CN103374900A - 建设于淤泥质地基上的重力式码头及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种建设于淤泥质地基上的重力式码头及其施工方法。所述施工方法包括（1）码头结构设计和基础设计，采用由挤密砂桩加固淤泥质地基的复合地基，确定码头设计地基承载力、砂桩置换率及加固范围；（2）开挖基槽，第一次开挖至设计基槽底标高以上不小于一倍的挤密砂桩桩径处，随后进行砂桩施工，施工完后进行砂桩密实度检测，确定或重新确定基槽底标高，随后进行第二次开挖；（3）抛石基床施工，抛石、并整平所述基床顶面；（4）安装预制沉箱，且所述预制沉箱顶面高于施工水位；（5）沉箱内抛石；（6）码头上部结构施工；（7）确定码头后方回填结构型式和回填加载方式，进行码头后方回填加载施工。本发明能大幅提高地基承载力，和克服码头施工过程中回淤的影响。
Description
技术领域
本发明属于码头工程领域，具体说涉及一种建设于淤泥质地基上的重力式码头及其施工方法。
背景技术
重力式码头兼具码头结构和挡土结构双重功能，具有悠久的使用历史。但是重力式码头结构对于地基承载力要求很高，一般适用于砂土、岩基等地基条件较好的地方。在粘土、粉土等软土地基上建造重力式码头，必须进行可靠的地基加固处理。而淤泥质土的地基承载力极差，加固难度很大，而且往往回淤很快，对重力式码头施工过程中的基槽开挖、基床形成、码头主体结构安装及码头后方回填加载等工序带来很大困难。因此，淤泥质地基很难建造重力式码头，一般适宜采用自重较轻的高桩码头结构型式，利用桩基础把码头荷载传递到地基深处的持力层。但高桩码头没有挡土功能，需要另行建造挡土结构，当淤泥质土层较深厚时，往往挡土结构的造价非常高昂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种建设于淤泥质地基上的重力式码头，能大幅提高地基承载力，和克服码头施工过程中回淤的影响。
本发明采用以下技术方案：
一种建设于淤泥质地基上的重力式码头，包括：
复合地基，所述复合地基由挤密砂桩加固淤泥质地基形成；
抛石基床，所述抛石基床建于所述复合地基之上；
预制沉箱，所述预制沉箱内为抛石，建于所述抛石基床之上，且沉箱顶部高于施工水位；以及
上部结构，所述上部结构包括预制卸荷板和现浇胸墙，所述预制卸荷板设于所述现浇胸墙之下。
在淤泥质地基上建造重力式码头的关键是采用大置换率的挤密砂桩工艺加固淤泥质土形成复合地基，并采用一次安装出水面的预制沉箱作为码头主体结构。本发明可应用于在深厚软土地基上建设重力式码头，拓展了重力式码头的应用范围，特别适用于码头和陆域形成相结合的工程领域。
优选地，所述复合地基在基槽施工时具有第一、第二开挖深度，所述第一开挖深度在设计基槽底标高以上不小于一倍的挤密砂桩桩径处，第二开挖深度为设计基槽底标高。由于淤泥质土的高含水量、高压缩性、低强度等特点，砂桩桩顶部分的密实度较差，为此采用基槽二次开挖、砂桩超打后挖除桩顶密实度较差部分的施工工艺，确保加固后的复合地基承载力满足设计要求。
本发明要解决的另一个技术问题是提供一种建设于淤泥质地基上的重力式码头的施工方法，能大幅提高地基承载力，和克服码头施工过程中回淤的影响。
本发明采用以下技术方案：
一种建设于淤泥质地基上的重力式码头的施工方法，包括以下步骤：
(1)码头结构设计和基础设计，采用由挤密砂桩加固淤泥质地基的复合地基，确定码头设计地基承载力、砂桩置换率及加固范围；
(2)开挖基槽，第一次开挖至设计基槽底标高以上不小于一倍的挤密砂桩桩径处，随后进行砂桩施工，施工完后进行砂桩密实度检测，确定或重新确定基槽底标高，随后进行第二次开挖；
(3)抛石基床施工，抛石、并整平所述基床顶面；
