泡沫混凝土在港口工程重力式挡墙的应用

丁友林 何伟 支远昊 方舟

摘要：本文重庆主城纳溪沟某重力式码头为例，通过计算得到采用高强泡沫混凝土的挡土墙能够满足抗滑、抗倾要求，且基底应力较普通混凝土小很多，因此，泡沫混凝土运用与港口工程存在可能性。

关键字：泡沫混凝土；重力式码头；抗滑稳定性；抗倾覆稳定性；基底应力

Application of foamed concrete in gravity retaining wall of harbor engineering

Ding You-lin1，2，He wei1，2，Zhi Yuan-hao1，2，Fang Zhou1，2

（1.National Engineering Research Center for Inland Waterway Regulation，Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074，China；2.Key Laboratory of Hydraulic and Waterway Engineering of the Ministy of Education， Chongqing Jiaotong University， Chongqing400074，China）

Abstact： through the calculate of a gravity type wharf in ChongQing NaXiGou，there is a conclusion that high strength foam concrete retaining wall can meet anti-slide， anti-tilt requirements.Thus， there is a possibility that foam concrete can be used in Port Engineering.

Key words：foam concrete；gravity quay-wall； Anti-slide stability； Anti-tilt stability； Basal stress

泡沫混凝土是一种将发泡剂通过发泡系统用机械方式充分发泡，并将其与水泥浆及其它外加剂均匀拌合后，通过发泡机内部的泵送系统进行现场浇筑、养护而成的一种含大量封闭气孔的新型轻质建筑材料[1]。泡沫混凝土在一些西方发达国家发展较早并且较成熟，主要应用在海上石油平臺、公路吸声屏障、建筑物墙体、港口挡土墙及补偿地基沉降[2]目前国内将其应用于建筑结构的节能方面，但是由于泡沫混凝土的物理、力学特点，本文将对其应用于港口工程进行实例计算于对比。

1 重力式码头的设计内容

重力式码头是码头建筑物中分布最广、使用较多的一种码头结构形式。其工作特点是依靠结构本身及其上填料的重力来保持自身的滑移稳定和倾覆稳定。由于自重力大，地基承受的压力大，故重力式码头适用于较好的地基。在进行码头设计时需要对码头的稳定性进行验算，主要包括：抗渗稳定性、抗滑稳定性、抗倾覆稳定性、抗浮稳定性、地基整体稳定性及地基沉降。其中抗滑稳定性、抗倾稳定性和基底应力最为重要。

2 泡沫混凝土应用于重力式码头的算例

2.1 码头基础资料

二级陆域平台挡土墙的原始尺寸为墙身高8m，上墙高3.2m，下墙高4.8m，墙顶宽1.55m，墙底宽4.0m，台宽2.21m，上墙底宽2.99m。由于泡沫混凝土的密度低于普通混凝土，所以要满足设计要求需要增大挡墙截面尺寸，因此，在采用同种挡墙截面型式的基础上，将截面尺寸放大1.4、1.8、2.2倍来验算比较。挡墙土压力计算时取墙台最后缘的竖直线为假想墙背，土压力采用朗肯土压力理论计算。

（1）材料参数

墙后填土：上部分为回填开山土石，下部分为块石填料

开山土石容重：20 KN.m3

等效内摩擦角：32度

块石容重：18.5 KN.m3

等效内摩擦角：40度

（2）码头荷载

码头主要承受的荷载有：墙后土压力、前沿堆载和后方堆场荷载、起重机荷载、流动机械荷载、人群荷载、水流力、船舶系缆力等，由于篇幅有限在此仅计算基床顶面抗滑稳定性、前墙趾抗倾覆稳定性、基底应力。

2.2 计算结果与比较

对采用普通混凝土的挡土墙进行验算得到的结果见表1：

首先，由表1、表2中的基床顶面抗滑稳定性验算结果可以看出：泡沫混凝的抗滑力小于混凝土，这是由于泡沫混凝土是一种轻型建筑材料，密度小。

其次，对于前墙趾抗倾覆稳定性，除了采用原始尺寸的泡沫混凝土挡土墙不满足抗倾覆要求外，其他截面尺寸的挡土墙均能满足抗倾要求，同样与表1中的普通混凝土的抗倾覆力矩值相比较小。

最后，对比两种不同混凝土挡土墙的基底应力，泡沫混凝土挡土墙的基底应力均比普通混凝土挡土墙基底应力小很多。这是由于泡沫混凝土的密度小，自重应力也小，从而导致基底应力小。

3 结论

采用泡沫混凝土作为重力式挡墙的材料，不仅能够满足基床顶面抗滑稳定要求，而且能够满足对挡墙前趾的抗倾覆稳定要求，同时泡沫混凝土的挡土墙基底应力更小，对于地基承载力较小的地基，尺寸较大的挡土墙具有较好的应用性。

参考文献：

[1] 郭向勇，郭建立.泡沫混凝土性能研究进展[J].研究探索，2013，4（31）：17-23.

[2] 魏文慧.泡沫混凝土的分析与应用[J].混凝土，2013，（2）：136-142.