大型重力式沉箱码头施工过程的问题与质量控制

大型重力式沉箱码头施工过程的问题与质量控制

廖宏志彭赛琴

廖宏志彭赛琴

（中交四航局第二工程有限公司广东广州510300）

摘要：如何控制好重力式码头施工过程中的质量，本文结合惠州港荃湾港区重力式沉箱码头施工的实例与本人多年的施工质量控制经验，论述了重力式沉箱码头在施工过程中常见的问题，并提出了相应的质量控制措施，为今后类似的施工积累资料。

关键词：重力式沉箱码头施工问题质量控制

LargeGravityCaissonConstructionProcessandqualitycontrol

LiaoHongzhiPengSaiqin

(thesecondengineeringcompanyofCCCCfourthGuangdongGuangzhou510300)

Abstract:howtocontrolgravitywharfconstructionprocessquality,combiningwiththeportofHuizhouHongKongTsuenWanGravityCaissonWharfConstructionexamplesandtheconstructionqualitycontrolexperienceofGravityCaisson,discussescommonproblemsinconstructionprocess,andproposesthecorrespondingqualitycontrolmeasures,forreferencetosimilarconstructionaccumulatedata.

Keywords:GravityCaissonConstructionQualityControl

前言

惠州港荃湾港区建设海域地质条件较好，表层为流泥～淤泥，底层为中风化晶屑凝灰岩岩，强度高，可作良好的地基持力层。此区域适宜建设重力式沉箱码头，重力式码头整体结构好、坚固耐久，可承受较大的地面荷载，施工简单、造价低。

1、重力式沉箱码头施工中常见的质量问题

近年来，由于水运市场船舶向大型化发展的需求，重力式码头建设向大型、深水化发展的速度越来越快，且建设工期要求紧迫，随之而来的是在施工中出现了若干过去表现不明显，而现在表现非常明显的质量问题，施工中常见的质量问题主要表现及典型特征有以下几种：

（1）沉箱分层浇筑接缝处渗水，沉箱钢筋易腐蚀，并影响沉箱出运的浮游稳定性。

（2）基槽开挖完成后，回淤速率过快，回淤沉积物厚度超出规范和标准的规定。

（3）基床抛石、夯实完成后的标高与设计相差较大；回淤沉积物重度太大，导致潜水员无法作业，不能进行基床整平。

（4）基床整平补抛厚度过大，沉箱安装后沉降超出预留沉降量，同时容易产生滑移。

（5）后方棱体抛填过快或程序不当，施工期间码头墙身向海侧倾斜过大或产生滑移。

（6）码头胸墙沉降位移不均匀，相邻段胸墙顶面高差过大，混凝土出现“错牙”或局部出现裂缝。

（7）轨道位移与沉降，导致前后轨道的轨距偏差超出设备使用要求。

2、施工工序的质量控制措施

沉箱码头在施工过程中主要工序有：沉箱预制---->基槽开挖---->基床抛石、夯实及整平沉箱安放---->后方棱体抛填---->浇筑胸墙及上部结构等。为确保码头施工质量，每道工序必须把好质量关，严格执行验收程序。如图1：沉箱码头结构示意图。

图1沉箱码头结构示意图

2.1沉箱预制

2.2.1惠州港荃湾港区主要沉箱尺寸：长×宽（带趾）×高=19.18×13×17.2m，单件重2058.1t，体积大、预制难度高，必须配置丰富经验的人员和具备有大规模预制的场地。

2.2.2优选所用的钢筋、碎石、沙子、水泥等材料，并配置最佳配合比。

2.2.3沉箱采用分层预制，在全面展开施工前实施典型施工，通过典型施工取得经验，有效治理混凝土通病。分层接缝处理尤其重要，宜采用“混凝土初凝前，在其表面均匀喷洒缓凝剂，待混凝土终凝达到规定强度后，用高压水冲毛”的方法，这样既可以达到将接茬面的水泥乳化层全部清除，直至表面的碎石微露（碎石露出1／3高度），又不会冲散混凝土。在浇筑上一层混凝土前，提前用淡水将旧混凝土接茬面充分湿润，做到“饱和面干”，使新旧混凝土易结合。

