大圆筒重力式码头防漏砂结构探讨

王成福，李敬达，毛海峰

（1.中交武汉港湾工程设计研究院有限公司，海工结构新材料及维护加固技术湖北省重点实验室，湖北 武汉 430040；2.中交四航局第三工程有限公司，广东 湛江 524009）

0 引言

近年来防城港码头泊位主要选用大直径薄壁圆筒结构形式的重力式码头。薄壁圆筒结构受力良好，同时圆筒底部带有前趾和后趾，圆筒直径大，结构稳定性好，可以采用回填中粗砂代替抛石棱体，大大减少了减压棱体的工程量[1-2]。而在选用中粗砂作为回填材料时，码头的防漏砂问题显得尤为重要。一旦漏砂得不到有效控制，将影响整个码头的质量，给码头的使用和安全稳定带来隐患[3]。

1 防漏砂结构的设计及现状调查

1.1 防漏砂结构的设计

JTS 167-2—2009《重力式码头设计与施工规范》中规定重力式码头必须采取有效措施防止回填材料的流失，而回填级配反滤料（如级配砂卵石或级配碎石）形成倒滤结构是目前最常用的防漏砂结构之一[4]。倒滤措施有下列形式：

1）在墙后抛填棱体面上设置倒滤层

圆筒后方反滤结构主要应用在圆筒底部后趾以及圆筒耳朵后方，能有效防止后方回填砂经过以上部位渗漏。一般做法为：在安装好的圆筒后方抛填减压棱体，后抛理二片石，面上覆盖级配反滤料，如级配砂卵石或级配碎石。

2）在墙身接缝处设置倒滤井或倒滤空腔

圆筒安装后耳朵前、后沿空腔分别抛填大小级配反滤料，接缝处形成前后双倒滤层空腔结构，能有效的控制漏沙。

圆筒耳朵正上方卸荷板接缝处设置倒滤井，对防止码头面漏砂起至关重要作用。

1.2 防城港现有泊位漏砂现状调查

防城港8—17号泊位漏砂情况调查统计表如表1所示。

表1 防城港8—17号泊位漏砂情况调查统计表Table1 Statistics for sand leakage on No.8-No.17 berths on Fangcheng Port

对出现漏砂问题的17段卸荷板面层进一步调查其漏砂部位，统计结果见表2。

表2 漏砂部位调查统计表Table 2 Statisticsfor locationsof sand leakage

2 原因分析

针对存在的漏沙现象，从原材料及工艺方面分析其原因。

1）倒滤料含泥量大、级配不好都会使反滤料慢慢沉降，顶上反滤料厚度不够，造成漏砂。

2）圆筒接缝过大，处理不当使得圆筒耳朵橡胶皮容易掉落，倒滤料漏出后引起漏砂。

3）圆筒耳朵底部回淤严重，泥、砂在底部漏出后倒滤料下降最终引起卸荷板上码头面下沉。

3) 0—2状态转换。能造成该转换的情况有一种：2个通道中任意1个通道发生非共因失效下的FDU，其概率为

4）橡胶皮打开后未及时回填，胶皮被浪打掉、偏位，倒滤料从偏位较大的地方漏出后引起漏砂。

5）排水涵安装接缝过大，砂从排水涵之间及排水涵与圆筒之间接缝漏出。

6）因施工原因，圆筒耳朵顶部易烂裂，耳朵顶与卸荷板连接处接缝过大，处理不当，砂从缝隙中漏出。

7）在后方倒滤层抛填区出现抛填不均匀或欠缺的区域引起漏砂。

3 主要控制措施

3.1 控制材料的质量

1）砂：要求分包队伍寻找合格砂源，实验室经常抽样检验砂源地砂质量情况，每次吹填前要经过现场管理人员验收后方可进行，含泥量大，粒径小的砂严禁吹填。

2）倒滤料：在施工现场布置专门的倒滤料堆场，进场后经检验合格的倒滤料做好标识，注明种类、级配、产地及检验状态，以便施工备用，凡检验不合格的马上清理出场。

3）土工布：购买的土工布必须满足设计要求的技术指标，严禁使用达不到设计要求及无出厂合格证书的土工布。

3.2 耳朵接缝处理

1）一般耳朵接缝：对于缝宽小于5 cm的耳朵接缝，可直接把胶皮打开，然后沿前沿耳朵顶部往下安装4 m混凝土插块挡板既可。胶皮用膨胀螺丝按间距0.5 m钉在圆筒耳朵壁上，每个螺丝在安钉时加5 cm伊5 cm钢板垫片，以避免胶皮在打开前被浪打掉，在胶皮上每隔1 m钻1个小孔，潜水员把胶皮打开后，用铁线穿过预留孔，在耳朵壁两侧各绑1条钢筋拉紧卡住，胶皮打开后及时进行回填，当倒滤料抛填至距顶部4 m时用吊机安装混凝土插块挡板，挡板可通过铁丝绑扎在圆筒顶部预留的钢筋上进行固定。

