大型重力式沉箱碼頭施工過程的問題與質(zhì)量控制

1、大型重力式沉箱碼頭施工過程的問題與質(zhì)量控制廖宏志 彭賽琴(中交四航局第二工程有限公司廣東廣州510300)摘要：如何控制好重力式碼頭施工過程中的質(zhì)量，木文結(jié)合惠州港荃灣港區(qū) 重力式沉箱碼頭施工的實(shí)例與木人多年的施工質(zhì)量控制經(jīng)驗(yàn)，論述了重力式沉箱 碼頭在施工過程中常見的問題，并提出了相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，為今后類似的施 工積累資料。關(guān)鍵詞：重力式沉箱碼頭 施工問題 質(zhì)量控制large gravity caisson construction process and quality controlliao hongzhi peng saiqin(the second engineering comp

2、any of cccc fourth guangdong guangzhou 510300) abstract: how to control gravity wharf construction process quality, combining with the port of huizhou hong kong tsuen wan gravity caisson wharf construction examples and the construction quality control experienee of gravity caisson, discusses comm on

3、 problems in con structio n process, and proposes the corresp on ding quality control measures, for ref ere nee to similar construction accumulate data.key words: gravity caisson construction quality control刖g惠州港荃灣港區(qū)建設(shè)海域地質(zhì)條件較好，表層為流泥淤泥，底層為中 風(fēng)化晶屑凝灰?guī)r巖，強(qiáng)度高，可作良好的地基持力層。此區(qū)域適宜建設(shè)重力式沉 箱碼頭，重力式碼頭整體結(jié)構(gòu)好、堅(jiān)固耐久，可承受較

4、大的地面荷載，施工簡單、 造價(jià)低。1、重力式沉箱碼頭施工中常見的質(zhì)量問題近年來，由于水運(yùn)市場船舶向大型化發(fā)展的需求，重力式碼頭建設(shè)向大 型、深水化發(fā)展的速度越來越快，且建設(shè)工期要求緊迫，隨之而來的是在施工中 出現(xiàn)了若干過去表現(xiàn)不明顯，而現(xiàn)在表現(xiàn)非常明顯的質(zhì)量問題，施工中常見的質(zhì) 量問題主要表現(xiàn)及典型特征有以下幾種：(1) 沉箱分層澆筑接縫處滲水，沉箱鋼筋易腐蝕，并影響沉箱出運(yùn)的 浮游穩(wěn)定性。(2) 基槽開挖完成后，冋淤速率過快，冋淤沉積物厚度超出規(guī)范和標(biāo) 準(zhǔn)的規(guī)定。(3) 基床拋石、夯實(shí)完成后的標(biāo)高與設(shè)計(jì)相差較大；冋淤沉積物重度 太大，導(dǎo)致潛水員無法作業(yè)，不能進(jìn)行基床整平。(4) 基床整平補(bǔ)拋

5、厚度過大，沉箱安裝后沉降超出預(yù)留沉降量，同時(shí) 容易產(chǎn)生滑移。(5) 后方棱體拋填過快或程序不當(dāng)，施工期間碼頭墻身向海側(cè)傾斜過 大或產(chǎn)生滑移。(6) 碼頭胸墻沉降位移不均勻，相鄰段胸墻頂面高差過大，混凝土出 現(xiàn)“錯(cuò)牙”或局部岀現(xiàn)裂縫。(7) 軌道位移與沉降，導(dǎo)致前后軌道的軌距偏差超出設(shè)備使用要求。2、施工工序的質(zhì)量控制措施沉箱碼頭在施工過程中主要工序有：沉箱預(yù)制基槽開挖基床拋石、夯實(shí)及整平 沉箱安放后方棱體拋填澆筑胸墻及上 部結(jié)構(gòu)等。為確保碼頭施工質(zhì)量，每道工序必須把好質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格執(zhí)行驗(yàn)收程序。 如圖1：沉箱碼頭結(jié)構(gòu)示意圖。圖1沉箱碼頭結(jié)構(gòu)示意圖2.1沉箱預(yù)制2.2.1惠州港荃灣港區(qū)主要沉箱尺寸

6、：長×寬(帶趾)×高=19.18×13×17.2m，單件重2058.lt,體積大、預(yù)制難度高，必須配 置豐富經(jīng)驗(yàn)的人員和具備有大規(guī)模預(yù)制的場地。2.2.2優(yōu)選所用的鋼筋、碎石、沙子、水泥等材料，并配置最佳配合比。2.2.3沉箱采用分層預(yù)制，在全面展開施工前實(shí)施典型施工，通過典型 施工取得經(jīng)驗(yàn)，有效治理混凝土通病。分層接縫處理尤其重要，宜采用“混凝土 初凝前，在其表面均勻噴灑緩凝劑，待混凝土終凝達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，用高壓水沖 毛”的方法，這樣既可以達(dá)到將接茬面的水泥乳化層全部清除，直至表面的碎石 微露（碎石露出1/3高度