2.2基槽开挖

2.2.1质量控制

2.2.1.1基槽是码头结构的基础，开挖的质量好坏直接关系到码头的稳定性和耐久性，因此，一定要按设计要求挖到一定的深度和宽度，基槽开挖深度和面积较大时宜分层分条开挖，分层厚度根据土质和开挖方式确定。

2.2.1.2基槽挖至设计深度时，必须对土质进行核对，发现土质与设计要求不符时，及时报告设计、业主研究解决。

2.2.1.4利用GPS全程控制挖泥施工，定期进行仪器校对，确保开挖位置的准确。

2.2.1.5基槽边坡控制

基槽边坡的坡比直接影响基槽形成断面和基床抛石断面以及棱体回填后其边坡稳定性。因此，边坡开挖按设计坡度及“下超上欠，超欠平衡”的原则进行台阶式开挖，惠州港荃湾港区根据土质情况坡比为1：2.5，棱体抛填后边坡稳定性好。

2.2.1.6基槽回淤控制

重力式码头基槽回淤是施工过程中常见的问题，按照设计的要求，基槽标高底于港池标高，港池淤泥极容易回流至基槽内。因此，在整体施工策划的时候应考虑港池和基槽平行施工。如现场未能安排平行施工，则在基槽开挖的时候必须控制好与港池间的边坡，并防止基槽外围的淤泥扰动。在每段基槽开挖后应及时组织验收和抛填，避免产生过快的回淤影响基床抛石。

2.2.2施工过程中严格按照检验标准检验，每5～10m一个断面，每米一个测点，且不少于三个断面；岩石基础一般平均超深不大于0.5m，平均超宽不大于1m，非岩石基础根据土质和斗容量有规定不同的超深超宽值，这就要求根据水深和土质选择合适的挖泥船。链斗式挖泥船施工准确性高，超深超宽易控制，适合开挖基槽。

2.3基床抛石

2.3.1质量控制

2.3.1.1抛石材料应选用规格为10～100kg，未风化、不成片状和无严重裂纹的坚硬岩石，饱水强度对于夯实基床不低于50MPa。基床块石规格控制不严，级配不均匀，局部孔隙率大，造成使基床压缩不均匀。

2.3.1.2抛石前应检查基槽尺寸有无变动，如有显著变动应进行处理。当基槽底回淤沉积物含水率小于150%或重度大于12.6kN/m3且厚度大于300mm时，应清除。

2.3.1.3在抛填的过程也应经常检查基床是否有回淤，在抛石过程中常常会遇到在狭小的区域进行交叉作业带来严重的回淤。例如：在基床抛石的同时港池、回旋水域疏浚和后续的基槽开挖也在施工，使整个水域出现大量淤泥，影响基床的质量。因此，在回淤严重的港区应配置专门的清淤船机或设备，如发现回淤厚度超出规范规定值应停止抛填，立即进行清淤。

2.3.1.4基床顶宽不得小于设计宽度。

2.3.1.5对于基床厚的抛石，应合理分层，上下层接触面不应有回淤沉积物。

2.3.1.6基床抛石应实施典型施工，因为在抛石过程中需考虑水流、风、波浪及水位对抛石位置的影响，通过典型施工取得施工参数，以便指导后续的施工。抛石应勤测水深，夯实处理的基床抛石应预留夯沉量，其数值可根据试夯资料或当地经验确定，避免抛石过高或过低影响后续的施工。

