洛比托港重力式码头工程施工及沉降位移观测

２０１２年８月　中国溜湾建设　Ｃｈｉｎａ　Ｈａｒｂｏｕｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ａｕｇ．，２０１２　Ｔｏｔａｌ　１８１，Ｎｏ．４　第４期总第１８１期　洛比托港重力式码头工程施工及沉降位移观测　陆云鹏　，张华强　，方育平ｚ　（１．中国港湾工程有限公司，北京１００００７；２．中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东广州５１０２３０）　摘要：根据安哥拉洛比托港矿石码头工程管理实践，简要介绍境外重力式码头基础处理技术和沉箱安装方式，并　根据沉降位移观测数值分析沉箱施工期问的沉降变位特性。分析表明施工期沉箱的沉降较小，沉降曲线走向符合一　般性沉降规律；数值分析表明，沉箱内回填完成后基本上不存在位移，通过观测分析，上部结构施工应在沉箱安放　回填完成２个月后进行。　关键词：码头；沉箱；基础处理；沉降；位移；观测　中图分类号：Ｕ６５６．１１１　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００３—３６８８（２０１２）０４—０１００—０４　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｇｒａｖｉｔｙ　Ｗｈａｒｆ　ｉｎ　Ｌｏｂｉｔｏ　Ｐｏｒｔ　ａｎｄ　Ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ＬＵ　Ｙｕｎ－ｐｅｎｇ１，ＨＡＮＧ　Ｈｕａ－ｑｉａｎｇ　，ＦＡＮＧ　Ｙｕ－ｐｉｎｇ￣　（１．Ｃｈｉｎａ　Ｈａｒｂｏｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００００７，Ｃｈｉｎａ；　２．ＣＣＣＣ—ＦＨＤＩ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　５　１０２３０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ｏｆ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｆｏｒ　Ｌｏｂｉｔｏ　Ｐｏｒｔ　ｉｎ　Ａｎｇｏｌａ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｂｒｉｅｆｌｙ　ｔｈｅ　ｇｒｏｕｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃａｉｓｓｏｎ　ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒｓｅａｓ　ｇｒａｖｉｔｙ　ｗｈａｒｆ，ａｎａｌｙｚｅｓ　ａｎｄ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｔｈｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ　ｂｙ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃａｉｓｓｏｎ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｕｃｔｉｒｏｎ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉ－　ｃａｔｅ　ｔｈａｔ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃａｉｓｓｏｎ　ｉｓ　ｓｍａｌｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｃｕｒｖｅ　ｉｓ　ａｃｃｏｒｄ　ｗｉｔｈ　ａ　ｃｕｓｔｏｍａｒｉｌｙ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｒｕｌｅ，ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ａｌｓｏ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｎｏ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｃａｉｓｓｏｎ　ｉｓ　ｂａｃｋｆｉｌｌｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓａｎｄ．Ｔｈｅ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｌｓｏ　ｅｘｐｌａｉｎｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｕｐｐｅｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｕｇｈｔ　ｔｏ　ｓｔａｒｔ　ａｂｏｕｔ　ｔｗｏ　ｍｏｎｔｈｓ　ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｃａｉｓｓｏｎ　ｉｓ　ｂａｅｋｆｉｌｌｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｗｈａｒｆ；ｃａｉｓｓｏｎ；ｇｒｏｕｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ；ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ；ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ；ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　０引言　１矿石码头结构形式　１．