重力式码头变形影响因素与检测试验实例研究

林世聪

[摘要]本文研究以近几年施工工程经验为基础，对重力式码头变形检测和其他多种技术模式可行性进行分析，同时对实践过程中暴露的问题分析研究，在分析的基础上提出了针对性建议，并且解析不同检测方法的优越性和存在的问题，为以后的重力式码头变形观测以及另外一些工程变形观测的实施奠定基础。

[关键词]重力式码头；变形检测；试验 文章编号：2095—4085（2017）04—0035—02

1工程概况及水文地质条件

该重力式码头处于某市河段最宽水面处的一内河港口，港口总建设占地面积为5880 mu，其中操作一期的工程占地总面积为846 mu。操作一期工程中有：南港池和北港池，是2个设置为374 m×90 m的工程水域港池；23个新建的500吨级的泊位，拥有581万吨年吞吐力的相对应的陆地区域配套基本设施。该港口码头货区场地的一些建设如下：码头使用的桩是PHC管桩，其桩的基础规格为：直径0.6m，长20 m；地面的标准高度是4.10 m，胸墙的直径设计是50 mm；材料是混凝土；排水管之间的距离是1500 mm；挡土墙为5.54 m的最高水位设计和2.4m的最低水位设计，其挡土墙底部是-10 m标准高度的混凝土底板以及长度2.6 m的钢护舷在港池旁边的设施。对完成施工的道路基地进行回填，并且使用分层碾压的方式进行道路回填，使用土工布包扎和碎石倒滤层使地面回填后的标准高度达到5.6m。对其地质进行勘探检测，该结果表明：场地的地形平坦，其在从下到上的施工过程中相关的重要土层结构是：①层粉质黏土；②层淤泥质和黏土；③层回填道渣。

2重力式码头变形影响因素分析

2.1各种荷载作用的影响

在工程实施和操作过程中，能作用于码头的荷载有可变荷载、偶然荷载及永久荷载。其中依次举例：冰荷载、波浪的力、施工荷载、船舶荷载、流动性荷载、码头面可变作用产生的压力、堆货荷载等为可变荷载；地震作用等是偶然荷载；剩余水压力、固定机械设备自重力、墙后填料产生的土压力及建筑物自重力等是永久荷载。码头在经营时间中，荷载（如起重机械荷载、堆货荷载等）多出的值，会造成码头垂直上力的推力，使码头结构产生了程度不一的变化，甚至形成了一种变形状态，进而使码头安全问题发生改变。

2.2地质水文情况的影响

地基土质的优劣是码头形变的主要原因。较差的地基土壤，在各种荷载以及自身重量的条件下，则会导致码头质量压缩变量大，使其变形。除此之外，压缩模量、基地应力以及土体的应力都会受到地下水位变化的影响，从而改变码头结构。

2.3施工条件及施工质量的影响

码头的胸墙、挡土墙以及基础部分发生形变的原因，大多数都是因为在工程实施过程中存在以下问题：工程实施条件不完善、过程不合理、槽挖开部分深度超出部分过大、基槽开挖所需的土质要求不合格、码头沉降位移的观察测量不够及时、墙后回填顺序不当、倒滤层级配不良、基床块石规格控制不严等问题。

3重力式码头变形检测分析

3.1检测方案

現场监测某内河港口重力式码头的两个重要方面，包括地表位移监测以及深层土体位移监测。其中，垂直位移监测与水平位移监测又同属于地表位移监测的范围内。

（1）深层土体位移监测。对土壤水平位移方面的观测是对深处土体唯一检测的重要方式。首先是打孔和铺设柔性测斜管在需要测量的地方，然后再运用测斜管和仪器对深处土体进行检测。

（2）挡土墙水平位移监测。GPS系统跟随时代进步，大大提高了软件性能。该技术的水平测量精度不仅能达到毫米级，而且也能到达亚毫米级；高程测量的精度达到厘米级也不是问题，这项技术的精度已经达到常规重力式码头水平位移监测的需求。

（3）挡土墙垂直位移监测。即使GPS技术有很多优点，但是在工程地形的测量和日常生活中，该项技术只能测出大地高度，不能满足其使用要求。

3.2码头沉降检测方式

（1）基准网安置。在整个工程的监测过程中最主要的控制点是水准基准点。水准点摆放点能够与水平监测网点摆放点和选埋相互应用，埋放的地点要着重注意施工便捷、牢固稳定，并且采用2～3个为一组的构点方式。在码头形态改变因素范围之外的摆放点中，车辆过往为无，以便长期保留，且位置相对比较隐蔽，其埋放水准点的深浅程度大约为1mm。然后依据相关标准开展测量和水准点的基础位置，对观测点的沉降程度进行观测。

