地锚结构在浮码头固定中的应用

孙晓鸿

（广州港工程设计院有限公司，广东 广州 510700）

随着我国社会发展水平的逐步提升，海上交通体系的发展已经逐步成熟，而一部分地区的码头在设计的过程中，考虑周边环境因素以及前期投入因素，利用浮码头打造浮码头成了较为常见的现象，而浮码头的设计必然要考虑安全性和稳定性，其中地锚结构是进行浮码头固定的常规结构，结合不同的应用场景以及需求进行地锚结构的分析，有助于提升浮码头结构的施工质量，也可以为我国水运交通体系的高质量发展提供参考。

1 基础理论分析

1.1 浮码头工程的基本概况

浮码头工艺相对新颖，在我国西南地区较为常见，正是由于应用场景较少，相关工艺体系正处于升级和发展的阶段。从浮码头的结构上来看，主要包含了浮桥、活动引桥、主/支浮桥以及锚定结构，其中锚定结构能够为浮码头的正常运行提供稳定的支撑，但是在实际施工过程中需要了解其重点的固定方法以及施工细节，才可以提升整体结构的稳定性[1-2]。

1.2 浮码头的常见形式

结合目前较为常见的应用结构来看，综合锚固的方法，可以将浮码头划分为拉抱桩式和拉簧式两种。前者的连接结构是抱桩器和钢管桩，能够维持浮码头的稳定性，而后者则是利用浮箱、拉簧、锚块保持浮码头的稳定性[3]。不同结构的浮码头主要服务于不同的地质状况以及水文环境，部分地区的淤泥状态以及水底基层质量也会影响浮码头结构的细节。

1.3 地锚结构

从我国基础设施建设的角度来讲，地锚结构是较为常见的固定结构，其可以分为锚点、锚桩、锚锭、拖拉坑等结构。通过地锚结构来固定拖拉绳，实现稳固基础的作用。大部分的地锚结构都会利用钢丝绳、钢筋混凝土预制件或者原木等材料组成，将其埋入地下。结合目前的基础设施现状来看，地锚结构主要分为桩基式、平衡重法以及坑式地锚，而在浮码头施工领域，由于是水下施工，大部分的地锚结构都会选择坑式结构，这对于地锚结构自身的质量以及施工期间的细节控制有较高要求[4]。

2 浮码头工程概况以及地锚结构的应用背景

2.1 工程概述

某项目结合后续的经营和发展需求，需要针对当前的码头进行结构改造，为了提升船舶停靠的面积，提高码头的客流输送效率，重新划定水域设置浮码头。在浮码头的后方设置了地锚、锚链、钢引桥以及钢撑杆等系留设施，原有的码头墩台负责作为船舶撞击力的承受结构。码头的纵向长度约为55 米，详细的设计参数如下。

2.1.1 设计水位

结合该区域的年降水情况以及潮汐情况确定设计高水位控制在4.2 米，设计低水位为0.9 米，极端高水位达到了5.86 米，极端低水位为0.205 米。

2.1.2 水流速度

该码头位于潮流明显的区域，涨潮流持续时间为4 个小时，落潮流持续时间为8 个小时，常规流速约为2～3 千米，最大的涨潮流速可以提升至3.5 千米。

2.1.3 设计荷载

浮码头结构中的钢平台、钢引桥、浮码头均布荷载达到了3KPa，船舶荷载需要结合该区域日常行船的实际型号以及规格进行调整。该码头负责作为疏散游客的节点，结合日常停船的类型划分为游船码头和游览码头。游船码头的停泊船只长度为55 米，船宽9 米左右，型深为1.8 米，满载吃水能够达到0.9 米，而游览船只的船长为57 米，船宽达到了17 米，型深为4.1米，现在时的吃水深度为3.2 米。

2.1.4 浮码头的平面设置

为了提升船舶停靠的安全性和稳定性，码头前沿线需要和上游的其他码头前沿线齐平，并且结合当前的墩台位置确定浮码头的设置位置，浮码头全长55 米。

针对码头前沿线进行挖泥疏浚，确保最低水位时浮码头以及停泊船只不会搁浅。

2.2 工程整体构思

本工程的核心特点在于工程量较小，但是工程项目较多，动用的施工设备较多，因此进行施工现场的精细化管理至关重要，需要结合实际的施工需求，打造完善的施工总体方案。

本工程的核心目标在于实现浮码头的安装和固定，因此需要尽早完成地牛、锚块等基础设施的施工。等待混凝土结构，强度满足标准之后才可以进行安装。其中浮码头安装之前必须安装好地锚等相关结构，通过锚链与浮码头连接之后才可以安装搭板以及引桥。在上述工程施工期间，还需要同步完成干砌护岸的作业，能够为浮码头的施工提供基础保障[5]。

