港口工程施工中重力式沉箱基础墩码头的应用

高凤义

（大连中远海运川崎船舶工程有限公司，辽宁 大连 116000）

重力式墩码头作为现代港口工程的常用码头结构之一，对提升港口的安全性与功能性具有重要作用。当前，重力式墩码头具有抗冻性与坚实耐用的特性，其对码头地面超载、装卸工艺变化以及载荷集中等条件的适应性较强，再加之具有维修费用偏少的优势特点，成为港口施工的常用形式。一般而言，重力式墩码头主要由墙身、胸墙以及抛石基床等部分构成，从结构形式上看，支墩结构主要有方块、沉箱、沉井等几种形式。文章将从应用概述与应用实践出发，对港口工程施工中重力式墩码头的应用进行探析，旨在通过强化对重力式墩码头的施工工序与施工要点把控的方式，推动重力式墩码头应用质量的提升。

1 港口工程施工中重力式墩码头的应用要点

1.1 预制沉箱质量

预制沉箱质量直接影响重力式墩码头施工的稳定性与安全性，针对于预制沉箱施工的过程中，应当重视以下几方面：

（1）模板工程，在模板施工过程中，应当保障模块间拼接的严密性，用以降低漏浆问题的发生率，提高模板工程的整体性能。同时，还应当保障模块表面的清洁度，用以避免在拆模过程中出现预制沉箱缺陷的情况。此外，还应当强化对模板刚度的把控，通过保障模板刚度的方式，降低模板风险。

（2）钢筋工程，钢筋工程直接影响预制沉箱整体性能，由此，在实施钢筋施工时，应当强化对钢筋绑扎的控制，同时，还应当对钢筋质量进行核查检测，用以保障钢筋质量的合规性。此外，若采用分层预制法落实沉箱施工，则需要采用分段的方式进行钢筋绑扎。

（3）混凝土工程，在落实沉箱施工过程中，混凝土的使用率极高，对预制沉箱的最终质量具有重要影响，对此，应当强化对混凝土质量的把控，在实施前应当落实质量检测工作，对混凝土配比进行多次试验，用以保障混凝土配比与设计要求、相关规范等贴合一致，在落实分层浇筑，并对振捣的频次进行严格控制。

1.2 面层混凝土

在重力式混凝土施工过程中，面层混凝土开裂情况的发生率偏高，不仅影响面层的美观性与质量，还会对重力式墩码头的安全产生影响。一般而言，面层混凝土开裂原因较为多样，具体表现为面层底部强弱约束力存在差异、约束力突变则会导致相应区域出现应力集中的情况，面层混凝土结构的温度应力变化与波浪的联系密切，若应力超出极限值，则会导致混凝土面层出现开裂现象，

针对于此，应当注意以下几方面：一是优化配置混凝土，应当对混凝土中的凝胶材料、粉煤灰进行严格把控，用以降低混凝土收缩显现的发生率，进而达到减少面层裂缝的目标；二是控制混凝土浇筑，在优化混凝土配比之后，还应当对混凝土的浇筑实践进行控制，一般而言，混凝土浇筑长度应当保持在6.25 m左右，应力点时间应当推迟在150 h左右，同时，还应当重视保温操作，降低开裂的可能性。

1.3 基础沉降

基础沉降会直接影响重力式墩码头工程的施工安全与功能实现，一般而言，基础沉降的原因主要表现为基础持力层土质质量问题、开挖土质不符合设计要求、清淤工作并未落实等方面。其中若基础持力层开挖土质质量存在问题，则难以承载码头荷载，进而引发基础沉降问题。若并未落实清淤工作，则会导致严重回淤问题，进而对基础稳定性产生影响。

针对于此，在落实基础施工的过程中，应当重视以下几方面：一、在基础工程施工中，及时核对土质，如发现土质与地质资料有差异，及时联系设计、地勘、业主、监理进行现场勘察、解决，确保达到设计要求的持力层。二、在基槽挖泥完成后立即进行水深测量和插泥等验收。基槽挖泥结束后，及时进行基床抛石以防回淤。三、沉箱安装采用趁低潮进行安装工艺，同时在沉箱安装时利用沉箱进行基床的预压，减弱基础的后期沉降，避免不均匀沉降，安装时根据基床不同的厚度预留不同的沉降量，确保基床沉降均匀，安装合格后在沉箱四角留置沉降、位移观测点并进行初始值记录，并按规定进行连续观测，如发现异常需及时采取相应措施调整。待沉箱安装沉降稳定后，再进行上部结构施工。