（2）沉降点安置。重力式码头的沉降点要尽量和水平位移的观测点设置整理在一起，并且要设置在既易观察的地方又可以观测码头变形特点的地方。例如在基桩顶部安置的联结各桩顶的钢筋混凝土平台、吊装机械台、重力式码头与岸上连接的地方、每个转折上的角等，所以2个沉降点的距离大多维持在20m～30m。

（3）基准网以及沉降点测量。测量上使用的设备要进行固定，依靠的测量基点，沉降观察点，基准点保持不变；保证前后测量的周围环境条件没有太大差异，测量人员也不能更换；测量路线、步骤和方式要保持一致，保证测量的准确性，减小误差。

3.3码头水平位移检测

3.3.1测量方式的选用

相比沉降，水平上的检测要更加困难和复杂。其中第一和第二等的检测更是要严格按照对中基座用以进行更加精确的估值，选用哪类检测措施要以检测标准以及具体情况为依据来确定。在提高准确性的同时尽可能采取更加有效地方式来提高效率。

3.3.2检测方式的比较

（1）视准线法。将两个强制对中基座测点设置在重力式码头的变形影响范围之外，由此出现一条视准线。在相同间隔时间内测量这些设置在视准线上的水平位移测点的偏差距离，然后将每个测量点在不同时间测量数据的偏离值做差，这个差就是水平位移值。视准线法受天气因素的影响比较大，还有大气折光也会使其观测条件受到特别大的影响，这就大大降低了测量的准确度，但是视准线法对测量现场的条件没有特殊要求，测量也是简单灵活的，这些都是视准线法的优点。

（2）引用张线法和支距法。将一条经过测量的的直线安置到码头后的三角网中。在设置基点端点的地方依据需要将基线的两侧延长后连接到码头相应的位置上，再设立两个基点方便日后检测。将观察点设置在位移形变到基线的垂线垂点上，按期检测相应和位移观察点的距离，也就是支距。要运用钢尺来测量重力式码头的位移距离。整个测量过程中的测量分别是设备没有精确对中和设备没有精確校准的误差，然后根据数据计算测量精度，所以，在选用激光测距仪器测量位移时测点一定要运用强制对中基座。这一方式更加方便和快捷，但对测量的对象如果要使用更加高精度的设备，那么测点就要强制对中。引张线的方法在重力式码头后方连接一条线，即引张线。引张线法也是支距法的第二种方式。将辅助墩安置在重力式码头后方的两边，借助其拉力将引张线自由垂钓，让其投射一条线于水平面上，这条线就是标准线了。由于环境对引张线法的干扰比较大，所以这种方式对环境因素有比较严格的要求，在测量环境合格的情况下引张线法的确是一种有效果的测量方法。

（3）前方交会法。根据前方交会法选用相对精确的装备测量仪器对位移进行测量，前方交会法需选用装备高精度测量仪器和设备，而且观测点要安置强制对中基座，不过这个方案的测量不可以长时间测量外部环境的各种原因，也对该方案的测量影响程度比较大，对测量的准确度、精确性有一定的影响。其也具备测量工作灵活便捷，测量环境要求低等优点，而位移观察点和基点共同形成合格的图形最为重要。

（4）全球定位系统（GPS）测量。基准点和测量点这两个部分都包含在全球定位系统测量数据收集中，测量基准点需要选取2～3个，主要是为了增加测量的准确性与真实性。最大力度使安置在码头两边的基准点距离离测点300 m以上，以此使基准点稳固并达到全球定位系统测量的标准。GPS数量要大于四部，并且每次测量2～3个测量点。其次就是定位的相关数据和对数据的分析也需要运用GPS系统检测，运用平差法计算测量数据，算出每一个测点甲维坐标，采用重复观测来测量重力式码头的变形状况。

全球定位系统测量具备精确性，注意重力式码头离岸边距离的控制，这样的方式可以对重力式码头进行不维测量，而且这个系统对天气变化没有太大的影响，任何天气条件都适宜测量。其次需要注意的是，垂直面的准确度大于1.5 mm，测点相对基准点和精度在水平面之内要大于1.0 mm。

4结语

码头周边环境不同以及码头结构上的不同导致了重力式码头测量方法的不同，我们不仅要保证测量的精确度，而且要结合具体情况采取适合的测量方案，以更好保证重力式码头在施工过程中的安全。另外，码头建设作业的细节处理也要引起重视，如此一来就可以降低码头出现变形的几率。