7、），又不會沖散混凝土。在澆筑上一層混凝土前，提前 用淡水將i口混凝土接茬面充分濕潤，做到“飽和面干”，使新i口混凝土易結(jié)合。2.2基槽開挖2.2.1質(zhì)量控制2.2.1.1基槽是碼頭結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，開挖的質(zhì)量好壞直接關(guān)系到碼頭的穩(wěn) 定性和耐久性，因此，一定要按設(shè)計(jì)要求挖到一定的深度和寬度，基槽開挖深度 和面積較大時(shí)宜分層分條開挖，分層厚度根據(jù)土質(zhì)和開挖方式確定。2.2.1.2基槽挖至設(shè)計(jì)深度吋，必須對土質(zhì)進(jìn)行核對，發(fā)現(xiàn)土質(zhì)與設(shè)計(jì)要求不符 吋，及吋報(bào)告設(shè)計(jì)、業(yè)主研究解決。2.2.1.4利用gps全程控制挖泥施工，定期進(jìn)行儀器校對，確保開挖位 置的準(zhǔn)確。2.2.1.5基槽邊坡控制基槽邊坡的坡比直接影響基

8、槽形成斷面和基床拋石斷面以及棱體冋填 后其邊坡穩(wěn)定性。因此，邊坡開挖按設(shè)計(jì)坡度及“下超上欠，超欠平衡”的原則 進(jìn)行臺階式開挖，惠州港荃灣港區(qū)根據(jù)土質(zhì)情況坡比為4 2.5,棱體拋填后邊坡 穩(wěn)定性好。2.2.1.6基槽回淤控制重力式碼頭基槽冋淤是施工過程中常見的問題，按照設(shè)計(jì)的要求，基槽 標(biāo)高底于港池標(biāo)高，港池淤泥極容易冋流至基槽內(nèi)。因此，在整體施工策劃的時(shí) 候應(yīng)考慮港池和基槽平行施工。如現(xiàn)場未能安排平行施工，則在基槽開挖的時(shí)候 必須控制好與港池間的邊坡，并防止基槽外圍的淤泥擾動(dòng)。在每段基槽開挖后應(yīng) 及時(shí)組織驗(yàn)收和拋填，避免產(chǎn)生過快的冋淤影響基床拋石。2.2.2施工過程中嚴(yán)格按照檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，每5

9、10m-個(gè)斷面，每米 一個(gè)測點(diǎn)，ii不少于三個(gè)斷面；巖石基礎(chǔ)一般平均超深不大于0.5m,平均超寬 不大于lm,非巖石基礎(chǔ)根據(jù)土質(zhì)和斗容量有規(guī)定不同的超深超寬值，這就要求 根據(jù)水深和土質(zhì)選擇合適的挖泥船。鏈斗式挖泥船施工準(zhǔn)確性高，超深超寬易控 制，適合開挖基槽。2.3基床拋石2.3.1質(zhì)量控制2.3.1.1拋石材料應(yīng)選用規(guī)格為10100kg,未風(fēng)化、不成片狀和無嚴(yán)重 裂紋的堅(jiān)便巖石，飽水強(qiáng)度對于夯實(shí)基床不低于50mpao基床塊石規(guī)格控制不嚴(yán), 級配不均勻，局部孔隙率大，造成使基床壓縮不均勻。2.3.1.2拋石前應(yīng)檢查基槽尺寸有無變動(dòng)，如有顯著變動(dòng)應(yīng)進(jìn)行處理。 當(dāng)基槽底冋淤沉積物含水率小于150%

10、或重度大于12.6kn/m3且厚度大于300mm 吋，應(yīng)清除。2.3.1.3在拋填的過程也應(yīng)經(jīng)常檢查基床是否有冋淤，在拋石過程中常 常會遇到在狹小的區(qū)域進(jìn)行交叉作業(yè)帶來嚴(yán)重的冋淤。例如：在基床拋石的同時(shí) 港池、冋旋水域疏浚和后續(xù)的基槽開挖也在施工，使整個(gè)水域?qū)绗F(xiàn)大量淤泥，影 響基床的質(zhì)量。因此，在冋淤嚴(yán)重的港區(qū)應(yīng)配置專門的清淤船機(jī)或設(shè)備，如發(fā)現(xiàn) 冋淤厚度超出規(guī)范規(guī)定值應(yīng)停止拋填，立即進(jìn)行清淤。23.1.4基床頂寬不得小于設(shè)計(jì)寬度。2.3.1.5對于基床厚的拋石，應(yīng)合理分層，上下層接觸面不應(yīng)有冋淤沉 積物。23.1.6基床拋石應(yīng)實(shí)施典型施工，因?yàn)樵趻伿^程中需考慮水流、風(fēng)、 波浪及水位對拋石位置