2 港口工程施工中重力式沉箱基础墩加透空式梁板结构码头的应用实践

以某30万吨级码头为例，该码头为重力式沉箱基础墩加透空式梁板结构，该工程所在地具有港池水域开阔与水深条件优良的特点，工程区底层主要包含淤泥层、粉细砂层、卵石层、风化岩层等，设计要求开挖至风化岩层用于基础持力层。

2.1 重力式沉箱基础墩加透空式梁板结构码头的主要施工工序

该港口工程具有建筑物结构种类复杂、工程量大等方面的特点，再加之港口工程位于开敞海域，面临流急、风大以及浪大等环境，地质条件复杂，使得港口工程的施工难度极大，重力式墩码头属于复合型结构，对预制场地、沉箱安装等方面具有较高要求，使其对施工工艺设备以及工序等具有同等高要求，由此，在落实重力式墩码头时，应当强化对施工流程的把控，以提升施工的有序性与质量。整体而言，该码头的施工工艺流程为：基槽挖泥、基础换填及基床抛石、基础爆夯、基床整平、沉箱预制及安装、箱内填石、现浇圈梁、梁板构件预制及安装、现浇廊道、现浇面层、附属设施施工，关键性工序主要表现为：

（1）基槽开挖，主要流程包含抓斗船进场、调试船舶、施工交底、船舶定位、开挖施工、泥驳装载、抛泥处理以及基槽测量验收等流程。抓斗挖泥采用“横移挖宽，纵移挖长”的方法进行。根据设计图纸对深基槽、泥层厚部分需分层挖泥。按挖泥深度分层进行，本工程用大型抓斗，以一斗的挖深为一层，为控制好基槽底标高和基槽平整度，最后一层挖泥需控制抓斗下落深度和岩层的硬度，确保槽底标高及开挖土质满足设计要求。基础挖泥采取双控，即必须保证挖至设计的底高程，并应达到设计地质层。验槽时，必须具备测量和插探取样资料和样品。

（2）基础抛石和基床抛石，本工程基础抛石包括基础换填和3 m厚基床抛石两部分，基在抛石前，潜水员进行基槽插泥验槽工作，当回淤沉积物含水率W＜150%或重度大于12.6 kN/m3，厚度大于0.3 m时加以清除，如未有上述情况发生，可进行抛石工作。抛石方式：采用开体驳进行基础换填粗抛，自航方驳配反铲挖掘机进行换填补抛，3 m基床抛石采用自航方驳配反铲挖掘机分2层抛填，分层厚度为1.5 m。基础换填抛石按照厚度预留10%沉降量。正式施工前选择典型部位进行试抛作业（典型施工），确定不同水深、不同区域的水流对块石作用产生的偏移量数据。在施工过程经常分析石体落位偏差情况，及时调正。

（3）基床爆夯，依据《水运工程爆破技术规范》（JTS204-2008）并结合施工单位多年施工经验，及典型段施工确定爆夯参数设计。爆夯施工采用800 t方驳作为布药船，布药船八字开锚垂直基床驻位。使用GPS给每排首尾药包定位，同时根据药包布设间距，在方驳左舷边缘用皮尺或钢尺画出其他药包的位置并将孔位号标记清楚，药包使用乳化炸药制作，要求药量与设计偏差不大于5%。作业人员按照在方驳左舷边缘标记的点位将加工好的药包向下依次溜放。

（4）基床平整，本工程基床整平材料为二片石，整平范围为沉箱底面轮廓线四周加宽0.5 m，单个沉箱组沿垂直码头前沿方向铺设2排整平导轨，引桥沉箱沿码头前沿方向铺设2排整平导轨，整平基床顶面预留15 cm沉降量。本工程基床整平宽度12.4 m，避免扰度大影响整平精度，选用桁架梁做刮道，刮道长度13.4 m。

（5）沉箱预制及安装，本工程需预制4种型号沉箱共计36个，沉箱均为方沉箱，混凝土强度等级为C40F300。沉箱在预制场地进行预制，沉箱采用分层浇注方式预制成型，模板采用大片钢模板，上层模板采用提升式方法施工；钢筋工程为吊装钢筋片与现场人工穿绑相结合；混凝土工程采用泵送混凝土，人工振捣成型。沉箱预制完成后经过横纵移，将沉箱运至半潜驳上再运至工程安装现场。工程沉箱间隔布置为大小两个沉箱一组（沉箱间拼缝50 mm）共计17组，每组沉箱沿码头纵向布置间距为22 m，两组沉箱间的净距为11.1 m，2个系缆墩各由单个沉箱组成，间距15.35 m。本工程系缆墩沉箱使用定位方驳傍靠精确安装，其余各组先使用定位方驳粗安放小沉箱，傍靠小沉箱安装大沉箱，大沉箱精确安装完成后，抽水方驳抽起小沉箱，傍靠大沉箱进行精确安装。

