重力式码头沉降位移的应对措施分析

◎ 朱宗祥 中交四航局第三工程有限公司

目前，在社会经济高速发展的推动下，我国大型码头的建设获得了良好的发展机遇，码头设计的泊位等级逐渐提高，对码头的建设质量提出了更高的要求。重力式码头作为一种技术成熟的码头结构形式，得到了十分广泛的应用，但是随着码头沉箱质量的提高，其沉降位移的问题也逐渐凸显，给重力式码头的施工和维护造成了巨大的困难，急需找到具体沉降位移的原因，并做好针对性的应对，进而提升码头建设质量。

1.重力式码头

“重力式码头”又称为超重码头，是我国码头主要结构形式中的一种，其应用原理是利用重力结构自身以及内部填料的重量去抵抗码头建筑的滑动和倾覆。因为重力式码头的自重以及填料的重量会对码头地基造成压力，所以，重力式码头在建设中对地基的强度有很高的要求。重力式码头的结构包括了墙身、胸墙、墙后回填土以及码头设备等，结构复杂，但是其具有结构坚固、使用寿命长、抗冻性好、负载能力强等优势特点，并且建设施工工艺简单，维护容易，在码头工程中的应用十分广泛。

2.重力式码头沉降位移产生的原因

虽然重力式码头在建设和应用中拥有很多优势，但是因为其结构的特殊性和大负载性，容易发生沉降位移的问题，影响其正常的使用。重力式码头发生沉降位移的原因主要有三点：

第一，地基原因。重力式码头的地基承载了全部的荷载压力，而重力式码头的自重又很重，如果地基土质过软或者过于松散的话，地基的强度就会不达标，一旦重力式码头对地基的压力超过一定限度，就是导致码头墙体下陷或者向陆地的一侧发生倾斜。

第二，施工原因。重力式码头虽然施工工艺简单，但是对施工操作的要求还是很高的。施工人员在地基开槽施工中要保证截面垂直，如果不垂直则可能导致码头建成后墙体向开凿面倾斜、滑动。另外，地基开槽过程中挖出的土壤、岩石以及其它沉淀物等，要满足设计要求，以免发生回淤和沉淀物过厚问题。在对基槽进行填充时，要保证填料的强度和配合比，并给地基留有下陷的空间，保证地基稳定性。

第三，地基夯实。在完成地基开槽、填料等施工以后，要做好地基夯实工作，对地基的缝隙进行再次处理，确保地基缝隙均匀、严密，否则会在建成使用时发生比较严重的去墙体沉降或者位移问题，影响重力式码头的正常使用和使用周期。

3.重力式码头沉降位移的应对措施

3.1 减少基顶应力

重力式码头在施工过程中发生沉降位移是十分普遍的现象，这与码头的基顶应力有着十分密切的关系。因此，为了有效控制重力式码头沉降位移问题，施工单位要在重力式码头的设计环节中注重基顶应力的设计，尽可能的减少基顶应力，尤其是重点关注重力式码头施工期和使用期内的应力差。重力式码头的沉箱设计适合使用前、中仓局部空腔的结构，并且可以在胸墙上设置大型电缆隧道，进而减轻重力式码头结构前部的自身重量。

另外，通过计算可知，重力式码头在使用期内会对基床应力造成较大影响，这是因为基床上堆载作用比较大。因此，减少堆载作用是减少基顶应力最好的措施，可以采用全填砂方案，产生的土方比较小，并且可以满足码头结构稳定性的要求，在控制重力式码头沉降位移上起到重要作用。

在重力式码头施工的后期，可以采用开山石作为回填料，利用开山石之间的咬合作用，将基顶应力传递范围扩大，避免出现各个沉箱之间的不均匀沉降。

3.2 提高轨道系统的适应能力

重力式码头在建设或者使用的过程中，向海向发生位移是必然的，并且位移的数值也是比较大的，所以，为了减少重力式码头后期的维护难度，在施工过程中要针对重力式码头的轨道系统采取有效的应对措施。首先，在重力式码头的钢轨和岸桥轮系内侧有一定的缝隙，使得轮系可以在钢轨上出现10mm左右的位移，针对这一现象，重力式码头的设计人员需要在设计岸桥轮系时，可以将设计标准定为35m，同时保证两个邻近的水工结构轨道中心线的间距为35m，将钢轨和轮系的位移距离控制在5mm左右。如此一来，即使重力式码头的钢轨发生了2cm向前的位移，也能够满足正常的作业需求，可以不调整轨道系统。其次，在施工过程中为了确保重力式码头沉箱操作的质量，需要使用先进的钢轨扣件系统，钢轨和扣件底座之间本身就存在一定的缝隙，其两边的数值合计为22mm，在设计时要将钢轨设置在贴近一侧扣件底座处，将单根钢轨在轨道槽内的位移控制在16mm。

3.3 加强施工中的质量控制

在重力式码头施工的过程中，为了有效应对码头沉降位移的问题，施工方要做好前轨沉降量预留、基槽开挖、基槽填充以及地基夯实等工作，做好施工中的质量控制，以此提高重力式码头的整体强度和使用质量，减少其出现沉降位移的问题。首先，为了将重力式码头后期前轨的沉降位移量控制在35mm以内，避免出现大量的改造，需要确保岸桥机械设备的前后轨道高度差低于35mm，并在施工前预留20mm的沉降量。

其次，对重力式码头沉降位移影响最大的就是地基开槽施工，所以在进行相应的施工操作时，施工人员要注意以下几个方面的内容：（1）在施工前全面勘测施工地点的土质情况，要保证土质情况能够满足重力式码头的建设需求，其土质强度能够满足重力式码头的设计荷载。（2）在对重力式码头进行基槽开挖时，要保证基槽开挖截面垂直。（3）重力式码头基槽开挖过程中挖出的土壤、岩石以及其它沉淀物要满足码头设计要求。（4）重力式码头在施工过程中要及时清理基槽回淤，保证施工顺利进行。

最后，在填充地基时要科学的选择填充料，科学的配比填充料，以此保证地基缝隙小并且均匀分布。在夯实地基的过程中，要先使用粗大石块，夯实力度和次数等要满足设计夯实标准。

3.4 其它应对措施

除了上述基本的应对措施以外，有效的应对重力式码头沉降位移措施还包括加快早期施工速度，基槽开挖质量控制，及时处理回淤，超载预压试验等。加快早期施工速度可以在重力式码头沉降位移还未发生之前，给后期的施工提供充足的时间，确保轨道系统的安装是在基床沉降位移相对稳定的状态下完成。而基槽开挖质量控制则需要做好地基填充、平整以及进一步夯实，提高地基的稳定性以及强度。同时，施工的过程中还要注意及时处理回淤物质，可以采用绞吸方式，将施工前期出现的回淤物质及时清理干净，避免对后期的施工造成严重影响。重力式码头在地基回填完成以后，码头上的施工会给码头造成一定的荷载压力，可能会导致码头出现沉降位移，所以，在码头地基回填完成以后，施工方需要进行超载预压试验，确定码头的荷载能力是否达到设计标准，提高其使用性能和强度。

4.结论

总之，重力式码头沉降位移问题是影响其正常使用和使用寿命的主要因素，需要得到重点的关注，并且根据施工情况以及以往的施工经验，总结并分析沉降位移的原因，找到有效的应对措施，进而提高重力式码头建设质量，减少沉降位移问题的发生，保证其稳定性和安全性。