11、的影響，通過典型施工取得施工參數(shù)，以便指導(dǎo)后續(xù)的施 工。拋石應(yīng)勤測水深，夯實(shí)處理的基床拋石應(yīng)預(yù)留夯沉量，其數(shù)值可根據(jù)試夯資 料或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定，避免拋石過高或過低影響后續(xù)的施工。2.4基床夯實(shí)基床夯實(shí)是為避免或減少基床受上部荷載后發(fā)生不均勻沉降而影響建 筑物的安全，一般有錘夯法和爆夯法兩種。2.4.1質(zhì)量控制2.4.1.1錘夯夯錘的重量、落距和夯實(shí)沖擊能必須符合規(guī)范規(guī)定，每夯的 沖擊能不小于120kj/m2o2.4.1.2夯實(shí)前應(yīng)對拋石基床頂面進(jìn)行適當(dāng)整平，局部高差應(yīng)不大于 300mm。2.4.1.3對于分層分段錘夯的基床，每層厚度應(yīng)基本相同，其夯實(shí)后的 厚度一般不宜大于2m,分段夯實(shí)的搭界長度

12、不應(yīng)小于2mo2.4.1.4夯實(shí)后基床頂部補(bǔ)拋塊石的面積大于1/3構(gòu)件底面積或連續(xù)面 積大于30m2,且厚度普遍大于0.5m時(shí)，應(yīng)作補(bǔ)夯處理。2.4.1.5夯實(shí)的方法和遍數(shù)應(yīng)滿足試夯所確定的施工參數(shù)，其夯沉量應(yīng) 滿足規(guī)范要求。2.5基床整平基床整平是為了使基床能夠均勻地承受上部荷載的壓力，必須進(jìn)行基床 頂面的整平工作。2.5.1質(zhì)量要求2.5.1.1基床整平可分為粗平、細(xì)平及極細(xì)平。大型構(gòu)件底面積大于等 于30 m2,其基床可不進(jìn)行極細(xì)平。2.5.1.2在粗平和細(xì)平施工前必須進(jìn)行探摸是否有回淤，如有回淤必須 進(jìn)行清淤，否則會產(chǎn)生沉箱滑移。2.5.1.3基床整平吋，對塊石間不平整部分，宜用規(guī)格為

13、815cm的二 片石填充，對二片石不平整部分，宜用碎石填充，特別需要注意的是碎石層厚度 不宜大于50mm。填充厚度過大將會使沉箱安裝后產(chǎn)生過大沉降和位移。所以, 基床拋石的標(biāo)高控制非常重要。2.5.1.4基床雖進(jìn)行了夯實(shí)，但沉箱安裝并回填后產(chǎn)生的荷載大，承重 后還有一定的沉降量，這要根據(jù)地質(zhì)條件、施工情況、施工質(zhì)量等因素確定，根 據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，一般可預(yù)留沉降量為5 emo2.5.1.5基床頂面預(yù)留倒坡，倒坡的大小應(yīng)根據(jù)土基性質(zhì)、基床厚度、 基底應(yīng)力分布及荷載等因素確定，一般可采用0.5%1.5%o2.5.2基床的幾何尺寸和平整度直接影響沉箱安放的精度和質(zhì)量。基床 的外形尺寸要滿足設(shè)計(jì)要求，

14、其平整度要控制在±5cm之間。驗(yàn)收吋測 量精度、測量點(diǎn)密度要高，一般每2m 個(gè)斷面，每2m 個(gè)測點(diǎn)，測量吋采 用gps或經(jīng)緯儀定位，用水準(zhǔn)儀、水深側(cè)桿測量鋼軌內(nèi)側(cè)lm和中心處。2.6沉箱安放2.6.1沉箱安放前，要逐個(gè)檢查沉箱的外觀和內(nèi)在質(zhì)量和沉箱的規(guī)格、 型號及編號。容易忽視的是進(jìn)水閥門的檢查，閥門經(jīng)常會失靈或漏水，將會影響 沉箱的浮游穩(wěn)定和安裝的質(zhì)量。2.6.2沉箱就位順序按施工圖要求進(jìn)行。相鄰兩個(gè)沉箱的高差和間縫控 制越小越好，臨吋面錯(cuò)臺控制在5cm范圍內(nèi)。2.6.3沉箱安放經(jīng)歷12個(gè)低潮后，復(fù)測其位置，確認(rèn)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后, 及時(shí)進(jìn)行箱內(nèi)拋填。2.6.4沉箱安放后應(yīng)

