泻湖区重力式码头深基础施工技术及应用

张恬 李杨春

摘 要：文章以科特迪瓦阿比让港口扩建工程为例，针对码头基础地质条件复杂、存在埋深较深的软弱地基问题，采用了挖除软弱地基和换填中粗砂振冲密实的施工工艺，对码头深基础施工进行了详细的探讨，最终节约了项目成本，并取得了良好的施工效果。

关键词：重力式码头 深基础 港口工程

1.项目背景

科特迪瓦阿比让港口扩建项目集装箱码头为重力式沉箱结构，含3个泊位，码头岸线长1250m，结构设计水深-18.5m，码头面高程为+3.5m。码头施工现场位于泻湖内，最大潮差约为0.8m，水流流速小，波浪、潮差对现场施工影响小。

码头区地质环境复杂，地层在深度方向上软硬相间，在平面方向上强弱混杂，土层呈明显的不均匀分布，土层从上至下依次为淤泥、细砂-粗砂，粘土，局部夹杂腐木层，且埋深较深。部分土层经计算不能满足设计承载力的要求，通过方案比选，对码头基础采用深开挖基槽、换填中粗砂及振冲密实的处理方式。经计算，码头基槽地基处理需换填砂29万m3，振冲密实12.8万m3。换填砂底标高为-27.5～-39m，顶标高-24.5m，换填厚度3～14.5m，抛石厚度6m。振冲密实处理底标高为-20.0～-44.0m，厚度4.5～9m。项目平面效果图见图1。

2.码头深基础施工工艺流程

重力式码头沉箱结构对码头基础要求较高，本项目码头基础复杂，通常类似地质条件采用挖除软弱地基和换填大厚度抛石基床、或采用碎石桩等工艺实施。本项目采用挖除软弱地基和换填中粗砂振冲密实的施工工艺，该工艺施工技术难点在于软弱土层埋藏过深，对施工机械要求较高，必须严格控制换填材料的级配、密实的方法及效果，以确保换填基础的承载力及稳定性都能满足结构要求。

因业主运营原因，码头施工顺序由北往南，码头基础部分按照先施工换填深度大、后施工换填深度小的原则进行。码头基础典型施工工艺流程如下：表层淤泥清淤→基槽开挖→基槽清淤→基槽回填→振冲密实→试验检测→基床抛石夯实→基床平整→沉箱安装→监测及控制。结合现场实际地质勘察情况，不同区域的施工略有差异，如开挖换填深度等。

3.施工技术

3.1表层清淤及基槽开挖

本项目码头区海床表层存在2～4m厚的淤泥，基槽开挖需严格控制回淤，避免影响换填砂质量。基槽清淤采取先外围后中部的顺序进行，然后进行基槽开挖。

基槽开挖采用分段、分层开挖与分段回填的施工工艺。尽量缩短最后一层开挖时间，从而缩短槽底暴露时间，开挖后及时验收基槽断面，及时进行回填砂，避免或减小基槽回淤。同时，为避免和降低回淤影响，还需合理布置陆域吹填出水口位置。

3.2基槽清淤

回淤厚度是指重度>12.6kN/ m3的回淤沉积物（包括淤泥质土、淤泥、流泥），本项目换填砂基槽底回淤厚度按≤10cm控制。当基槽开挖完成后，如基槽底出现超出标准的回淤，必须进行回淤物清除后再回填砂，本项目采用射吸式抽砂船和空气吸泥装置进行清淤。

3.3基槽回填

本项目换填砂质量控制要求为含泥量≤5%的中粗砂，计算方量29万m3，考虑一定量富余。对砂的质量采取进行事先检验和过程抽检的形式进行质量控制。回填砂采取一次性回填、一次性振冲的工艺进行，回填时考虑潮位影响，以及5%的沉降预留量。

3.4振冲密实

回填砂密实采用振冲密实的处理方式，主要施工工艺如下：点位布设→安装船载定位架→工作船抛锚定位→振冲器吊直→进入定位槽口→振冲器下放至振冲砂顶面→检查振点位置→下沉并启动振冲器→下插振冲器至振冲底高程→留振→分段提升振冲器，分段留振，直至拔出砂面→移动振冲器至下一振冲点位。

通过试验段施工经验，本项目基床振冲密实采用100kW振冲器，2.5m间距，上提间距0.5m，留振时间30s，或采用75kW振冲器2m间距，或132kW振冲器3m间距，振冲点按等边三角形布置。振冲密实施工采用在船舶定位和定位架进行辅助施工，船机移位及振冲点定位示意图见图2。振冲过程中需注意潮差影响，以及密实电流的观测。

3.5试验检测

振冲密实后，需及时进行基础试验检测后方能进行下一步工序，计算分析换填砂层振冲后的实际沉降量，该沉降量在换填砂面上进行预留，并累积到抛石基床顶面。检测点采用必选点（自检）和随机选点（抽检）的方法确定，必选点设置在沉箱的角点附近，每组角点检测1个点。随机点设置在沉箱外轮廓线内，2个沉箱范围取1个。

3.6基床抛石夯实

基床抛石采取分段施工，抛石前需检测抛石基床底是否出现回淤，如超出规范要求，需清淤合格后再进行基床抛石施工。本项目基床抛石采取驳船运输，水上定位抛石的工艺，抛石遵循“宁低勿高”的原则，分层抛填，分层夯实，夯击能按150kJ/m2控制。及时总结试夯段的夯击遍数、夯锤落距、夯沉量等技术参数，并在实施过程中结合项目情况进行适度调整。

3.7基床整平

本项目基床整平采用人工整平的方式完成，主要工艺流程如下：整平船对标就位→潜水员下水→测量定位→下放砼垫块→放导轨下水→水下潜水员将整平导轨安放在砼垫块上，并用水准仪控制轨面高程→投放二片石→潜水员粗平→复测轨面高程→投入碎石→刮平→验收。基床整平过程中需注意倒坡和预沉降量的设置。在有条件的区域或项目，还可采取机械整平的施工工艺。

3.8监测及控制

每个沉箱安装后均进行沉降位移观测，分沉箱安装完成、箱内回填砂完成、胸墙浇筑和完工验收几个阶段进行观测。每个荷载工况完成时马上进行初始值的测量，前7d每天观测1次，7d后每周观测一次，直至沉降基本稳定或荷载工况变化前。如果发现已安装沉箱沉降不稳定，需采取一定的控制和补救措施，如调整基床顶高程、延迟胸墙浇筑、超载预压、胸墙预留后浇层等。

4.结束语

综上所述，重力式码头沉箱结构施工在国内已十分成熟，但在地质条件相对较差的泻湖区域实施相对较少，尤其是在国际上先例更少，码头深基础施工是本项目的重大技术难点之一。通常类似区域采用挖除软弱地基和换填大厚度抛石基床的方式进行实施，本项目较好地解决码头深基础软弱地基问题，最终采用了重力式沉箱结构，对项目成本控制起到了较好效果，也较好地控制了技术风险，同时也为类似深埋软弱地质条件下大型沉箱结构码头深基础设计和施工提供了较好的经验。

参考文献：

[1]JGJ 79-2012，建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工業出版社，2013.

[2]莫文贺，夏林，周勇.汉班托塔海港利用泻湖建港技术创新实践[J].水运工程，2013（09）：60-63+78.

[3]宋钢贤.振冲挤密法在深层回填砂地基处理中的改进应用研究[J].珠江水运，2014（11）：86-88.