方塊重力式碼頭施工技術(shù)

2009.1.5重力式碼頭概述重力式碼頭，顧名思義是靠自身重量來承受上部荷載及后方土壓力等荷載，以保持碼頭結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的建筑。重力式碼頭適用于軟弱土層較薄，持力層頂面較高的地質(zhì)條件。按結(jié)構(gòu)形式分，重力式碼頭分為：方塊重力式碼頭、空心方塊重力式碼頭、扶壁重力式碼頭、沉箱重力式碼頭及其他圬工重力式碼頭等。目錄1基床施工2.方塊預(yù)制3方塊出運裝船4方塊安裝5減壓棱體與倒濾層施工6上部結(jié)構(gòu)施工1.1基槽挖泥1.1.1挖泥設(shè)備重力式碼頭基槽挖泥最常用的挖泥設(shè)備是抓揚式挖泥船(即抓斗船)，也有少數(shù)工程使用鏈斗式挖泥船開挖基槽。1.1.2挖泥方法基槽開挖深度較大時，要分層開挖，分層開挖的高度根據(jù)土質(zhì)情況、設(shè)備大小與開挖方法確定?；圯^長時，要分段開挖，分段長度根據(jù)施工工期、挖泥設(shè)備及海況確定。以能形成施工流水作業(yè)、避免或減少回淤經(jīng)及避免開挖與拋石相互干擾為原則。1.1.3挖泥測量定位遠離海岸的挖泥可用RTK-GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)定位；近岸挖泥可用常規(guī)測量加對標(biāo)的方法定位。應(yīng)優(yōu)先使用RTK-GPS。1.1.4基槽挖泥注意事項1)基槽開挖尺寸不應(yīng)小于設(shè)計規(guī)定；2)基槽開挖至設(shè)計標(biāo)高后，要對土質(zhì)進行核對，若地質(zhì)情況與設(shè)計不符，應(yīng)及時反映并研究解決；3)爆破炸礁開挖的巖石基槽最淺點的基床厚度不能小于0.5m；4)每段基槽開挖后應(yīng)及時拋填基床，以免回淤。1.1.5水下基槽開挖質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)水下基槽開挖質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)按本工程執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求確定。國內(nèi)挖泥設(shè)備為4~8m3抓斗，土質(zhì)為Ⅲ、Ⅳ類土，巖石地基基槽為爆破炸礁開挖，施工條件為無掩護海況施工時質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)如下表。

項目非巖石地基巖石地基平均超深(m)0．50．5每邊平均超寬(m)2．01．01.2基床拋石1.2.1拋石船舶選擇根據(jù)本工程海況，定位船可使用400t方駁，拋石船舶宜用小型(40m3)開體駁拋填，用方駁配反鏟或橫雞躉補拋。1.2.2拋石方法對于較厚基床，宜用定位船定位，開體(底)駁靠定位船拋填，方駁反鏟或橫雞躉補拋；對于太薄的基床，只能用方駁配反鏟或橫雞躉拋填。1.2.3拋石測量定位由于基槽驗收、基床拋填過程中要進行大量的水下斷面測量，為提高工作效率，拋石測量及定位用均RTK-GPS?；矑伿玫亩ㄎ淮ㄎ环椒ㄍ５虙伿ㄎ淮ㄎ?。1.2.4基床拋石注意事項

