海洋深水抛石精准定位控制技术研究

海洋深水抛石精准定位控制技术研究

刘大川 黄斌 赵明旭

中国建筑土木建设有限公司  

摘 要；完善的交通运输体系是经济高速发展的必要条件。重力式码头在我.国分布较广，使用数量较多，具有整体性好、结构坚固耐久、易于维修、抗冻性和抗冰性能良好的特点，靠结构自身及其上填土抵抗外力、维持稳定，广泛用于石料资源丰富，地基条件良好的水域。然而重力式码头水下施工作业量较大，海洋码头基床施工又受潮汐、风浪洋流等影响降低了抛石精度。本文结合海边重力式码头施工案例，研究总结海洋基床抛石施工技术，通过对施工长期观测数据分析，总结施工经验，希望对施工提供参照。

[关键词]基床 码头 抛石 水下定位

一、引言

随着我国经济的快速发展，港口建设项目日益增多，重力式码头的抗冻和抗冰性能良好、可满足码头场地荷载大的特点；对码头场地大量装卸工作能够满足要求，满足水运工程施工各步骤涉及到大量的深水作业以及吊放作业要求，正越来越多应用于港口工程。

由于重力式码头施工构件尺寸大、重量大，施工抛石量较大，其中基床抛石过程高差、抛石精度需严格控制，由于作业区域深入海平面以下，反工成本较高，可以说基床抛石精度和效率直接影响着整个码头工程的质量和工期。

二、海洋深水抛石精准定位技术

技术应用基本概况

重力式码头根据墙身所使用材料、施工方式不同，可分为方块码头、沉箱码头、扶壁式码头，重力式码头总体来说施工简单，设计、施工经验比较成熟；因特点为承受荷载大，抵抗船只碰撞水平荷载能力强，满足较大集中荷载及各种装卸工艺。整体结构坚固耐久，易于维修。

目前，重力式码头抛石基床在软土地基上的应用较少，适用于回淤较少，地基条件好，地区石材取用方便的地区。

海洋抛石精度受潮汐变化幅度、抛石水深、洋流速度、抛石机械选用、基床回淤速度、测量定位偏差等影响，会造成精度低及石方量损耗大等问题。人、船、机三者相互配合，有效控制抛石具体落点，误差范围精小于1米，实现人为可控情况海底精准抛石。

三、海洋码头基床抛石施工特点及控制要点

1、海洋抛石作业施工特点：

海洋码头抛石作业受风浪、潮汐影响较大，施工过程应合理安排工序，利用每月大潮、小潮分配抛石、整平、夯实工序，实现合理衔接，水下施工应尽量保证在有掩护水域进行，优先推进港口防波堤等设施建设，形成掩护水域，降低港池水流速度。

2、抛石前的准备工作：

抛石前用水铊、潜水员检查基槽状态，确认基槽尺寸及标高是否有显著变动，若对基础有显著影响时应及时处理。

当基槽含水率小于150%，或密度大于1.29×103kg/m3的淤泥厚度大于0.3米时，应当进行清淤处理，对于换填抛石区域或者有夯实处理的基础可适当放宽厚度限制。基床抛石应按基床规模预留沉降量，夯实处理的基床，按照仅考虑地基沉降量预留。无夯实处理的的基床仅考虑基床本身的沉降量。

基床顶面预留向后方倾斜坡度，根据地基性质，抛石基床厚度，墙身结构形式，施工方法等因素确定。

抛石应在平潮进行，试抛完成后，由开底驳抛石与驳船定位同时结合开展抛石，在保证施工精度的前提下提高施工效率。

3、确认落点偏移：

定位船定位方驳定位船使用GPS定位，以码头前沿线为基准线，作为码头基床抛石的定位基准线。根据码头基床设计断面，在基床顶部位置线、基床底部位置线设立导向标识，每隔10米放置水上浮漂，方驳定位船为开底驳定位，辅助开底驳行驶至抛石指定位置。

