淺談淤泥質基礎條件下重力式碼頭施工心得
2015-07-04 20:27:16邵文成
信息周刊 2015年2期
【摘 要】淤泥質基礎條件下的重力式碼頭施工較一般情況下的重力式碼頭施工存在更多的困難因素，如施工過程中易產生基槽回淤、基礎持力層存在遠期沉降、墻后回填施工易造成擠淤等。與此同時，重力式碼頭的適用性和耐久性又是碼頭結構形式的最優(yōu)方案，這就需要我們在施工中解決以上技術上的難題。
【關鍵詞】淤泥質基礎；基槽回淤；遠期沉降；擠淤；
1引言
在我國北方，淤泥質基礎條件下的碼頭結構形式選擇主要有高樁碼頭和重力式碼頭兩種，高樁碼頭主要適用于淤泥質及軟質覆蓋層較厚的情況，如丹東港等。重力式碼頭則適用于淤泥質覆蓋層下有限深度內，有能夠作為基礎持力層的情況，大連的莊河港就是這種情況。重力式碼頭在碼頭適用性和耐久性方面均優(yōu)于高樁碼頭，加之在遼寧省內多個港區(qū)均以沉箱重力式碼頭結構形式為主，其施工工藝成熟，所以沉箱重力式碼頭仍是當地碼頭結構形式的首選。如果要在淤泥質基礎條件下進行重力式碼頭施工，回淤、沉降、擠淤等技術問題就需要有效解決。
2背景
大連港莊河港區(qū)將軍石作業(yè)區(qū)201#～204#泊位位于遼寧省大連市莊河市，該處地質主要為濱海堆積層和殘積層，主要包括淤泥、粉質粘土、砂層、粘性土、礫混粉質粘土、片麻巖及花崗片麻巖。從上到下各底層分部情況為原泥面標高0.5米，淤泥層平均厚度3.2米，第一層粉質粘土（軟弱）平均厚度5.7米，中砂層平均厚度2.7米，粗砂層平均厚度2.6米，第二層粉質粘土（致密）平均厚度5.9米。基槽開挖設計底標高-18.4米，持力層為第二層粉質粘土。
3施工技術難題及解決
問題一、大區(qū)回填擠淤形成的基槽回淤問題
莊河港將軍石作業(yè)區(qū)201#～204#泊位工程碼頭堆場陸域縱深500米，由于工期緊迫，在前方沉箱基槽開挖的同時，進行陸域回填。由于陸域回填按照設計要求直接在淤泥上回填，勢必造成淤泥擾動，被擠成淤泥包，淤泥包隨著潮汐的淘刷，流態(tài)淤泥即泥水混合物流入基槽，逐漸沉積后形成回淤。
針對施工中發(fā)生的這一情況，工程項目建設單位及時組織召開了專家會議。專家提出針對目前由于后方回填已經造成擠淤，并致使基槽發(fā)生回淤的情況，可以在已形成的淤泥包和基槽之間設置擋淤墻，阻止淤泥隨潮汐流入基槽內，擋淤墻可以采用土石圍堰的形式。但是，經參建單位研究認為擋淤墻費用過高，而且在淤泥上填筑土石圍堰勢必在圍堰前方繼續(xù)形成擠淤。后經我部提議，并與設計單位溝通，并經建設單位同意，最終決定采取在基槽陸域側邊坡上開挖減淤平臺的方式，解決回淤問題。原設計方案中，從基床底標高至原泥面采用一次放坡，回淤解決方案中采用從基床底標高放坡至-5m標高后挖一50米寬的平臺，再向上放坡至原泥面。減淤平臺的設置有效的解決了基槽回淤問題，并且增加的挖泥工程量有限，很好的解決了因大區(qū)回填造成的擠淤問題。
問題二、清淤問題
由于大區(qū)回填的擠淤以及風浪影響形成的基槽回淤，經過測量平均厚度已經達到3～4米，狀態(tài)為流態(tài)淤泥逐漸沉積形成的高比重泥水混合物?；赜傥锉仨毴壳宄?，否則對碼頭工程質量將產生嚴重影響。
本工程持力層為第二層粉質粘土，開挖工藝采用大功率絞吸挖泥船直接開挖至持力層，對基槽回淤物，經研究直接采用絞吸船進行二次開挖，絞吸船挖除清淤物效率很高，但是對二次清淤，無法保證無殘留，而且絞吸清淤后，拋石前產生的少量回淤物無法使用絞吸船進行清淤。針對這種情況，我部結合以往施工經驗，自行研制裝配小型吸泥船進行局部清淤。吸泥船采用高壓射水，真空泵吸取泥水混合物的方式清淤，清淤效果良好。
問題三、碼頭遠期沉降、位移控制