(4)安装预制沉箱，且所述预制沉箱顶面高于施工水位；
(5)沉箱内抛石；
(6)码头上部结构施工；
(7)确定码头后方回填结构型式和回填加载方式，进行码头后方回填加载施工。
本发明采用基槽二次开挖、砂桩超打后挖除桩顶密实度较差部分的施工工艺，确保加固后的复合地基承载力满足设计要求。并且，采用一次安装出水面的预制沉箱作为码头主体结构，减少施工中回淤的影响。重力式码头主要由抛石基床、码头主体结构、码头上部结构三个部分组成，抛石基床一般需要先开挖基槽然后进行抛石施工。淤泥质地基的水域往往含泥量大、回淤快，其中基槽内的回淤会降低抛石基床的密实度和承载力，抛石基床上方的回淤会降低码头抗滑安全度。本发明合理安排基槽开挖、砂桩施工、抛石基床施工、码头主体结构安装的工艺流程，码头主体结构采用一次安装出水面的预制沉箱结构。预制沉箱高度取决于码头前沿设计水深，宽度由码头稳定计算确定，长度取决于沉箱安装施工工艺，沉箱内抛填块石，满足抗滑稳定和抗倾稳定要求。
附图说明
图1为本发明涉及的建设于淤泥质地基上的重力式码头的结构断面图。
具体实施方式
参见图1，为本发明涉及的建设于淤泥质地基上的重力式码头的结构断面图。根据施工顺序，从下向上包括复合地基1，所述复合地基1由大置换率挤密砂桩加固淤泥质地基2形成；抛石基床3，所述抛石基床3建于所述复合地基1之上；预制沉箱4，所述预制沉箱4内为抛石5，建于所述抛石基床3之上，且沉箱顶部高于施工水位；以及上部结构，所述上部结构包括预制卸荷板6和现浇胸墙7，所述预制卸荷板6设于所述现浇胸墙7之下。
其中，挤密砂桩复合地基1的关键是确定砂桩置换率和加固范围及成桩工艺。砂桩置换率和加固范围通过计算确定；砂桩施工利用水上打砂桩船舶，通过振动设备和管腔增压装置把砂强制压入软弱地基中形成扩径砂桩，置换率可达50％～70％。由于淤泥质土的物理力学性能较差，为确保砂桩的密实度，基槽施工分二次进行，即复合地基1在基槽施工时具有第一、第二开挖深度，所述第一开挖深度在设计基槽底标高以上不小于一倍的挤密砂桩桩径处，第二开挖深度为设计基槽底标高。
成桩施工前的初次开挖应至设计基槽底标高以上一倍砂桩桩径以上，成桩后进行砂桩密实度检测，确定或重新确定基槽底标高。当砂桩密实度检测结果太低，不满足设计要求时可降低基槽底标高，降低后可以使1)砂桩的密实度越往下越高；2)随着基槽底标高的降低，抛石基床3的厚度也相应变大，则对砂桩密实度的要求可以降低。然后再进行二次开挖，从而把密实度较差的砂桩桩顶部分挖除。二次开挖后不用再检测砂桩密实度，砂桩密实度检测应在第二次开挖前就做好，因为可以直接得到砂桩不同深度处的密实度指标，据此可以知道第二次开挖应该开挖到哪里。
抛石基床3是重力式码头的基础，其施工过程包括基槽开挖和水下抛石及整平三个工序，为减少回淤影响，三个工序应紧密连贯进行，如间隔较大，必须增加水冲清淤的措施。
预制沉箱4为码头主体结构，箱顶高于施工水位，安装前用高压水冲除抛石基床3顶面的浮泥，然后一次安装出水面，不用再担心回淤的影响。
上部结构与常规的重力式码头相同，起到最终形成平顺的码头岸壁和安装码头附属设施的作用。
具体来说，实施方法，包括以下步骤：
(1)码头结构设计和基础设计，采用由大置换率挤密砂桩加固淤泥质地基2的复合地基1，确定码头设计地基承载力、砂桩置换率及加固范围；
(2)开挖基槽，第一次开挖至设计基槽底标高以上不小于一倍的挤密砂桩桩径处，随后进行砂桩施工，施工完后进行砂桩密实度检测，确定或重新确定基槽底标高，随后进行第二次开挖；
(3)抛石基床3施工，清除基槽内浮泥，立即抛填碎石垫层8和抛石基床3、并整平所述基床顶面；
(4)一次安装预制沉箱4，且所述预制沉箱4顶面高于施工水位；
(5)沉箱内抛石；