1)基床拋石前要檢查基槽尺寸有無變化，如有變化要處理后才可拋石；2)對有回淤的港區(qū)應(yīng)有防淤措施。當(dāng)基槽底有含水率大于150%、厚度大于0.3m的回淤沉積物時，需進行清淤；3)拋石基床的頂寬不能小于設(shè)計寬度，頂高不能超過既定的高程(如預(yù)留夯實量的高程)，也不宜低于既定高程0.5m；4)厚度大于2m錘夯的基床要分層拋填，分層拋填的基床上下層間不應(yīng)有回淤物；5)需夯實的基床要預(yù)留夯實量，預(yù)留夯實量由試夯確定，一般在10%-20%之間；6)大規(guī)模拋石前要作典型試驗施工，以確定水流、風(fēng)浪、水位等對拋石位置的影響。1.2.5水下拋石質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)基床拋石質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)按本工程執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求確定，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)如下表：序號項目允許偏差（mm）1頂面標(biāo)高（相當(dāng)于施工預(yù)留夯沉量的標(biāo)高）+0-5002邊線+400-01.3基床夯實1.3.1基床錘夯1)錘夯設(shè)備根據(jù)海況，可用400t方駁上面配履帶吊夯實基床。按規(guī)范規(guī)定的錘底壓強為40kpa-60kpa，計算錘底面直徑和夯錘重量，夯錘落距可取2m-3m，每夯的沖擊能不小于120kj/m2，夯錘豎向設(shè)泄水通道。2)基床錘夯方法基床夯實采用縱橫方向相鄰夯點均接壓半夯的方式夯實。分初、復(fù)夯各一遍，每遍4夯次，共8夯次，以防基床局部隆起或漏夯。3)基床錘夯定位基床夯實采用GPS定位，分定船位或定錘位。定船位是用GPS定打夯方駁的位置，再量出夯錘(吊鉤)與方駁的相對位置關(guān)系，從而定出夯點位置；定錘位是將GPS天線直接安裝在吊機扒桿頂上，天線與吊鉤(即夯錘)要在同一錘線上，即天線的平面坐標(biāo)就是夯錘的平面坐標(biāo)。天線的平面坐標(biāo)通過傳輸線傳到吊車駕駛室的電腦屏幕上，直接顯示出夯錘的位置，吊車司機根據(jù)電腦屏幕上的顯示，轉(zhuǎn)動扒桿進行夯實。4)基床錘夯注意事項(1)夯前要對拋石面層粗平，使其局部高差不大于300mm；(2)大于2m厚的基床應(yīng)分層分段夯實，分層厚度應(yīng)大致相等，夯實后的厚度不宜大于2m(夯擊能量較大時，分層厚度可適當(dāng)加大)；分段夯實的搭接長度應(yīng)不小于2m；(3)夯實范圍按方塊底面各邊加寬1m，分層夯實時要根據(jù)分層處的應(yīng)力擴散線各邊加寬1m；(4)夯實應(yīng)預(yù)留夯沉量，一般為該層拋石厚度的10%-20%；(5)夯實后補拋面積大于三分之一方塊底面積，或連續(xù)面積大于30m3，且厚度普遍大于0.5m時，需進行補夯；(6)正式夯實前應(yīng)按規(guī)范要求進行試夯，以確定夯擊遍數(shù)及預(yù)留夯沉量。5)夯實質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)夯實質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)為：在已夯實的基床沉箱底面范圍內(nèi)任選不小于5m的一段復(fù)打一夯次，夯錘相接排列，不壓半夯，其平均沉降量不大于30mm為合格。打夯船10t夯錘40t吊機打夯后面層標(biāo)高基床面2)爆夯施工操作步驟a)船上制作藥包，放置起爆頭，引出導(dǎo)爆索或塑料導(dǎo)爆管；備好配重體；按爆夯設(shè)計數(shù)量的藥包放于船舷上備用；b)將藥包與配重體相連，并接好漂浮物，放置好控制繩索；c)施工船拋八字錨在爆夯區(qū)定位，錨長大于100m；d)用GPS確定垂直于基床軸線的布藥位置，按照指揮員的口令將爆夯單元同步放于水面；e)按照指揮員的口令，同步放藥包至基床的表面，并保護好引出的導(dǎo)爆索；f)移船至下一個布藥位置，按d）～e）步循環(huán)施工，直至完成整個布藥范圍；g)將布設(shè)完成的導(dǎo)爆索或?qū)П芤€做成起爆頭并放于浮漂待用；h)施工船撤離爆區(qū)至安全位置，經(jīng)安全檢查確認(rèn)安全后起爆夯實。3)爆夯施工要求及注意事項

a)過厚的基床要分層爆夯，最大分層厚度不應(yīng)超過9m；b)每層爆夯遍數(shù)要經(jīng)計算確定，一般要爆夯3遍；c)每次爆夯單個藥包重量及總重量，藥包的排距和間距要經(jīng)計算確定；d)每次爆夯前后均要對基床進行測量，爆后要計算夯沉量；e)水深超過20m，乳化炸藥會因水壓力過大產(chǎn)生“壓死”現(xiàn)象而拒爆，故超過20m水深的爆夯要用通過改良的耐壓型乳化炸藥或膠質(zhì)炸藥，小于20米水深時采用國內(nèi)常用的乳化炸藥。f)先爆夯基床的震動會對后爆夯基床產(chǎn)生密實作用，因此后爆夯基床的夯實率會相對減小。g)大規(guī)模爆夯前要先作試驗性施工，并及時總結(jié)，以指導(dǎo)后續(xù)施工。爆夯施工平面布置1.4基床整平1.4.1整平設(shè)備整平船：用基床夯實用的方駁，并兼作潛水船；潛水設(shè)備及相應(yīng)的測量儀器：GPS、全站儀及水準(zhǔn)儀等。1.4.2整平準(zhǔn)備工作1)預(yù)制長30cm×寬30cm×厚20cm和長25cm×寬25cm×厚10cm兩種規(guī)格的混凝土小方塊，以備潛水員找點時使用；2)切割厚度5mm--20mm的厚度不同的小鋼板，以備調(diào)整軌道高程時使用；3)測量標(biāo)桿制作：特制的測量標(biāo)桿制作要求：A)標(biāo)桿要密封焊接，鋼管內(nèi)不得進水；B)在海水中標(biāo)桿的總重量要與所受的浮力大致相等，以便潛水員操作使用；

