论重力式码头基础沉降的原因及防治措施

摘要：实践证实：由于重力式码头的自重较高，建设使用，特别是当建设于地基基础比较软弱（例如沿海沿河，河滩区域等）位置的情况下，难以避免码头基础出现沉降问题，再加上缺乏对沉降的动态监测，往往会致使问题更加严重，引发不可挽回的后果。为此，本文以某重力式码头为研究对象，在对基础沉降原因进行分析的基础之上，提出了几点针对性的防治措施，并就重力式码头基础沉降情况进行了动态监测，验证了防治措施实施的积极意义与价值，希望以上问题能够引起工程技术人员的特别关注与重视。

关键词：重力式码头；基础沉降；原因；防治措施；监测

重力式码头被广泛应用于我国海港港口建设工程当中，其之所以能够得到较大范围的应用与推广，关键在于此种形式的码头建设与应用具有以下几个方面的典型优势：第一，码头岸壁通过混凝土方式建设形成，具有较高的结构稳定性以及耐久性，后期维修养护投入较低；第二，码头建设过程当中对于地基基础的适应性较高，能够直接作用于岩石、砂石、以及坚硬粘土地基基础之上；第三，码头建设所需的砂石料获取难度低，且造价低廉，具有良好的经济性优势。但，由于重力式码头的构成相对比较复杂（包括抛石基床、墙身、胸墙、回填区域、以及相关的基础设施在内），导致重力式码头相对于地基基础的作用力力度较大，若地基结构稳固性存在缺陷或相对比较脆弱，则可能因长期高应力的集中作用导致基础出现变形，甚至是坍塌问题，影响重力式码头的正常使用。而以上缺陷的产生多以沉降为表现形式。换句话来说，重力式码头基础出现的沉降问题潜在大量的安全隐患，一旦发现，需要及时采取控制措施，防治危害的加大，并以有效维修措施进行干预，以确保码头的运行安全。

1 工程概况

本工程位于A市内河码头，项目共划分为四个区域进行独立建设。分别定义为A区、B区、C区、D区、其中，A区共规划布置有3个300.0 t等级泊位，B区共该规划布置有2个300.0 t等级泊位，C区共规划布置有2个300.0 t泊位，D区作为该码头预留发展用地。

本码头工程结构形式采用重力式结构，基础以及轨道梁下为桩基结构形式，桩基长度在15.0～17.0 m范围之内。该工程作为A市内河航道建设过程中的重点工程，施工质量的要求较高，且施工工期较紧。前期地质勘查资料显示：该重力式码头工程所建设区域的地层分布情况基本如下，杂填土（土体湿度大，且多呈现出松散状态）粉质粘土（以黄色以及灰黄色为主，具有一定可塑性）淤泥质粉质粘土（以灰色为主，表现为流塑性状态）粉质粘土（以灰黄色以及黄褐色为主，表现为软可塑状态）砂质粘土（以灰黄色以及灰色为主，多表现为中密性）粉质粘土（多表现为青黄色以及青灰色，局部区域表现为软可塑）。

2 基础沉降原因及防治措施分析

根据本工程实际情况来看，在重力式码头的作业过程当中，导致重力式码头出现基础沉降的因素主要包括如下几个方面：（1）重力式码头基床压缩作用力引发基础沉降：由于本工程前期勘察资料显示，重力式码头建设区域的地基基础以粘性土为主，为了确保该基础之上所修筑工造物的地基承载力安全系数能够满足2.0～3.0 的规范要求，因此在施工中对基床厚度进行了合理的调整。结合我国现行《海港工程设计手册》中的相关要求来看，若基床夯实质量无法得到保障，则以设计断面压力为前提，会导致基床压缩沉降量比较明显。由于调整后的重力式码头基床厚度达到8.0 m，因而可计算得出机床压缩沉降量在1.2 m左右；（2）压缩层性状表现引发基础沉降：通过对本工程施工区域的岩土地质勘察资料分析可知，在-23.5 m深度以下，土层主要构成为粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土。上述土体均具有明显的可压缩性特征。勘察数据显示：此区域内的土体压缩模量取值在5.0～8.0 MPa范围之内，压缩性属于中等水平，由此形成的价高的附加应力会在一定程度上导致整个重力式码头的基础沉降问题更加严重；（3）本重力式码头工程施工区域所在地层的既有标高在0～﹣1.0 m范围之内，后吹填至4.5 m高度，因此，基层土层所对应的附加应力设计参数应当将原地面起算状态下的自重压力作为重点考虑因素。因此在本工程对原地面标高进行计算的过程当中存在明显的问题，可能引发地基基础附加应力的增大，无法对土层沉降进行积极控制。

综合导致重力式码头出现基础沉降现象原因的分析，笔者认为，在重力式码头的施工运行全过程当中，可通过如下方式，起到防治重力式码头基础沉降的作用：（1）严格参照本工程的设计要求，对基槽淤泥层进行彻底挖除，同时将后方石堤堤脚区域残留的淤泥进行挖除，对水下抛砂过程中的回淤浮泥进行反复清除；（2）针对本工程扩大的后，厚度为8.0 m基床进行夯实处理。为了避免在夯实过程当中，因承台桩基基础受影响而出现的沉降问题，通过重锤低能量夯击方式。夯实前需要模拟进行试夯实验，通过此方式确定夯击的能量为60.0 kJ/m?，按照三层抛填方式对基床进行夯实处理；（3）施工过程当中对基床顶标高预留30.0 cm沉降量，在胸墙予以沉箱安装完成后，预留15.0 cm顶高程沉降量；（4）由于在本工程接岸结构中存在一定程度上的位移，为确保整个重力式码头的安全，通过增加码头渡板搭接长度的方式加以维修，使用过程中持续对码头沉降情况进行监测，以便能够及时发现并处理问题。

3 沉降监测分析

由于重力式码头出现基础沉降的可能性较大，因此要求施工单位特别重视对重力式码头基础沉降情况的动态监测工作。本工程中所应用的沉降监测仪器为S3型水准仪，以闭合水准线方法进行观察，对高程点进行平差处理。共设置沉降监测点4个，分别位于重力式码头基础的四个角点位置。对应的沉降监测数据示意图如下图所示（见图1）。结合图1可知：在上述措施实施后，重力式码头基础沉降方面的问题得到了有效的控制与缓解，基础沉降数值相对稳定，基床夯实后未产生进一步沉降，说明上述防治措施取得了良好的效果。

4 结束语

重力式码头以其在运行性能、在成本造价方面的突出优势而得到了广泛的应用，可以说已成为当前最为常见的港工构筑物。重力式码头可以通过对码头自身以及其附属基础设施重力的应用，对码头建筑物的土压力进行有效对抗，其根本目的在于避免码头出现滑移，乃至倾覆方面的质量问题。为此，在施工及后期使用全过程中，对码头基础沉降情况进行动态化监测，根据监测结果分析沉降情况，采取针对性的措施，做好以上工作是确保重力式码头得以持续安全运行的关键所在。本文即围绕上述问题展开分析与探讨，值得引起同行人员关注。

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