重力式空心方塊碼頭施工工藝和質(zhì)量控制措施簡述

吳國有(中交二航局第一工程有限公司，湖北 武漢 430012)

重力式空心方塊碼頭施工工藝和質(zhì)量控制措施簡述

吳國有
(中交二航局第一工程有限公司，湖北 武漢 430012)

如何設(shè)計重力式方塊碼頭的斷面結(jié)構(gòu)形式和通過施工過程中的嚴格控制，是保證碼頭質(zhì)量的關(guān)鍵。文中以沙特達曼港第二集裝箱碼頭一期工程項目為例，介紹了重力式方塊碼頭施工工藝及技術(shù)質(zhì)量控制要點。通過碼頭斷面結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計優(yōu)化，在施工中對大體積砼采用溫控防裂措施和在中東地區(qū)創(chuàng)新采用的碼頭堆載預(yù)壓與基床重錘夯實相結(jié)合工藝，對確保碼頭施工質(zhì)量發(fā)揮了重要作用，這對以后類似重力式碼頭的實施和質(zhì)量控制具有相應(yīng)的借鑒參考意義。

重力式方塊碼頭；優(yōu)化設(shè)計；堆載預(yù)壓與基床重錘夯實聯(lián)合工藝；大體積砼溫控措施

一、工程簡介

沙特達曼港第二集裝箱碼頭一期工程位于沙特阿拉伯東部省達曼港內(nèi)，與伊朗隔波斯灣相望。該項目為設(shè)計施工總承包（EPC）模式，項目主要工作內(nèi)容包含700m碼頭泊位，800m護岸，總長超過2km的場內(nèi)聯(lián)運鐵路，后方45萬平方陸域吹填和道路堆場施工以及相關(guān)的供電、給排水及消防等配套系統(tǒng)施工，13棟用于碼頭運營管理的房建及設(shè)施施工。其中700m碼頭泊位工程結(jié)構(gòu)形式為重力式空心方塊碼頭，碼頭工程主要工程量包括基槽挖泥28萬方，基床及墻后棱體拋石39萬方，預(yù)制及現(xiàn)澆砼14.3萬方，共預(yù)制安裝碼頭方塊1583塊。本文主要針對碼頭工程進行研究，其典型斷面如下圖所示。

碼頭典型斷面

二、主要施工工藝及控制要點

碼頭施工主要分為基槽開挖及基床施工、方塊預(yù)制及安裝、碼頭預(yù)壓和胸墻現(xiàn)澆、碼頭后方回填施工等幾個階段，其中碼頭墻身方塊為8層砌筑。

1.基槽開挖

開挖采用絞吸式挖泥船開挖，對砂巖等硬層用抓斗式挖泥船配合；采用GPS定位，根據(jù)水深情況，設(shè)計底標高和船舶性能分條和分層開挖；基槽開挖是關(guān)鍵工序，要求開挖后的基底地質(zhì)情況與勘探相符，深度及寬度滿足設(shè)計要求，嚴格控制超挖。

2.基床施工

（1）基床拋填

拋石前要對基槽斷面尺寸、標高及回淤沉積物進行檢查；基槽拋填根據(jù)GPS測量結(jié)果和拋石方格圖，采用開體駁在定位船的輔助下定點定量拋填，石料規(guī)格10～100kg,基床厚1.5米，分兩層進行拋填，每層在粗平后進行夯實。拋填按寧低勿高的原則嚴格控制標高，以試驗段的實測夯沉量作為預(yù)留夯沉量的標準，確定最終基床拋石控制頂標高。

（2）基床夯實

基床密實在國外規(guī)范中沒有明確要求，中東地區(qū)通常采用預(yù)壓和預(yù)留的方式。為加速沉降的完成，本工程采用基床重錘夯實聯(lián)合堆載預(yù)壓工藝?；埠粚嵅捎?500t方駁上安設(shè)50t履帶吊施工，夯錘重4～5t,直徑1米，高度80cm。夯實施工確保落距H≥4m,考慮水下浮阻力后夯擊能至少為166kj/m2。

（3）基床整平施工

基床細平時設(shè)三條導(dǎo)軌分兩幅整平，導(dǎo)軌下用不同厚度的砼墊塊和鋼墊板調(diào)整標高，使用測量標桿和GPS在基床上找點和確定導(dǎo)軌標高，導(dǎo)軌安裝精度要求為標高±10mm,平面位置±100mm。

3.方塊預(yù)制和安裝

（1） 方塊預(yù)制

建專門的方塊預(yù)制場，采用定型鋼模板預(yù)制，控制好砼入模溫度，澆筑完成后濕潤養(yǎng)護達到7天標準強度后方可起吊，28天標準強度方可安裝。

（2） 方塊安裝與棱體回填

碼頭方塊安裝大部分在水下進行，方塊定位尤為關(guān)鍵，特別是最底層方塊的精確定位，本工程采用水面GPS-RTK+水下倒垂法的定位方法。

方塊安裝過程也是基床荷載加載預(yù)壓的過程，安裝順序應(yīng)考慮到荷載因素。方塊安裝應(yīng)與后方棱體回填交替進行，每安裝2層方塊立即開始后方棱體拋填，直至已安裝方塊頂面平齊后繼續(xù)安裝上層方塊。