在工程开始之前，还需要结合具体的施工方案进行施工，放样便于施工测量以及细节控制。综合前期原油码头的结构和特点，在获取既有施工文件和相关信息的基础上，设置可视化模型，通过工程测量微网、平面控制网等信息化手段，明确施工重点，确定地锚设置的点位、确保稳定性较强，且不容易产生位移和沉降，便于后续的日常保护和运维。

2.3 水工结构的设计

由于本工程作为码头改造工程，需要将一艘55 米长的浮码头迁移至此，在设置的过程中，需要坚持按照以下原则展开结构设计分析。首先，建立在因地制宜原则的基础上进行浮码头细节上的改造。着重针对钢撑杆以及钢引桥位置进行优化，在浮码头的后援位置设置了搁斗；浮码头后方以及侧面设置了多个锚环，与搁斗相互利用。浮码头内壁增加了肋板，进行内地加强。全部替换周边栏杆，以提升稳定性和质量。

2.3.1 地锚结构的设计

地锚结构是本工程中的重点结构，为了提升浮码头的安全性和稳定性，通过地锚结构进行固定，综合整体工程的设计需求，锚定结构分为混凝土地毛以及地牛两种，结合不同的区域进行施工。

2.3.2 地牛的施工

本次工程设置了两个地牛，分别位于浮码头中轴线两侧的岸上，形成轴对称结构，每个地牛设置了两个锚环，其一与浮码头中轴线相距5 米，材质为φ37圆钢，另一个距离浮码头中轴线8.48 米，材质为φ72圆钢，在地牛的下方设置了地瓜石垫层，来提升结构的稳定性。地牛的整体高度为2 米，所选择的混凝土强度为C20，在其中参加了20%的粗石块，快时的强度需要控制在50MPA 以上，单个重量在10～50 千克左右，在满足工程强度和刚度需求的同时，也可以合理控制成本。

地牛施工选择现浇混凝土施工技术。施工之前需要由测量人员结合整体工程的区域规划出施工位置，通过反铲开发的方式进行基坑开挖，基坑开挖结束之后在底部铺设地瓜石，厚度控制在30 毫米左右。

接下来进行模板施工。本次锚块模板采用定型组合钢模板，坡面区域的模板则选择木模板，以便在其中安装锚环。模板围檩采用10＃槽钢，相邻两片铭板之间需要利用紧张器进行固定，避免出现松动和缝隙，模板交接位置利用胶条进行堵漏。

在混凝土搅拌时，需要按照既定的配合比施工，落实全过程精细化管理，所有的计量偏差要符合既定的施工规范。混凝土浇筑之前需要检查模板和支架的稳定性以及强度，避免模板内部出现杂物；混凝土浇筑之后，利用插入式振捣棒进行振捣，遵循先外后内的顺序，移动间距需要控制在25 厘米左右，避免碰撞周边模板。混凝土浇筑采取分层浇筑的方法，每一层振捣合格之后才可以进行下一层的施工。混凝土中所加入的块石要求没有水锈、裂缝和杂物，冲洗干净，并且保持表层湿润，放置在新疆混凝土层之上，直到被充分包裹。

混凝土浇筑结束之后进行覆盖和养护，确保强度满足标准强度的95%以上时，才可以撤去模板；模板拆卸时避免对混凝土表层造成影响和破坏。

2.3.3 地锚结构的施工

本工程在浮码头后方设置了两个地锚，均为混凝土锚块，平面尺寸为3.6×3 米，高度为2 米，混凝土强度为C25。总方量达到了34 立方米，单个重量约为41 吨。在锚块上设置φ25 吊环一个，前脚内预埋∠"形护脚，材质为δ8 钢板，断面尺寸结合整体锚块的尺寸进行规划，为4×4×2.5 米，分布于浮码头后方两侧。

利用锚链将锚块连接之后，通过起重船将其放置在锚坑内部。搭配两个边长均为1.1 米的混凝土悬垂，悬挂在靠近浮码头的一侧，和锚和链之间保持6.32 米的距离。

所有的混凝土结构养护标准，均以14 天为主，养护结束之后需要按规程进行强度的检测。

锚块预制工艺流程按照底胎清理放线、铺油毡原纸、支立模板、预埋件固定、模板及预埋件验收、混凝土浇筑、振捣、拆模、养护这一流程为主。其中值得注意的是底胎膜主要选择混凝土地坪，其他的模板结构和地牛浇筑所用模板一致。由于模板自重较大，在拆卸的过程中利用吊机辅助完成拆卸。锚块的预埋件包含了锚环，材质为φ72 圆钢，吊环，材质为φ25吊环，以及∠"形护脚。