4)制作整平導(dǎo)軌和刮道；5)材料準(zhǔn)備：備足充分的蛇皮袋、尼龍繩等水下整平的常規(guī)材料，用于給潛水員供應(yīng)整平材料、下放鋼軌、刮道等；基床測量標(biāo)桿示意圖1.4.3整平測量由于RTK-GPS測量，不能滿足整平導(dǎo)軌±10mm高差的精度要求，故基床整平施工高程控制測量以全站儀或水準(zhǔn)儀為主，輔以GPS測量，平面控制測量可用GPS。1)基床整平平面位置測量a)基床整平施工平面控制測量的主要內(nèi)容基床整平范圍：為方塊底面四周各加寬1m；墊塊位置；導(dǎo)軌安裝位置；局部補拋位置；其他需要平面控制的位置。b)基床整平施工平面控制測量方法在特制的測量標(biāo)桿頂部安裝GPS接收天線，標(biāo)桿在GPS顯示的坐標(biāo)引導(dǎo)下，找到所需要的平面控制點。具體施工方法為(以墊塊安放為例)：整平船平行于基床軸線，移位到所測的控制點附近；豎立測量標(biāo)桿，通過標(biāo)桿頂端GPS天線和手簿，將標(biāo)桿初步定位在已輸入的坐標(biāo)位置附近；潛水員順標(biāo)桿下水，到達基床頂面，潛水員和整平船上的操作人員共同扶正標(biāo)桿，通過觀察標(biāo)桿上懸掛的測錘，使標(biāo)桿盡量垂直；在GPS的引導(dǎo)下，緩慢移動定位標(biāo)桿，直至GPS顯示出所要測的控制點坐標(biāo)置；潛水員在水下將墊塊安放在標(biāo)桿正下方，完成對該位置的定位測量。兩種測量高程方法優(yōu)缺點對比

方法一方法二備注優(yōu)點1.光學(xué)測量，測量精度可以分析，測量誤差人為控制；2.衛(wèi)星信號的影響?。?.測量數(shù)據(jù)可靠。1.全GPS衛(wèi)星測量，不受距離、通視、能見度的限制；2.測量誤差因素單一；3.測量速度快，操作簡便。缺點1.測量操作復(fù)雜，需要較多的人和測量設(shè)備；2.受距離、通視、能見度影響大；3.影響測量誤差的因素多，存在誤差的疊加。1.單次測量的精度不高，高程誤差在10—25mm范圍；2.受衛(wèi)星信號限制，個別時段無法測量或精度較差；3.測量成果不易檢查。

為更好地發(fā)揮兩種測量方法的優(yōu)點，減少其缺點對施工的影響，在實際施工過程中應(yīng)針對不同的測量內(nèi)容，采用不同的測量方法。如用方法一測量導(dǎo)軌頂標(biāo)高，用方法二測量補拋高程。使高程測量既能滿足施工精度要求，又能提高測量速度，滿足進度要求。1.4.4

基床整平施工

1)整平船就位先將整平船順堤軸線定位，可方便墊塊、導(dǎo)軌的安裝施工；在導(dǎo)軌安裝好后，再將整平船垂直堤軸線定位，刮道掛在一側(cè)的船舷上，則對整平施工更加有利。整平船的拋錨、定位方法與一般定位船相同，不再贅述。2)墊塊安裝導(dǎo)軌間距及單條整平寬度為6m左右。導(dǎo)軌下布設(shè)的墊塊間距為5m—6m，兩根導(dǎo)軌的接頭處加設(shè)墊塊，使導(dǎo)軌的接頭處均有支墊；確定出要安放墊塊的平面坐標(biāo)；并用測量標(biāo)桿和GPS在基床上找到該點；潛水員根據(jù)標(biāo)桿所指示的墊塊位置，在水下初步整平出一約50cm×50cm的范圍，使墊塊能夠平整地安放在該位置；用標(biāo)桿測量墊塊頂面標(biāo)高，通過墊填調(diào)整使墊塊頂面達到要求高程；復(fù)測墊塊標(biāo)高，完成該墊塊的安裝；同方法進行下一墊塊的安裝。6)基床極細平根據(jù)交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)<<重力式碼頭設(shè)計與施工規(guī)范>>(JTJ290-98)第9.4.1條規(guī)定，構(gòu)件底面積小于30m3時，要對基床作極細平。極細平方法同細平，只是所用的石料更小些(10-30mm碎石甚至瓜米石)要求的平整度更高(高差±30mm)。