15、盡快組織箱內(nèi)拋填，避免受風(fēng)浪作用發(fā)生位移。沉 箱內(nèi)拋填料應(yīng)滿足設(shè)計(jì)的要求，拋填吋要注意沉箱每個(gè)倉格進(jìn)度的均勻性，拋填 料的高差應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。2.6.5沉箱拋填過程中要緊密關(guān)注沉箱的沉降位移情況。如有異常變化 立即停止拋填并采取有效的措施。2.7后方棱體拋填2.7.1待沉箱沉降基本穩(wěn)定后進(jìn)行拋填。2.7.2后方棱體的主要是減輕土壓力對碼頭的作用，所以要選用摩擦角 大的塊石。2.7.3拋填前應(yīng)檢查基床和岸坡是否有淤枳或塌坡。2.7.4拋填一定要根據(jù)沉降位移觀測數(shù)據(jù)來組織施工，拋填程序不當(dāng)、 拋填速率過快，導(dǎo)致碼頭墻身向海側(cè)傾斜過大或產(chǎn)生滑移。2.8碼頭胸墻及上部結(jié)構(gòu)重力式碼頭的上部結(jié)構(gòu)主要有胸墻

16、、軌道梁、電纜溝、排水溝、系船柱 等設(shè)施。上部結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量尤為重要，不僅僅體現(xiàn)在實(shí)體質(zhì)量好，而且觀感質(zhì) 量也要好。本文以惠州港荃灣港區(qū)胸墻施工為案例。2.8.1胸墻澆筑待沉箱和后方棱體沉降基本穩(wěn)定后施工。否則胸墻施工 后，致使相鄰段胸墻頂面高差過大，混凝土出現(xiàn)“錯(cuò)牙”。2.8.2胸墻混凝土澆筑屬于大體枳混凝土施工，應(yīng)采取有效的防裂措施:2.8.2.1結(jié)合工程特點(diǎn)，合理確定胸墻分段長度。根據(jù)重力式碼頭設(shè) 計(jì)與施工規(guī)范(jts 167-2-2009) “當(dāng)墻身構(gòu)件單塊長度較大吋，胸墻宜增設(shè)變 形縫，分段長度不宜大于15m"的規(guī)定，本工程單件沉箱長19.18m,沉箱對澆 筑在其上部的胸墻

17、約束較大，每件沉箱分兩段胸墻澆筑，胸墻分段長度為9.61m (包括沉箱間的間縫)。2.s.2.2合理確定胸墻施工的分層高度。本工程胸墻高度為3m,采用水 平分層的施工方法，分三層澆筑：第一層澆筑至標(biāo)高+1.80m,第二層澆筑至標(biāo)高 +3.40m,第三層澆筑至頂面。如圖2：碼頭胸墻分層示意圖。圖2碼頭胸墻分層示意圖2.8.23加強(qiáng)原材料質(zhì)量控制選用低水化熱水泥；澆筑混凝土?xí)r優(yōu)先選用緩凝型減水劑，延長水化時(shí) 間有效地降低混凝土的溫升峰值，減小混凝土內(nèi)外溫差；使用級配良好的骨料, 符合級配要求的才給予使用，細(xì)骨料中含泥量不得超過3%,粗骨料含泥量不得 超過1%o2.8.2.4加強(qiáng)施工過程質(zhì)量控制2.

18、8.2.4.1混凝土澆筑過程中及吋清除混凝土泌出的水分和表面多余的 浮漿，并對混凝土拌制進(jìn)行分層減水。2.8.2a2控制拌和用骨料的溫度，夏天在骨料堆放場地搭遮陽棚，或采 取其他防曬降溫措施，混凝土澆筑盡量選擇氣溫較低時(shí)澆筑。2.8.2.43加強(qiáng)的早期養(yǎng)護(hù)，及吋用土工布或麻袋淋水覆蓋，潮濕養(yǎng)護(hù)不 少于10天。溫度高、風(fēng)大的環(huán)境要適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)吋間，并做好覆蓋防風(fēng)。2.8.2a4為降低胸墻面層的收縮裂縫，增強(qiáng)混凝土的耐久性，現(xiàn)澆胸墻 面層混凝土摻入適量的聚乙烯醇纖維和高性能海港混凝土抗蝕增強(qiáng)劑cpa；面層 鋪設(shè)一層鋼筋網(wǎng)片，平行碼頭方向φ650mm,垂直碼頭方向φ680mrn。2.8.3預(yù)留沉降量碼頭面的沉降量預(yù)留根據(jù)胸墻第一、二層胸墻澆筑后的沉降量確定，本 工程碼頭面預(yù)留6 cm的沉降量。軌道梁基礎(chǔ)為樁基基礎(chǔ)，沉降量小，預(yù)留3 cm 的沉降量。2.8.4預(yù)埋件與軌距的控制目前，大部分工程工期緊迫，碼頭胸墻與后方基礎(chǔ)強(qiáng)夯、打樁和回填碾 壓等分項(xiàng)平