港口工程施工中重力式墩码头的应用

翁同和

摘 要：文章以某港口工程为例，主要对重力式墩码头在港口工程施工中出现的墩台压顶方块开裂、面层混凝土开裂、基础沉降等问题进行分析，同时针对这些问题研究了解决措施，以保障港口工程的施工质量。

关键词：港口工程 重力式墩码头 压顶方块

在航运事业中，港口工程发挥着重要作用，能实现对货物的传播停靠以及储存中转。在港口工程中，码头占据着关键性地位，不仅具备停靠大小船舶的功能，还具备卸装各类货物的功能。若码头缺乏良好的稳定性，极易引发各类安全隐患。重力式墩码头具有良好的稳定性，对诸多种类的地质条件均具有较强的适应性。在港口工程施工中，对重力式墩码头进行应用，要解决各类干扰问题，有效保障其应用效果。

1.重力式墩码头概述

重力式墩码头具有坚固耐用的结构和良好的抗冻性，能实现对较大载荷的有效承受，对于集中载荷、码头地面超载以及装卸工艺变化具有较强的适应性，且施工方式简单，耗费的维修费用相对较少。重力式墩码头的组成部分主要包括胸墙、墙身以及抛石基床等。重力式墩码头主要有如下两种结构形式：（1）方块结构。通常对预制混凝土方块或异形体块进行采用。（2）沉箱结构。沉箱结构呈现为巨型钢筋混凝土空角，借助横纵隔墙在箱内隔成若干舱格。通常，在预制场对沉箱进行预制，借助驳船将沉箱拖至施工现场，准确定位后，通过灌水压载法将沉箱在基床上沉放，再借助块石和砂对沉箱进行填充。

2.相关工程案例

某港口工程施工对重力式墩码头进行应用。该码头所在区域地基缺乏良好的整体稳定性，且岩面缺乏均匀标高，深受湍急的水流和巨大的潮差影响，加上海水的冲刷作用，河床缺乏良好的稳定性。在实际施工中，在换填的抛石基床上进行建设，并与水文地质状况和风浪因素相结合，沉箱实现对基础的下沉。施工材料主要包括钢筋混凝土、块石、混凝土以及砂等，沉箱采用钢筋混凝土结构的圆型设计，其外径为7.5m，其内径为6.8m，其壁厚为0.35m，其总高度为14m。

3.重力式墩码头在港口工程施工中的应用问题

3.1墩台压顶方块开裂

重力式墩码头在港口工程施工中的实际运用，需采用沉箱墩台重力式结构，为防止发生安全隐患，墩台均需对压顶方块进行配备。在各类因素影响下，少数压顶方块产生开裂，对重力式墩码头的施工质量以及施工安全造成不良影响。对此，要深入考察压顶方块的具体情况，对其开裂原因进行科学的有限元分析。

（1）有限元模型验证。对ANSYS进行择取，实施整体建模，借助现场调查获取的相关数据信息，对构建的相应边界条件实施科学模拟，判断下方存在的砂浆垫层是否被海浪所掏空而诱发压顶方块产生开裂。

（2）模型参数。该工程选用C30混凝土对压顶方块进行施工，其模型参数如表1所示。

（3）模型分析。实际调查显示，压顶方块为素混凝土块体。具体模型对弹性solid45单元进行选用实施模拟，获取具体模型。在分析过程中，参考垫层处于完好状态时相应的受力云图。根据相应结果可知，垫层在完整状态下，构件具有较小的拉应力数值，为0.48MPa，相对于极限值（2MPa）较小。此时，压顶方块不会出现裂缝。在海浪影响下，垫层呈现出掏空状态。此时，应力分布变化较为明显，部分区域相应的拉应力较大，其最大值可达到2.75MPa，与极限值相比，明显较高，此时，压顶方块极易产生裂缝。