每段整平完成后應(yīng)及時安裝預(yù)制構(gòu)件。7)導(dǎo)軌拆除

在整平施工完成后，構(gòu)件安裝以前將碼頭后方和方塊底面下的導(dǎo)軌拆除。前方導(dǎo)軌因要作為安裝構(gòu)件的依據(jù)，須在構(gòu)件安裝完成后方可拆除。導(dǎo)軌拆除后會在基床頂面形成條狀低洼帶，潛水員還需對該區(qū)域補鋪碎石，重新整平至與其它位置標(biāo)高一致，達到設(shè)計要求的平整度。水下整平基床整平施工1.5基床驗收

基床整平是基床施工的最后一道工序，整平完成后，對基床的整平效果，即整個基床進行驗收。驗收用測量標(biāo)桿配合全站儀進行。驗收標(biāo)準(zhǔn)：按照《港口工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》(JTJ221-98)所規(guī)定，驗收內(nèi)容有：整平范圍和方法符合規(guī)范規(guī)定；基床頂面的坡度符合設(shè)計要求；整平的允許偏差、檢驗數(shù)量和方法符合以下規(guī)定：頂面標(biāo)高允許誤差：細平：±50mm；極細平：±30mm檢查數(shù)量：每2m一個檢查斷面，每個斷面的單元測點數(shù)量為(n-1)×2，其中n為整平導(dǎo)軌條數(shù)。2方塊預(yù)制(一)本工程有預(yù)制方塊4557塊、20余萬方，單塊長度13.7-7.7m，寬度1.6-5.18m，高度1.5-2.1m，計劃15個月預(yù)制完。方塊的底模用混凝土底模，表面采用脫模措施，但不可用油氈類影響底面摩擦系數(shù)的脫模材料；因方塊側(cè)模周轉(zhuǎn)次數(shù)很多，故必須要有足夠的剛度富余，檢查宜以負(fù)誤差控制，特別是兩側(cè)不可凸鼓，否則很難達到安裝要求；本工程方塊屬大體積混凝土，除遵照大體積混凝土有關(guān)規(guī)定外，還要加入大塊石，不但有可觀的經(jīng)濟效益，還可減少混凝土水化熱，對混凝土抗裂也有好處，塊石加前洗凈、濕潤；2方塊預(yù)制(二)本工程方塊有凹凸榫，要特別注意凹凸榫的配合不可出現(xiàn)公榫大，母榫小而無法安裝的現(xiàn)象；方塊堆存場地要平，避免多層堆放時地面不平使底層方塊受力不均，產(chǎn)生彎矩使底層方塊斷裂；卸荷板系單向受彎構(gòu)件，一般只要上層配筋即可。3方塊出運裝船因方塊體積大，重量重，故一般用龍門吊脫模、轉(zhuǎn)運、堆存。故預(yù)制場地、堆存場地要在龍門吊的復(fù)蓋之下；方塊裝船也使用龍門吊直接裝船，故裝運方塊的碼頭、方駁也要在龍門吊的復(fù)蓋之下；方塊出運碼頭視水深條件而建設(shè)，水深條件好宜用挖入式港池，方駁進入港池，龍門吊跨挖入式港池將方塊裝上船。水深條件較差宜用外伸式棧橋，方駁進入外伸式棧橋中間，龍門吊上棧橋?qū)⒎綁K裝上船。方駁方塊方塊方塊龍門吊軌道挖入式港池海岸方駁龍門吊方塊方塊海岸棧橋棧橋碼頭軌道方塊方塊方塊方塊待裝方塊堆存區(qū)待裝方塊堆存區(qū)方塊4方塊安裝(一)方塊安裝前先檢查基床和方塊，若有破壞、淤積要先處理；底層方塊安裝時，潛水員在水下以前沿導(dǎo)軌為基準(zhǔn)線，用自制卡尺控制方塊安裝位置，如圖示。方塊導(dǎo)軌卡尺基床4方塊安裝(二)