressing features, describes its prefabrication procedures, compares the transportation methods of hollow block of gravity-style wharf, and finally explores merits and defects of various transportation methods, with a view to seek for simple, economic and high efficient construction method.

hollow block, prefabricate, transportation, wharf

2014-12-11

李瑞振(1989- )，男，在读硕士； 桂劲松(1968- )，男，教授； 王 月(1989- )，女，在读硕士； 杨荣辰(1988- )，男，在读硕士

1009-6825(2015)06-0095-03

TU745

A