2.4基床夯实

基床夯实是为避免或减少基床受上部荷载后发生不均匀沉降而影响建筑物的安全，一般有锤夯法和爆夯法两种。

2.4.1质量控制

2.4.1.1锤夯夯锤的重量、落距和夯实冲击能必须符合规范规定，每夯的冲击能不小于120kJ/m2。

2.4.1.2夯实前应对抛石基床顶面进行适当整平，局部高差应不大于300mm。

2.4.1.3对于分层分段锤夯的基床，每层厚度应基本相同，其夯实后的厚度一般不宜大于2m，分段夯实的搭界长度不应小于2m。

2.4.1.4夯实后基床顶部补抛块石的面积大于1/3构件底面积或连续面积大于30m2，且厚度普遍大于0.5m时，应作补夯处理。

2.4.1.5夯实的方法和遍数应满足试夯所确定的施工参数，其夯沉量应满足规范要求。

2.5基床整平

基床整平是为了使基床能够均匀地承受上部荷载的压力，必须进行基床顶面的整平工作。2.5.1质量要求

2.5.1.1基床整平可分为粗平、细平及极细平。大型构件底面积大于等于30m2，其基床可不进行极细平。

2.5.1.2在粗平和细平施工前必须进行探摸是否有回淤，如有回淤必须进行清淤，否则会产生沉箱滑移。

2.5.1.3基床整平时，对块石间不平整部分，宜用规格为8～15cm的二片石填充，对二片石不平整部分，宜用碎石填充，特别需要注意的是碎石层厚度不宜大于50mm。填充厚度过大将会使沉箱安装后产生过大沉降和位移。所以，基床抛石的标高控制非常重要。

2.5.1.4基床虽进行了夯实，但沉箱安装并回填后产生的荷载大，承重后还有一定的沉降量，这要根据地质条件、施工情况、施工质量等因素确定，根据以往的施工经验，一般可预留沉降量为5cm。

2.5.1.5基床顶面预留倒坡，倒坡的大小应根据土基性质、基床厚度、基底应力分布及荷载等因素确定，一般可采用0.5%～1.5%。

2.5.2基床的几何尺寸和平整度直接影响沉箱安放的精度和质量。基床的外形尺寸要满足设计要求，其平整度要控制在±5cm之间。验收时测量精度、测量点密度要高，一般每2m一个断面，每2m一个测点，测量时采用GPS或经纬仪定位，用水准仪、水深侧杆测量钢轨内侧1m和中心处。

2.6沉箱安放

2.6.1沉箱安放前，要逐个检查沉箱的外观和内在质量和沉箱的规格、型号及编号。容易忽视的是进水阀门的检查，阀门经常会失灵或漏水，将会影响沉箱的浮游稳定和安装的质量。

2.6.2沉箱就位顺序按施工图要求进行。相邻两个沉箱的高差和间缝控制越小越好，临时面错台控制在5cm范围内。

2.6.3沉箱安放经历1～2个低潮后，复测其位置，确认符合质量标准后，及时进行箱内抛填。

2.6.4沉箱安放后应尽快组织箱内抛填,避免受风浪作用发生位移。沉箱内抛填料应满足设计的要求，抛填时要注意沉箱每个仓格进度的均匀性，抛填料的高差应满足设计要求。

2.6.5沉箱抛填过程中要紧密关注沉箱的沉降位移情况。如有异常变化立即停止抛填并采取有效的措施。

2.7后方棱体抛填

2.7.1待沉箱沉降基本稳定后进行抛填。

2.7.2后方棱体的主要是减轻土压力对码头的作用，所以要选用摩擦角大的块石。

2.7.3抛填前应检查基床和岸坡是否有淤积或塌坡。

2.7.4抛填一定要根据沉降位移观测数据来组织施工，抛填程序不当、抛填速率过快，导致码头墙身向海侧倾斜过大或产生滑移。

2.8码头胸墙及上部结构

重力式码头的上部结构主要有胸墙、轨道梁、电缆沟、排水沟、系船柱等设施。上部结构的工程质量尤为重要，不仅仅体现在实体质量好,而且观感质量也要好。本文以惠州港荃湾港区胸墙施工为案例。

