海洋深水码头基床水下夯实整平技术研究

海洋深水码头基床水下夯实整平技术研究

江云港    安博   黄斌                      

中国建筑土木建设有限公司

[摘要]研究深水抛石基床夯实施工工艺，在保证冲击能的前提下，通过试夯和复夯完善施工参数及验收数据，确保上部结构竖向压力均匀分布，避免上部构件安装后基床不均匀沉降；通过研发了水下平行双导轨极细平施工技术，利用双导轨基准面去高填洼，提高在深水条件下潜水作业效率，实现标高与平整度高精度控制。

[关键词] 抛石基床、水下、整平

一、引言

围绕加速建设水运交通强国、构建现代化高质量水上立体交通网的核心目标，水运行业高速发展发展，港口建设项目日益增多，重力式码头凭借其卓越的整体结构稳定性、坚固耐用的特性、便捷的维护性以及出色的承载能力，在应对大型集中荷载和船舶水平荷载时表现出色，成为众多码头类型中的佼佼者。

正越来越多应用于港口工程。但是由于中心渔港码头基床整平水下工作量较大，作业难度大，水下潜水作业环境复杂，安全风险高。抛石基床平整度控制难，主体结构安装后易发生位移及不均匀沉降，施工质量直接影响着整个港口工程的稳定性和使用寿命。

二、项目工程概况

沉箱码头是一种常见的水工建筑物，其主要结构由沉箱、抛石基床组成。沉箱作为码头的主体结构，承受着来自上方和侧方的荷载，具有良好的整体稳定性和抗倾覆性能。

抛石基床则是沉箱码头的关键组成部分，承担着将荷载传递至地基的重要任务，从而保证码头的稳定性和安全性。施工过程中，应遵循“分层铺设、逐层压实”的原则，确保每层石料都能达到设计要求的密实度。同时，还需注意监测基床的施工进度和质量，如压实度、平整度度等指标，以确保抛石基床的施工质量。

三、抛石基床夯实操作要点

1 夯锤选择

夯锤底面积不得小于0.8平方米，底面静压强宜控制在40千帕至60千帕之间，落距应在2.0米至3.5米之间。在不考虑浮力、阻力等因素影响的前提下，每夯的冲击能不应少于120千焦每平方米；对于无掩护水域的深水码头，冲击能宜选用150千焦每平方米至200千焦每平方米。夯锤同时应具备竖向泄水通道。

夯锤重量及底面积代入以下公式进行计算，保证夯锤产生的冲击能满足要求：

                                                 (5.2-1)

式中——冲击能（kJ/m2）

——浮力系数，因计算夯锤冲击能不计浮力，取1；

——夯锤底面积（m2）；

——绕流阻力系数，因计算夯锤冲击能不计阻力，取1； 

M——夯锤质量（kg）；

g——重力加速度；

——水密度（kg/m3），取1025；

——夯锤密度（kg/m3）；

h——落距（m）。

2 夯击船驻位和导标设立

在抵达施工现场后，夯击船需正确安装主锚缆与八字锚缆，结合GPS与浮标进行精准定位。船只应平行于基床轴线并稳定驻位，构建基床夯实边界线导向标志，同时在后方基床区域分段布设导向标志。在船只初次定位完成后，应在四条锚缆上分别作标记，以记录当前位置。随后，移船以已作标记为基准，每次后锚缆松开60-70cm，前锚缆回收60-70cm，确保夯锤夯击时两个断面中间能接压半夯。

  在船只初始定位结束后，应对四根锚缆进行分别标记，以锁定当前位置。接着，以已标记的锚缆为基准参照，移动船只，通过后锚缆的放松和前锚缆的回收，确保在夯击过程中，两个断面之间能够实现半夯接压。

3 夯点定位

夯击船进行纵向定位，确保船舷精确对准基床边线标识。根据夯锤中心与吊机中心的距离，计算出夯点的精确位置，并在夯击船上进行标识。依据夯击船下锚的角度、锚缆长度及水深，计算基床上需夯实的不同夯位以及移船时所需的绞缆长度。将计算结果列表，并在夯击过程中按照标记进行夯击操作与控制。