综上所述，压顶方块相应的垫层被海浪掏空，导致应力分布出现明显变化，部分区域存在过大应力，明显大于极限值，极易引发压顶方块产生开裂，对码头安全造成不良影响。

3.2预制沉箱质量问题

案例工程施工对圆沉箱墩进行采用，其施工方式为预制沉箱。在施工具体过程中，若预制沉箱发生质量问题，将从整体上对重力式墩码头的施工安全以及稳定性造成不良影响。因此，要重视预制沉箱相应的质量问题。预制沉箱相应的质量问题存在于施工工艺的各项流程中：（1）模板工程。在模板工程实际施工中，若模板相应的拼接缝缺乏严密性，将引发漏浆问题，对模板工程相应的整体性能造成严重不良影响。若预制沉箱相应模板表面存在各类杂物，在拆模过程中，会导致预制沉箱出现缺陷。预制沉箱通常使用大量的混凝土，若预制沉箱相应的模板缺乏良好的刚度，将引发跑模。对此，要严格控制预制沉箱的实际刚度。（2）钢筋工程。钢筋对于预制沉箱的整体性能具有决定性的影响。对钢筋进行绑扎，也极易出现质量问题。若钢筋本身存在各类质量问题，将对钢筋工程施工的实际效果造成不良影响。在钢筋施工过程中，要对钢筋质量实施抽样检测，有效保障钢筋质量符合相关要求。另外，若沉箱施工对分层预制法进行采用，要深入考察工程施工的具体要求，分段对钢筋进行绑扎。（3）混凝土工程。在沉箱施工中，混凝土占据着重要地位，若混凝土存在质量问题，将对沉箱施工质量造成严重的不良影响。对此，要全面对混凝土实施严格的质量检测，对混凝土配合比进行多次试验，有效保障混凝土实际配合比满足相关设计需求。要严格遵循相关规范的具体要求，对混凝土进行浇筑，并有效实施分层浇筑，避免对混凝土进行过度振捣。

3.3面層混凝土开裂

重力式墩码头相应的面层极易出现混凝土开裂，会对重力式墩码头实际应用造成严重的不良影响。若面层混凝土出现开裂，将严重影响面层的美观性和质量安全。面层底部相应的强弱约束差异、约束突变相应区域极易出现应力集中，面层混凝土结构存在的温度应力变化与波浪间的联系较为明显，若实际应力对极限值超出，将引发混凝土裂缝。对于面层混凝土出现开裂的问题，可采取如下措施实施有效控制：（1）对混凝土进行优化配置。对混凝土中胶凝材料的实际用量和粉煤灰的具体比例进行控制，对混凝土收缩进行有效降低，实现对面层裂缝的有效减少。（2）对混凝土浇筑进行控制。对混凝土配合比进行优化后，要对混凝土浇筑的具体时间进行控制，实现对面层裂缝的有效遏制。对面层混凝土实际浇筑长度进行降低，将其长度控制为6.25m，将应力点实际时间有效推迟为150h。强化保温养护，对面层开裂进行有效控制，进而有效保障重力式墩码头的施工质量。

3.4基础沉降

重力式墩码头极易发生基础沉降，会对其使用功能以及施工安全造成严重的不良影响。若基础土质存在质量问题，难以对码头荷载进行有效承受，将引发基础沉降。若开挖土质难以满足相关设计要求，或者存在严重的回淤、未能严格遵循相关规定实施清淤，将严重影响基础具备的稳定性。若重力式墩码头存在基础变形，要有效开展相应的变形观测。在检测实际过程中，要将钢筋条作为主要的观测物品。构建深度>1m的基坑，对C25混凝土进行浇筑，并对钢筋条进行埋设，据此对重力式墩码头实施沉降位移监测。在重力式墩码头具体施工过程中，要在基床抛填前，开展有效的回淤检测，确保良好的清淤效果。对基础沉降量进行合理预留，并遵循质量评定的相关指标，对沉降量进行验收。在案例工程中，其沉降量预留为5cm。在沉降位移以及沉降变形影响下，极易产生积水，对重力式墩码头的使用功能造成严重的不良影响。对此，可对面层实施铺砌施工，等到沉降以及位移相对稳定之后，对面层进行拆除，并对大板进行浇筑。

4.结束语

综上所述，重力式墩码头在港口工程施工中的应用问题主要包括墩台压顶方块开裂、预制沉箱质量问题、面层混凝土开裂以及基础沉降等。针对各类应用问题，要采取具有较强针对性的措施加以解决，有效保障重力式墩码头具有良好的使用功能，并增强其稳定性，降低各类施工安全隐患。

参考文献：

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