2.8.1胸墙浇筑待沉箱和后方棱体沉降基本稳定后施工。否则胸墙施工后，致使相邻段胸墙顶面高差过大，混凝土出现“错牙”。

2.8.2胸墙混凝土浇筑属于大体积混凝土施工，应采取有效的防裂措施：

2.8.2.1结合工程特点，合理确定胸墙分段长度。根据《重力式码头设计与施工规范》（JTS167-2-2009）“当墙身构件单块长度较大时，胸墙宜增设变形缝，分段长度不宜大于15m”的规定，本工程单件沉箱长19.18m，沉箱对浇筑在其上部的胸墙约束较大，每件沉箱分两段胸墙浇筑，胸墙分段长度为9.61m（包括沉箱间的间缝）。

2.8.2.2合理确定胸墙施工的分层高度。本工程胸墙高度为3m，采用水平分层的施工方法，分三层浇筑：第一层浇筑至标高+1.80m，第二层浇筑至标高+3.40m，第三层浇筑至顶面。如图2：码头胸墙分层示意图。

图2码头胸墙分层示意图

2.8.2.3加强原材料质量控制

选用低水化热水泥；浇筑混凝土时优先选用缓凝型减水剂，延长水化时间有效地降低混凝土的温升峰值，减小混凝土内外温差；使用级配良好的骨料，符合级配要求的才给予使用，细骨料中含泥量不得超过3%，粗骨料含泥量不得超过1%。

2.8.2.4加强施工过程质量控制

2.8.2.4.1混凝土浇筑过程中及时清除混凝土泌出的水分和表面多余的浮浆，并对混凝土拌制进行分层减水。

2.8.2.4.2控制拌和用骨料的温度，夏天在骨料堆放场地搭遮阳棚，或采取其他防晒降温措施，混凝土浇筑尽量选择气温较低时浇筑。

2.8.2.4.3加强的早期养护，及时用土工布或麻袋淋水覆盖，潮湿养护不少于10天。温度高、风大的环境要适当延长养护时间，并做好覆盖防风。

2.8.2.4.4为降低胸墙面层的收缩裂缝，增强混凝土的耐久性，现浇胸墙面层混凝土掺入适量的聚乙烯醇纤维和高性能海港混凝土抗蚀增强剂CPA；面层铺设一层钢筋网片，平行码头方向φ6＠50mm，垂直码头方向φ6＠80mm。

2.8.3预留沉降量

码头面的沉降量预留根据胸墙第一、二层胸墙浇筑后的沉降量确定，本工程码头面预留6cm的沉降量。轨道梁基础为桩基基础，沉降量小，预留3cm的沉降量。

2.8.4预埋件与轨距的控制

目前，大部分工程工期紧迫，码头胸墙与后方基础强夯、打桩和回填碾压等分项平行施工，导致胸墙产生位移，使前后轨道的轨距超出设备使用要求。特别是码头前沿作业地带铺面结构基础的振动碾压施工对码头胸墙的位移有较大的影响。因此，在平行施工时，必须考虑胸墙的预埋件位置和轨距的预留，即在保证设备正常安装和运行安全前提下，缩小前后轨道距离，为使前后轨轨距在发生位移后能够调整为正常使用的轨距，预留数值根据胸墙的位移观测数据分析确定。

3、质量控制效果

根据惠州港荃湾港区重力式沉箱码头与其他重力式沉箱码头的施工质量控制的实践效果分析，对重力式沉箱码头在施工过程中常见的问题，得到有效控制。码头投产使用后码头沉降位移稳定，观感质量好，码头面标高及平整度符合设计要求，码头前沿线顺直，前后轨道的轨距满足设备使用要求。

4、结论与建议

重力式码头施工中的一些常见质量问题应引起足够的重视，需要采取积极、合理的措施加以控制。为确保重力式沉箱码头施工质量，必须从基础工程抓起，每道工序必须严格把关。以上综述施工工序的质量控制措施，均在工程实践中取得了较好的成效，对类似工程提供借鉴。

参考文献

[1]JTS167-2-2009重力式码头设计与施工规范

[2]JTS257-2008水运工程质量检验标准

[3]马常增重力式沉箱码头在施工过程中的质量控制施工技术，2003-12

作者简介：

1、廖宏志（1982-08）男广东梅州人助理工程师从事港口与航道工程

2、彭赛琴（1983-02）女广东梅州人助理工程师从事体系管理工作