2）特殊接缝处理：对于缝宽大于5 cm的接缝（总缝宽不超过JTS 257—2008《水运工程质量检验标准》[5]的要求）用混凝土插板从底部安装到顶部处理。首先潜水员通过水下摄像了解整个接缝情况，根据缝宽预制长2 m的混凝土插块挡板，预制时在混凝土块中线预留5个孔，其中1个大孔为吊孔，其它4个孔与胶皮预留孔相对应的布置。安装时先在内壁自底至顶贴1块土工布，然后用吊机安装混凝土插块，潜水员用一组铁线穿过预留孔后在两端各系1条钢筋固定在耳朵壁两侧，插块从底一直安装到顶，在安装过程中控制2块插板之间空隙小于2 cm，安装好后及时回填倒滤料。圆筒接缝处理示意图[6]见图1。

图1 圆筒接缝处理示意图Fig.1 Treatment schematic diagram of jointsbetween cylinders

图2 圆筒耳朵顶部补浇混凝土处理Fig.2 Back pouring concrete on the top of cylinder ears

3.3 耳朵内回淤处理

圆筒耳朵内倒滤层施工滞后、圆筒后方抛填超前施工以及施工工序不当等均会引起耳朵内回淤。进行耳朵内反滤料抛填前先安排测量员、潜水员检查腔内回淤情况，确保回淤抽净后再进行回填。

3.4 排水涵接缝处理

1）箱涵基础抛石时，为保证碎石密实，减少沉降量，严格选用级配较好的碎石，如果时间允许，可考虑自然沉降一段时间后再安装排水涵。

2）箱涵底基础整平后，平整度要符合规范要求，以使箱体安装平整顺直，不错位，不产生错缝。

3）每节间的输送机带要紧贴箱涵边缘，并一端用螺钉固定压平，另一端压平而不压紧，并且预留拉伸空位5 cm。为做到防止卷边和垫空，保证反滤效果，在输送机带外再加一层土工布进行包裹。

4）安好输送机带后要立即进行反滤料抛填，防止风浪冲刷边坡，破坏反滤结构。

5）箱涵与圆筒间接缝待沉降稳定一段时间后应及时封堵密实，并做好后方倒滤层。

3.5 圆筒耳朵顶处理

卸荷板钢筋绑扎前，检查圆筒接缝顶部橡胶皮有无烂裂，混凝土挡板是否下沉，如果有则视情况掏空一部分倒滤料，浇筑混凝土补好。具体做法见图2。

3.6 卸荷板接缝处理

原设计为在卸荷板接缝上现浇钢筋混凝土小盖板，再在上面铺设1层反滤土工布，最后在土工布上堆放级配碎石反滤料。在实际施工中经过监理、业主同意，施工工艺为在接缝处用输送带紧贴接缝处，一端用螺钉固定压平，另一端压平而不压紧，再在上面铺设土工布，最后堆放级配碎石反滤料。由于级配碎石厚度比较厚，施工中应该采取分层夯实以保证反滤料的密实度，同时在吹填砂过程中严禁将砂管头对着反滤料，以防止冲刷倒滤层造成其厚度不够而漏砂。对于圆筒耳朵正上方卸荷板接缝处的倒滤井应作双层反滤处理，其中底部采用二片石回填，上面再采用加厚的级配碎石反滤料，同样要注意保证反滤料的密实度。

3.7 控制后方棱体抛填施工质量

抛填前测量员用测深仪检查后方有无回淤，若回淤严重，则抽干净淤泥后再进行抛填，若有少量回淤，则视情况加抛倒滤料，抛填完成后要严格验收，先用测深水砣初检，初检达标后再用测深仪进行复检，复检合格后才能吹填砂。

3.8 注意施工顺序

施工中应按照正确的施工工艺进行抛填，严格控制各部位倒滤层的抛填顺序。施工顺序应注意以下几点：

圆筒安装完成后，应及时进行圆筒接缝间倒滤料的抛填，防止回淤；

圆筒接缝间倒滤层完成后才能进行圆筒后方倒滤层的施工，避免后方抛填使耳朵内橡胶皮脱落，造成回淤甚至漏砂；

倒滤层必须验收合格后方能进行码头后方及面层等部位回填砂，回填砂施工中应避免对倒滤层的冲刷破坏。

4 结语

采用大圆筒重力式结构作为码头结构形式，在进行中粗砂回填时，圆筒间的防漏砂问题尤为重要。采取上述控制措施后，对防城港已建成泊位使用情况调查可知，倒滤层防漏结构对码头防漏效果明显，且有施工方便、造价低廉等优势。

由于设计及施工工艺的不完善，码头局部漏砂现象依然存在。应坚持预防第一、补救第二的原则，加强倒滤层防漏结构的优化设计。同时，施工中严格控制倒滤层的施工质量，确保码头结构的安全稳定。