4 分层夯实和基床顶面处理

在码头基床的锤夯过程中，需执行分层与分段夯实策略，确保各层夯实后的厚度不超过2米，同时分段夯实的搭接长度不少于2米。在夯实前，为防止基床顶面高差过大导致“倒锤”或偏夯现象，影响夯实效果，在离岸码头区域进行复夯检验时，选点复打一夯次，选点数量不少于50个，并均匀分布在基床上。复夯检验中，平均沉降量应控制在不大于30mm以内。潜水员需采用粗平方法对顶面进行整平处理。

5 夯实前进行试夯

在夯实作业过程采用纵向和横向均邻接压半夯的方式，分初夯和复夯按照分层分段的原则进行施工。通过试夯观测夯沉量，选取长度为10米的基床作为试夯实验段。在此范围内，按每隔3米的间距选取三个断面，以进行夯实沉降量观测。试验过程中，在各断面上，每隔1米设置一个观测点，并计算其平均值。观测内容包括夯前及第四次夯击时各测量一次，之后每两次夯击进行一次测量。此外，派潜水员检查基床表面块石的紧密程度及破损状况。

根据试夯和观测结果，专业工程师为确保工程质量，明确规定了施工过程中的实际夯击次数，每一点都至少要进行8次夯击，从而保证整体的平均沉降量不会超过300毫米。

6 基床夯实作业

在进行基床锤夯的过程中，夯机具备横向移动的功能，每次的移动距离控制在60-70厘米。以船上预先设置的等距标记为参照，保持均匀的走船速度，以确保相邻两次夯击之间能够实现半夯的衔接。在进行夯击前，需在连接夯锤的钢丝绳上做好标记。夯击过程中，每次都要将钢丝绳上的标记提升至同一高度，随后使其自由下落。

四、抛石基床整平要求

1基床整平测量控制

整平船原为200吨方驳改装而成，通过四根锚缆进行固定。方驳之上可堆放粗平石料，施工过程中利用挖掘机进行石料抛投。在进行整平作业时，船身与导轨呈垂直状态。利用GPS-RTK与全站仪的协同作用，已抛石基床断面位置控制船身位置，确保定位准确及连续施工。

2轨道安装

在进行基床细平之前，潜水员在水下基床顶面安装钢轨。为确保钢轨的稳定，采用混凝土块进行固定和支撑，并置于测杆顶部。并利用袋装碎石进行压重固定。

本工法使用刮刀刮平钢轨间碎石的整平方法。采用两条轨道，一根刮刀进行整平，施工时整平范围为沉箱底座两侧加宽0.5m。钢轨选用圆形钢管，刮刀则采用方形钢管。在刮刀中部绑定浮标，旨在降低刮刀的弯曲程度，同时具备标识功能。钢轨两侧需各配备一组潜水员，同步进行刮刀整平作业。持续进行前方整平作业。基床第一层进行粗略整平，顶层需进行粗平和精细平整。顶层铺设钢轨，间距为6米；刮耙长度亦为6米。在整平前，采用沙袋在水下固定钢轨。

3基床整平

在粗平工序施工完成后，需钢轨的轨道标高及平面位置进行复核，基床整平时，应预留向墙里倾斜1%坡度，并对复核的偏差进行及时修正。针对大块石之间的不平整区域，采用二片石进行填充；对于二片石之间的不平整部分，使用碎石进行填充。允许碎石成层，但层厚不得超过50毫米，碎石的规格选用2-4厘米。补抛的碎石应精准定位，尽量减少水下工作量。补抛后潜水员沿钢轨方向推移刮刀再次对基床表秒进行整平。

整平完毕的基床四周应设立明显标志，并安排专人进行巡查，避免已整平完成抛石基床被船只抛锚破坏。每段基床整平后，为避免基床遭受风浪的破坏或回淤，应及时安装预制构件。

五、结论

通过以上的施工流程，我们不仅保证了基床的质量和稳定性，也确保了施工的安全性和效率。这为我们后续的工程建设奠定了坚实的基础，为我国水利工程建设提供了坚实的技术保障。

参考文献

（1） 周成海，魏必文. 港口工程抛石基床整平施工探讨. 珠江水运. 2023.20.002

（2） 付业伟. 关于港口码头工程中抛石基床夯实施工技术分析. 水上安全. 2023第15期

（3） 黄雄飞. 内河重力式码头抛石基床施工方法及质量控制. 北京：中国建筑工业出版社，2000