(6)码头上部结构施工；
(7)确定码头后方回填结构型式和回填加载方式，进行码头后方回填加载施工。
其中，在所述步骤(1)中，所述砂桩置换率为50％-70％。大置换率的挤密砂桩复合地基1可达到均质中密或密实砂基的承载力，可以满足重力式结构对地基承载力的设计要求。挤密砂桩设计、复合地基承载力的计算可以参见《重力式码头水下挤密砂桩复合地基设计》(《水运工程》2011年第11期)
在所述步骤(2)中，当砂桩密实度检测结果不满足设计要求时，降低基槽底标高。所述设计要求，指设计地基承载力所需要的砂桩密实度指标，由复合地基承载力计算确定。
另外，所述步骤(2)、(3)、(4)连续进行。
进一步地，在所述步骤(3)中，整平所述基床顶面前检查回淤情况，采用高压水冲除基床顶面淤泥。
进一步地，在所述步骤(4)进行前，检查回淤情况，必要时可采用高压水冲除基床顶面淤泥。
另外，在淤泥质地基2上建造重力式码头一般是为了利用其兼具码头结构和挡土结构双重功能的特点，码头结构后方的回填加载和陆域9形成过程是影响码头整体稳定的关键。本发明对码头后方的淤泥质地基采用常规加固措施(塑料排水板加固或普通砂桩加固等技术)，回填加载采用分区域、分层从码头后方向陆域9推进的办法，通过事先精确计算和实时监测相结合，严格控制各分层的加载厚度和速度，确保码头整体稳定。
Claims (9)
1.一种建设于淤泥质地基上的重力式码头，其特征是包括：
复合地基，所述复合地基由挤密砂桩加固淤泥质地基形成；
抛石基床，所述抛石基床建于所述复合地基之上；
预制沉箱，所述预制沉箱内为抛石，建于所述抛石基床之上，且沉箱顶部高于施工水位；以及
上部结构，所述上部结构包括预制卸荷板和现浇胸墙，所述预制卸荷板设于所述现浇胸墙之下。
2.根据权利要求1所述的重力式码头，其特征是：所述复合地基在基槽施工时具有第一、第二开挖深度，所述第一开挖深度在设计基槽底标高以上不小于一倍的挤密砂桩桩径处，第二开挖深度为设计基槽底标高。
3.根据权利要求1所述的重力式码头，其特征是：所述挤密砂桩置换率为50％-70％。
4.一种建设于淤泥质地基上的重力式码头的施工方法，其特征是包括以下步骤：
(1)码头结构设计和基础设计，采用由挤密砂桩加固淤泥质地基的复合地基，确定码头设计地基承载力、砂桩置换率及加固范围；
(2)开挖基槽，第一次开挖至设计基槽底标高以上不小于一倍的挤密砂桩桩径处，随后进行砂桩施工，施工完后进行砂桩密实度检测，确定或重新确定基槽底标高，随后进行第二次开挖；
(3)抛石基床施工，抛石、并整平所述基床顶面；
(4)安装预制沉箱，且所述预制沉箱顶面高于码头施工水位；
(5)沉箱内抛石；
(6)码头上部结构施工；
(7)确定码头后方回填结构型式和回填加载方式，进行码头后方回填加载施工。
5.根据权利要求1所述的建设于淤泥质地基上的重力式码头的施工方法，其特征是：在所述步骤(1)中，所述砂桩置换率为50％-70％。
6.根据权利要求1所述的建设于淤泥质地基上的重力式码头的施工方法，其特征是：在所述步骤(2)中，当砂桩密实度检测结果不满足设计要求时，降低基槽底标高。
7.根据权利要求1所述的建设于淤泥质地基上的重力式码头的施工方法，其特征是：所述步骤(2)、(3)、(4)连续进行。
8.根据权利要求1所述的建设于淤泥质地基上的重力式码头的施工方法，其特征是：在所述步骤(3)中，整平所述基床顶面前检查回淤情况，采用高压水冲除基床顶面淤泥。
9.根据权利要求1所述的建设于淤泥质地基上的重力式码头的施工方法，其特征是：在所述步骤(4)进行前，检查回淤情况，采用高压水冲除基床顶面淤泥。
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