关于福州港三都澳港区漳湾作业区10#泊位工程码头抛石基床夯实的分析

■胡 杰

（福建省港航勘察设计研究院，福州 350002）

1 工程概况

本工程地处三都澳西北部、宁德市区东北方向约15km处。项目建设规模：新建4万吨级通用泊位1个（水工结构按照靠泊5万吨级散货船设计，并预留滚装功能）及相应的配套设施，设计年吞吐量145万吨。

2 工程方案

2.1 码头结构平面布置

本工程水工结构为重力式结构，满堂式布置，泊位长度234m，其中，重力式结构段长度200m，码头东侧端部布置一个系缆墩，尺度10m×10m，系缆墩与码头主体通过一座钢便桥连接。前方作业带宽度取30m，停泊水域设计底高程-13.7m（理基，下同），码头面高程取9.1m。

2.2 码头结构

码头结构采用沉箱结构，持力层为卵石或中风化花岗岩。基床（厚 4m，-13.7～-17.7m）抛石及基床下（厚 1.7～11.3m）的换填块石为10～100kg块石，基床顶面高程-13.7m。抛石基床采用分层锤夯密实。基床上安放钢筋砼沉箱，标准沉箱长×宽×高=16.05m×12.50m×16.70m，单个沉箱重量约为1750吨，沉箱上现浇C30砼胸墙，胸墙嵌入沉箱400mm，胸墙高6.5m，其顶高程为9.1m。沉箱采用平接，沉箱垂直缝宽为70～80mm，沉箱后侧回填抛石棱体（10～100kg）。抛石棱体后方设置二片石垫层、碎石倒滤层和一层土工布，土工布后方回填陆域回填料。码头断面结构见图1。

图1 码头结构断面图

3 基床夯实施工工艺

码头抛石基床的密实方法，国内外工程界采用的有：重锤夯实法、爆破密实法（简称爆夯法）、预压法和自行沉实法，其中重锤夯实法和爆夯法是最常用的两种方法。重锤夯实法施工的优点在于施工机动灵活，对周边建筑物产生的地震效应影响小，施工干扰小；缺点在于施工成本高、施工速度慢。爆夯法施工优点在于施工成本低，施工速度快；缺点在于对周边环境（建筑物等）产生的地震效应明显，施工受周边环境的制约。为减少基床密实施工对工程区域周边水产养殖的影响和确保相邻已建9号泊位的安全，本工程采用重锤夯实法，为确定夯实参数的合理性，确保抛石基础夯实施工的质量，选取K0+90～K0+100作为实验段进行试夯。

3.1 重锤夯实机理

水下抛石基床由大小不规则的抛石块体组成，抛石块体具有离散体特征，不同抛石粒径和级配组成导致抛石基床具有不同的密实程度。水下基床重锤夯实时，由船上的起重机械将特制的夯锤提升到一定高度后，自由下落，势能转化为夯击能，重复夯击抛石基床表面。抛石基床在反复夯击能的作用下，抛石块体发生移位相互咬合更加紧密，空隙逐渐减小，最终使抛石基床密实度得到提高，从而消除或减少其在上部荷载作用下的压缩沉降。

3.2 锤夯参数

根据规范规定，基床锤夯时“每层厚度宜基本相等，每层夯实后的厚度不宜大于2m”。对于该工程中达5.7m～15.3m（含基床及基床下地换填）厚的抛石而言，如果按照规范推荐的2m/层的分层锤夯工艺，夯实面积大，工程造价高，同时也限制了施工速度。

重力式码头重锤夯实基床分层厚度、夯击能量与夯沉量之间的关系一般通过现场试夯确定，为了提高重锤夯实法的有效加固深度，必须增大夯击能，通过增大夯锤重量或提高夯锤落距的方式均可达到增大夯击能的目的，然而通过提高夯锤落距的方式会造成夯击能的较大损失，是不经济的。目前国内类似的项目较多，如厦门港嵩屿港区二期岸壁工程，厚度从14m～17m不等，基床夯实分层厚度为4m/层，所用夯锤的重量设计为15t，锤落距为4m，在不计水阻力、浮力影响的情况下单位面积夯击能达到了339kj/m2，锤夯段的平均夯沉率达到了14.85%。

根据本工程项目抛石基床厚度、施工进度要求、现有资源等情况选择基床抛石分层厚度，试夯段基床抛石分层厚度为3m。锤夯参数见表1。

表1 锤夯参数表

3.3 锤夯方法

夯实船由GPS定位系统进行平面位置控制，通过对定位船平面位置的控制进行对水下夯锤的控制。基床夯实按3遍10夯次要求进行施工，采用相邻压半夯的夯实方法。

4 锤夯总结

4.1 夯沉率检测

对试验段夯后进行水深测量（测深仪器法），根据测量结果采用平均标高法进行夯沉率计算，结果见表2。

表2 平均沉降量及夯沉率

根据统计资料，累计平均夯沉率约为15%，潜水员对试夯段基床夯实情况进行水下探摸，反映基床夯实效果良好，基床表面块石密实，无块石破碎严重现象。

4.2 复夯验收

验收方法：在夯锤的主钢丝绳上做好刻度，将夯锤缓慢放在基床上，拉紧钢丝绳，控制并指挥吊机操作手使夯锤、钢丝绳垂直，观测并记录读数（夯前读数），在原位复打一夯次，按照相同办法观测并记录读数（夯后读数），两次读数差值（夯前读数-夯后读数）即为复打一次夯的沉降量。根据复夯数据统计，复夯平均沉降量为26mm，满足规范要求。

5 结语

本文通过分析码头沉箱抛石基床试夯段分层厚度、夯锤重量、落距、锤夯遍数等参数，结合夯沉量、复夯验收资料，论证试夯参数的合理性。经分析，抛石基床分层累计平均夯沉率约15%，达到爆夯水平，复夯平均沉降量为26mm，满足规范要求，试夯各技术参数可用于后续抛石基床分层锤夯施工。

[1]JTS 165-2013,海港总体设计规范.

[2]JTS 167-2-2009,重力式码头设计与施工规范.

[3]JTS 144-1-2010,港口工程荷载规范.

[4]福州港三都澳港区漳湾作业区10号泊位工程施工图设计.