4.堆載預(yù)壓及胸墻施工

（1）堆載預(yù)壓

為減少碼頭后期沉降，在胸墻施工前對碼頭主體使用預(yù)制方塊堆載的方式進行超載預(yù)壓。經(jīng)計算確定預(yù)壓荷載110KPa,預(yù)壓區(qū)域為碼頭前沿18.5m范圍，每30m一節(jié)段進行；卸載標準為沉降穩(wěn)定且小于2mm/周，并在卸載后持續(xù)觀察至回彈穩(wěn)定為止。

（2）胸墻施工

胸墻頂碼頭面標高為+4.75m,胸墻高度為2.95m,胸墻分段施工一次澆筑，采用分節(jié)段跳倉流水施工，低潮時段進行胸墻砼澆筑施工。為減少水化熱及胸墻內(nèi)外溫差，選用低水化熱波特蘭I型水泥，并大量摻用GGBFS以降低水泥用量，攪拌砼加冰降低入模溫度。

三、工程質(zhì)量控制主要技術(shù)措施

通過該碼頭工程經(jīng)驗總結(jié)，對重力式空心方塊碼頭質(zhì)量控制可從幾個環(huán)節(jié)分別采取措施：

（1）合理的設(shè)計方案，既是成本控制的重要措施，也是確保工程質(zhì)量的重要途徑。

本工程采用的碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計，充分考慮承包商模板狀況及船機設(shè)備能力，最大限度地發(fā)揮EPC項目的長處，在施工中對設(shè)計方案持續(xù)優(yōu)化。

（2）GPS測量定位技術(shù)在本工程中的廣泛應(yīng)用

GPS測量定位技術(shù)避免了全站儀等傳統(tǒng)測量儀器在沙特風(fēng)沙大、高溫潮濕天氣、通視條件差等環(huán)境因素的限制，既確保了測量精度，也大大方便了施工。本工程從港池疏浚、基槽開挖、基床拋石、方塊安裝、及胸墻施工等各個環(huán)節(jié)都大量采用GPS-RTK定位測量技術(shù)，保證了工程質(zhì)量。

（3）基床夯實和碼頭堆載預(yù)壓施工工藝的綜合應(yīng)用，對保證碼頭沉降穩(wěn)定性效果顯著

在本項目中，通過對碼頭基床進行夯實，并在澆筑胸墻前采取預(yù)壓措施，加速完成地基沉降變形及墻身方塊安裝間的縫隙，避免了胸墻沉降裂縫，且保證了碼頭結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。通過對碼頭上設(shè)置的21個沉降觀測點長期觀察記錄的數(shù)據(jù)表明，第一年沉降已經(jīng)基本穩(wěn)定，1～2年的沉降量僅為1～3mm，2年累計沉降量最大僅為8mm。

（4）高溫低濕環(huán)境下大體積砼溫控措施，是中東地區(qū)施工必須面對的一個重要課題

沙特夏季持續(xù)時間長，每年的5～10月是典型的高溫氣候，日平均氣溫為40℃，午間氣溫可達到50℃以上，地表溫度近80℃。濕度很低一般在45﹪～70﹪。本項目的方塊及胸墻采用C50混凝土，且施工貫穿整個夏季，是典型的高標號大體積混凝土施工。

本項目混凝土施工中，采取了優(yōu)化配合比設(shè)計、控制混凝土原材料及入模溫度（其中骨料設(shè)立遮陽篷和采用水淋粗骨料降溫，采用碎冰代替部分拌合水進行混凝土拌合）、胸墻分段跳倉施工、土工布和塑料薄膜雙層覆蓋養(yǎng)護的措施，是保證工程質(zhì)量，避免出現(xiàn)溫度裂縫的有效措施。

四、結(jié)論

在沙特達曼港第二集裝箱碼頭一期工程建設(shè)中，通過采用合理的結(jié)構(gòu)型式并在施工中不斷優(yōu)化設(shè)計，是保證工程質(zhì)量的重要途徑。嚴格控制基槽開挖、基床作業(yè)、方塊預(yù)制及安裝、胸墻澆筑等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是順利完成碼頭施工的基礎(chǔ)。在工程中大量應(yīng)用GPS定位及控制測量技術(shù)、大體積砼溫控防裂措施、碼頭基床夯實與堆載預(yù)壓相結(jié)合工藝，對重力式碼頭的施工控制及工程質(zhì)量，起到了關(guān)鍵作用。該工程項目所采取的技術(shù)措施，對類似碼頭工程具有一定的借鑒參考意義。

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