吊环利用烘焙加工的工艺制作而成，固定方法则选择在专用支架上固定；护脚钢板后需要焊接螺纹钢筋最大化锚固效果。所有的钢材选择以及施工方法都需要符合工程规范。

混凝土施工以及各项细节的落实与地牛施工方案相符，但其中的混凝土浇筑环节采取了阶梯式分层浇筑方式，在顶部利用二次振捣以及抹面的方法进行施工，最后还需要利用木抹子打造粗糙面，能够进一步提升锚块的密实度。锚块的养护方法为“围堰”蓄水法，和后续使用期间周边环境条件一致，能够提升使用寿命。

施工好的锚块需要运送到施工场地进行安装，本工程采用200 吨起重船执行安装任务。安装之前需要利用挖泥船开挖锚坑，尺寸为4×4×2.5 米，分别位于浮码头中轴线两侧后方。锚块、悬锤的强度达到要求之后，将锚链的一端连接于锚块上，运送到锚坑，在潜水员和专业人员的指挥下安装就位，锚链的另一端需要和浮码头连接。施工需要选择风浪较小且天气晴朗的时间，避免周边环境对施工造成影响。

2.3.4 锚链结构的设计

本工程共设计了8 根锚链，其中斜链两根、倒链两根、横链四根，直径均为φ60，投入使用之前，需要利用水泊油实现防腐防锈处理。

2.3.5 钢撑杆、钢引桥设计

为了提升浮码头结构的安全性和稳定性，本工程设计了一座钢撑杆以及两座钢引桥。

钢撑杆的长度为22.5 米，断面尺寸为0.6×0.6 米，结构为箱型结构；钢引桥1 的长度为20 米，宽度为2 米，采取下沉式结构，主梁的高度达到了1 米，钢引桥2的长度为21.5 米，宽度为3.5 米，同样采取下沉式结构，主梁高度为1.1 米。这两座钢引桥的目的在于提供日常人员通行，同时也可以发挥一部分撑杆作用。

2.4 墩台结构的改造

由于本工程涉及原有码头结构的改造，为了确保码头结构符合当前浮码头的应用需求，考虑原有防汛墙的稳定性，将原有一部分墩台和防汛墙之间的砖块清除掉，通过填充混凝土的方式使其形成一个整体，来提升结构的稳定性，也可以避免新的浮码头结构对原有地下设施造成影响。

本工程中共涉及三座墩台的改造和优化，由于在墩台之间搭设了引桥，分别和浮码头进行连接，在水面下降时，浮码头也会一同下降；当另一座独立的墩台所在的区域为水域时，也会利用撑杆和浮码头连接。在这个过程中需要注意的是，假如其中的独立墩台所处的区域为陆地，为了提升结构的稳定性，合理利用剩余的空间，在墩台的上方以及两侧搭建了平台，两侧的陆地区域，通过平台连接，这样可以结合该码头的实际情况开发出更多的区域，比如观光区、娱乐区、休息区、等候区，能够最大化空间利用价值。

与此同时，由于本码头的水下结构较为复杂，为了避免地面平台建设对地下结构以及水下结构造成影响，利用新型的混凝土锚块作为地锚来提升浮码头的稳定性。两个地锚结构分别位于浮码头中轴线两侧后方、码头落地前方的水域之下，并且和浮码头平行，在这个过程中需要合理调整浮码头和引桥之间的距离。结合实际情况进行测算，两个地锚所形成的垂直线与浮码头平行，其距离和引桥的长度比例为115:215，可以满足日常的固定需求，也可以提升结构的稳定性；另外在夹角设计方面也需要进行优化。引桥和地锚之间的锚链夹角度数为62 度，可以起到传递冲击力的作用。而新型的混凝土地锚也有着较强的抓地力，能够解决浮码头使用以及防汛墙结构维护等方面的矛盾，同时避免打桩带来的大量不确定因素，也可以实现成本和施工质量的控制。

3 结语

本文建立在理论以及案例分析的基础上，利用地锚、锚链相结合的方式进行浮码头固定，配合钢撑杆、引桥，能够提升稳定性和强度，适合现有水域资源以及老码头结构的改造，改造成本较低，灵活性较强，值得进行推广，也具备创新空间。