（6）梁板构件预制，本工程预制构件主要包括纵梁、轨道梁、预应力纵梁和轨道梁、廊道、面板和预应力空心板，共计821个预制构件。预应力纵梁及轨道梁采用先张法，均分两次浇筑，第一次浇筑C50预应力芯棒部分，芯棒混凝土浇筑完成后，芯棒顶面采用木板压出设计要求的凹凸面，第二次浇筑C40梁体上部。带有预应力的轨道梁和纵梁需做硅烷喷涂防腐处理。所有预制构件底模采用混凝土底胎，预埋塑料管穿对拉螺栓将侧模夹紧，侧模采用定型钢模并用型钢架固定。梁体侧壁采用粘贴塑料薄膜，梁体和预制板顶面采用覆盖土工布浇水养护，养护用水条件与拌合用水条件相同。

（7）梁板构件安装放，预制廊道、梁、空心板采用350 t全回转起重船装船安装，通过锁具进行吊装。锁具结构为：上部为钢丝绳，中间为吊架、下部为吊带。吊架上设置吊点，吊点为整块钢板，分上、下两部分，吊点上部通过卡环与钢丝绳连接，钢丝绳顶部与起重船主钩连接，吊点下部通过卡环与吊带连接，吊带成“U”型兜住构件底部两端进行吊装。面板采用起重船直接用钢丝绳进行吊装。构件安装顺序为：平行码头方向安装顺序从岸侧向海侧依次安装，使构件安装结合上部结构现浇混凝土施工形成流水作业，垂直码头方向安装顺序从中间向两侧安装。

（8）码头混凝土浇筑，本工程现浇混凝土包括圈梁、廊道、面层、引桥系缆墩。圈梁坐落在沉箱上，预制梁板安放在圈梁上，根据设计要求，箱内填石并浇筑完素混凝土封顶后，需进行3个月的沉降监测，待沉降趋于稳定后进行现浇圈梁施工。重力式码头在施工过程中随着各种荷载的增加，码头将产生不同程度的顶面沉降和前沿线前倾现象。此种现象在码头建成后并使用一段时间才能稳定，因此在码头上部施工中必须充分考虑这一因素，根据施工期沉降位移观测资料分析确定预留沉降量，本工程预留沉降量5 cm。混凝土防裂措施降低水化热温升，通过掺加粉煤灰来实现降低水泥用量。加强养护：廊道顶板、外墙采取洒淡水、覆盖土工布塑料布的方法养护，廊道内墙立面和顶面涂刷养护液养护，底板蓄水养护。

2.2 结构施工建设要点

2.2.1 码头上部结构采用塔吊配合施工

考虑方驳吊机海上支拆模板、搅拌船浇筑混凝土受风浪影响大，码头上部结构施工时配置2台塔吊，分别支立在沉箱墩上，施工时使用方驳装运钢筋、模板，塔吊卸钢筋、支拆模板，浪涌较大方驳无法驻位时，可使用塔吊传递倒运钢筋；同时在沉箱上部设置栈道平台，铺设地泵管线，采用地泵供应混凝土。如此施工避免了海上风浪对施工的影响，增加了有效作业时间，为工期提供了保障。

2.2.2 防止现浇混凝土出现有害性裂缝预防措施

本工程的混凝土施工包括预制沉箱、预制构件（纵梁、轨道梁、预应力纵梁和轨道梁、廊道、面板和预应力空心板）、现浇圈梁、廊道、面层、磨耗层、引桥系缆墩等。混凝土施工要求高，涵盖了高性能混凝土、预应力混凝土，强度标号高且有抗冻要求。由施工单位中心试验室认真进行混凝土配合比设计，选用自动化程度高，配料精度高的拌合系统进行混凝土拌合。严格控制混凝土中外加剂的掺量，特别是引气剂的掺量。每次混凝土开盘后都及时进行含气量等指标的测定。在材料选用方面，不合格的砂、碎石、水泥坚决不能用于本工程，严把材料进场关。

3 结语

综上所述，相较于其他港口工程施工而言，重力式沉箱基础墩加透空式梁板结构码头具有与当前港口施工环境具有良好的适应力，但是，在实际施工过程中，应当强化对应用要点的把控，并在此基础上结合重力式墩码头施工场地的实际情况，对码头沉降、混凝土质量控制、系缆墩、工作平台等方面的建设进行把控，并通过严格控制承台施工、预制构件出运、基床抛石以及基槽开挖等施工工序流程的方式，促进重力式墩码头施工质量的提升，促进港口工程的稳定运行。