由于本工程持力層為粉質粘土，碼頭沉降不僅包括基床正常密實產生的沉降量，也包括持力層隨著上部荷載作用產生的遠期沉降。位移方面，由于本工程處于淤泥覆蓋層較厚區(qū)域，墻后回填易產生擠淤，造成墻后土壓力偏大，帶來更大的前沿線位移。
對于碼頭沉降問題，我部聯(lián)系設計單位根據粉質粘土層厚度和上部設計荷載、結合地址報告，對遠期沉降量進行了核算。在按照估算沉降沉降值進行沉降預留的同時，碼頭胸墻施工采取分層砼澆筑，將胸墻上部20公分范圍內的混凝土采取二次澆筑工藝，由于上層混凝土澆筑量小，可以待整個碼頭38段胸墻底層全部澆筑完成后，在短期之內將上層砼澆筑全部完成。這樣即可以滿足胸墻施工進度需求，又可以為碼頭提供更長的沉降期，使得碼頭的實際沉降消化期可以達到3個月以上，大大改善了碼頭的沉降問題。
對于碼頭前沿線位移問題，根據以往施工經驗和本工程實際，實際施工中我部采用水上拋填棱體、二片石、倒濾層后水拋一部分墻后回填料后，打通陸域與前方相連接的道路，在從墻后向大區(qū)方向進行大面積回填，對于基床處殘留的淤泥形成從南向北，從沉箱向陸域的擠淤效果，盡量消除淤泥對墻后產生的土壓力，但是擠淤效果不能夠保證全部淤泥都被擠走，少量的殘留勢必會存在，淤泥質基礎條件情況下的重力式碼頭墻后土壓力肯定較非淤泥質地質條件下的情況要大，所以我們在施工中，決定預留更大的基床倒坡，沉箱前后趾高差按照10公分預留，沉箱前沿線向前沿線內側預留5公分。從墻后回填完成后前沿線偏差變化情況來看，倒坡和沉降的預留都非常符合我部對碼頭位移的預期。
問題四、大區(qū)回填擠淤形成淤泥包問題
由于本工程淤泥覆蓋層較厚，大區(qū)回填時及時進行了方格網施工，也不能保證回填覆蓋層厚度，如果繼續(xù)推進，將會造成局部回填區(qū)域回填覆蓋層太薄，到不到設計要求，導致下一步地基強夯、振沖施工時淤泥外溢，根本達不到設計承載力要求。
對于大區(qū)回填的擠淤問題，這是在淤泥質基礎上施工所難以避免的。如果繼續(xù)細分現(xiàn)有回填方格網，將大大增加臨時道路的數量，臨時道路回填需使用開山石回填，較大區(qū)回填的開山混合料成本要高30%，且先行回填臨時道路造成道路回填底標高要比設計的大區(qū)回填覆蓋層厚度加深很多，由此帶來的費用增加將相當巨大。經我部研究決定，采取回填擠淤的方式通過單方向回填將淤泥匯聚，后采用吸泥泵吸泥或挖掘機清淤的方式，進行清淤，清淤后繼續(xù)回填開山混合料，滿足設計要求的回填覆蓋層即可。清淤產生的淤泥可以排放到吹填施工的納泥區(qū)，與吹填淤泥一并處理。
4結語
在多數水工工程中，遇到淤泥質地質條件時，首選的碼頭結構形式就是樁式碼頭，之所以如此選擇，主要原因是業(yè)界普遍認為在淤泥質地質條件下進行重力式碼頭施工，存在較多的制約因素，尤其是持力層承載力不足、易形成回淤等問題，非常棘手。但是樁式碼頭的結構穩(wěn)固度、耐久性較重力式碼頭差，并且受打樁設備、樁基預制條件等影響，在局部地區(qū)的實施可行性差。本文通過實踐中對施工經驗的總結，發(fā)揮工程技術人員的主管能動性，很好的解決了淤泥質基礎條件下沉箱重力式碼頭施工中的各種技術難題，為其廣泛應用和推廣起到了非常積極的作用。
參考文獻：
《水運工程質量檢驗標準》（JTJ257-2008）
《重力式碼頭設計施工規(guī)范》（JTJ290-98）
《港口工程施工手冊》（交通部第一航務工程局）
作者簡介：
邵文成、男、1983年7月7日出生、2006年7月畢業(yè)于大連理工大學、港口航道與海岸工程專業(yè)、學士學位、導師張日向教授、目前在大連港口建設監(jiān)理咨詢有限公司任職項目總監(jiān)、工程師職稱.