试抛需要通过深水条件下抛石精准定位控制技术在不同水深，不同水流、不同浪高记录抛石偏移数据，找到抛石落点与抛点的关系，以确保抛石准确性，减少石料消耗。试抛应选取基槽端部10米左右作为试抛段，根据石碓的长度和宽度确定抛石船移位方向和距离。试抛石料下沉的位置和速度会受到抛石时间段、地段、施工工艺的影响，试抛后测量人员放水砣测探水底石头位置。统计所获得的不同情形抛石施工偏移参数，为抛石施工形成指导。

4、基床抛石施工操作要点：

石料在施工现场附近的出运码头装船，可采用方驳进行抛石，方驳配合挖掘机进行抛石，基床顶标高预留5%夯沉量。基床抛石应选用10-100kg级配块石。抛石应分多次进行，每层抛石厚度不应大于2米，同时预留夯沉量。基床抛石应分段、分层开展，按照基床的长度、总厚度具体分层，并与夯实方法相适应。

基床抛石施工受海洋流向、风浪影响，掌握块石堆放分散沉入规律，方便选定抛石起点位置已经船只移动速率，抛石应顺流抛，船只移动方向及水流方向一致才可避免块石落在已抛部位造成超高，最终由试抛测绘数据及石料用量记录等资料得出海水流向流速、水深及下落偏差量之间的数量关系，以此修正抛石落水点。基床抛石顶层标高不得超过设计高程，且不得低于基床顶面设计高程0.5米。需夯实处理的基床考虑预留抛石基床夯沉量。基床顶宽不得小于设计宽度。对回淤严重的地区，应在施工过程采取防止回淤的有效措施。基床层面接触面不得回淤沉积物，基槽抛石应满足设计文件要求。

5、检查验收：

基床抛石完成后，以5米为一个断面，每1~2米做一个测量点，采用GPS定位水位水沉一体化联测系统辅助测量工作，根据测量高程偏差进行补抛，验收合格后，绘制1：100的基床测绘的平断面图，经过建设单位、监理单位验收后组织下道工序施工。

四、码头基床抛石注意要点

1、遵循潮汐规律：

海洋潮汐在做简单重复运动的同时，会出现一些潮汐不等现象。

按潮汐特征值的大小和范围可将海洋潮汐分为正规半日潮、正规全日潮、不正规半日潮和不正规全日潮4种类型。

我国渤海、东海、黄海地区多数为半日潮型，比如连云港、青岛、等。渤海地区潮型为全日潮。北部湾是最典型的全日潮海区。

不同的潮段（涨潮、退潮、平潮）有不同的施工效果，根据当地水文条件，合理安排

2、基床断面测量：

抛石前应按照抛石点对抛石量进行简单估算，在海抛施工过程均匀布置下抛，抛石严格遵守“宁低勿高”的原则，边复核设计标高边调整抛石位置，避免漏抛超抛。基床抛石每层厚度控制在2米以内，以保证基床夯实质量为准，试验段夯实后对夯实的量计算抛石量，确保抛石顶标高、顶部宽度不超设计及规范要求范围。施工过程中应对抛石数据进行严格记录，包含水深、水位数据的测量记录，确保整个施工过程组织一体化。

3、抛石质量控制：

严格按要求对进场石料进行验收，抛石前一定检查基槽，处理显著变动部位。对基槽底含水率、回淤沉积物厚度不满足要求处清淤处理。

设立正确导标，确保基床平面位置的尺寸准确可靠，尤其对于基床顶宽控制不应小于设计宽度，抛石按照宁低勿高的原则抛填。

抛填施工应粗细抛结合，距离顶层约0.6米时应进行细抛，粗抛控制高差范围在上下0.3米，细抛控制高差在0至0.3米内。

码头水下部分平面定位全部采用GPS进行定位，水上部分全部采用全站仪定位，高程控制自基床整平分项起全部使用水准仪。

结束语

水下施工是抛石作业的最不利因素，因此了解当地水文特点是水利工程建设的必要条件，了解当地潮汐在不同季节的规模，按照阴历每月潮汐的周期规律安排施工，辅以有效的水运工程建设定位技术，才能大大提高水下抛石精度，节省大量材料费用，确保工程项目完美履约。

参考文献：

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