１港区地形地貌　安哥拉洛比托位于安哥拉西海岸的中部，濒临大西洋　的东南侧，离首都罗安达约５００　ｋｍ。洛比托港是安哥拉南　部的主要港口之一，也是扎伊尔和赞比亚部分物资的中转　洛比托港区整体为剥蚀丘陵地貌，相对高度小于２００　ｍ，基岩埋藏较浅，顶部常直接裸露，风化现象严重，有　时表层为残积物覆盖，谷底堆积有较厚的洪积物、坡积物　或冲积物。在洛比托南部卡通贝拉镇有一河流人海，从上　港。洛比托港受洛比托沙坝的全方位掩护，整个港区掩护　条件良好，波浪小，潮差小，泥沙回淤小，是不可多得的　天然良港…。　游带来的丰富沉积物在河口堆积，在洛比托市西南部形成　一洛比托港项目分为修复项目和扩建项目两大部分，其　中扩建项目包括７０　０００　ＤＷＴ集装箱码头和１００　０００　ＤＷＴ　个小型河口三角洲地貌。由于河口三角洲的作用，改变　了在此的水流，使水流中携带的丰富砂粒在下游洛比托港　矿石码头以及配套的附属设施工程等。矿石码头建设１０　万吨级泊位１座，码头泊位长度３１０　ｍ，为沉箱重力式结　构。　西海岸堆积，并在港区西部形成数公里的连体砂坝，为港　区的天然防波屏障。在港区南部，由于海流作用，形成一　个小型泻湖。港区东部为剥蚀丘陵地貌，主要由灰岩和泥　岩交替沉积形成，在海浪的冲蚀和风化作用下，引起海岸　收稿日期：２０１２—０５－０８　修回日期：２０１２—０６—３０　岩崩，变成了陡峭的悬崖海岸，并形成了海岸冲蚀阶地１２］。　１．２码头区工程地质　作者简介：陆云鹏（１９７３一），男，江苏南通市人，工程师，从事境外　港口、航道及海岸工程。　根据工程地质勘察日，各土层具体情况为：１）现代海　２０１　２年第４期　陆云鹏，等：洛比托港重力式码头工程施工及沉降位移观测　・１０１・　相沉积层（Ｑ４　ｍ），分为２个亚层，②　细砂：松散，灰　色，局部深灰色，级配较好，含少量黏粒，局部为粉土　状。标贯击数为３—１１；②　碎石土：灰黄色，饱和，密实，　岩芯呈块状～碎块状，含少量黏性土。２）更新世海相沉　积层（ＥＩＴＩ）：③中风化泥岩：软岩，浅灰色，灰色，局部　浅黄色，含少量柱状解理，标贯击数大于８０击。主要典　型地质剖面如图ｌ。　细砂　Ｎ－＝３．０～１　１．０　９．９５　１６．２７　－１５，９９　－１６．２Ｏ　—ｌ５．７５　一ｌ９．３７　Ⅳ：５００　碎石土一１８．４５　．＝＿２－２０２一ｌ８．８９Ⅳ＞一８０．０　—１８．ｏ０　—１９　４５－　．Ｏ７　一２０．８０　—２１一　．．７７６５一　图１地质剖面示意图　１．３码头结构形式　矿石码头结构形式为沉箱重力式码头，沉箱底宽为　１４．３　ｍ，高１７．３　ｍ，长１８．７０　ｍ，单个沉箱最大重量约　２　１５０ｔ。沉箱上部为现浇Ｌ形胸墙，胸墙高２．５０ｍ，沉箱　墙体内回填中细砂，沉箱墙体棱体采用１０　１００　ｋｇ块石。　沉箱基础为水下夯实基床，基础持力层主要为中～强风化　泥岩，基床采用夯实１０～１００　ｋｇ块石，厚度一般３～４　ｍ。　码头面设置门机轨道，轨距１０．５Ｏ　ｍ，前轨距码头前沿３　ｎｌ，搁置于胸墙上，后侧轨搁置于与沉箱后壁相接的现浇　轨道梁上。码头结构断面图见图２。　Ｌ　￣，２　１０　５００　＊Ｉ　ｏｏｏ．Ｑ．５％０．５％５００　±至：　盘　回填开山石　０１０　＜　％）　矗　原地面线　抛石棱体１０－１００　ｋｇ　ｌ１．０　竺　石－　Ｎ＞８０．：生　：０中风化泥岩　　壁互　图２码头断面图　２码头基床地基处理　矿石码头基床开挖超深超宽分别按０．５　ｍ、１　ｍ进行控　制。挖泥船采用实时动态ＧＰＳ定位法控制定位，挖泥过程　的底标高以水砣测深法控制，挖泥区的竣工标高则采用测　深仪测深法控制。按照码头结构设计要求，矿石码头基床　需开挖至中、强风化岩面，挖泥时采用分层分条开挖法，　分层厚度控制为２　１７１，为确保基槽开挖过程中不发生塌坡，　挖泥时依据土质及土层厚度按设计要求放坡，放坡采用阶　梯法，根据土质情况边坡坡度１：１．５和ｌ：３。由于大部分基　槽开挖均有０．５　ｍ厚左右的超挖，实际开挖情况表明，整　个矿石码头区基床开挖厚度约３．５～５．０　ｍ。　基床按设计和规范要求进行夯实，分层夯实厚度不大　于２　ｍ，各分层厚度大致相等，按基槽开挖实际情况分析，　３．５￣５．０　ｍ的基床厚度，分２￣３层进行夯实。按设计要求，　基床采用１０￣１００　ｋｇ块石，要求石料在水中浸透后的强度　不低于５０　ＭＰａ，级配良好；基床顶面粗平材料采用５～ｌＯ　ｋｇ级配碎石。基床夯实范围按沉箱底面尺寸各边加宽Ｉ　ｍ，　分层夯实时，根据分层处的应力扩散线各边加宽１　ｍ，分　段打夯的搭接长度不小于２１１１。　根据试夯成果，码头基床夯击次数和遍数均采用每点　４夯次、夯击两遍，纵向和横向都向相邻区域搭接半夯范　围。夯实的质量标准：在已经夯实的基床上任选不少于ｌＯ　ｍ的一段复打１夯次，用水准仪测沉降量，每１　ｍ测１个　断面，每个断面上间隔１　ｉｎ取１个点，取全部数据的平均　值，沉降量不大于３　ｃｍ。码头基床采用的夯具技术资料　为：夯锤重量７．２　ｔ，底盘直径１．５０　ＩＴＩ，夯锤的冲击能为　１８５　ｋＪ／ｍ　。　基床细平时，对于大块石间的空隙，采用二片石填　充，对二片石的空隙和不平整部分采用碎石填充，达到设　计要求的基床顶面标高，并根据重力式码头规范和技术规　格书要求对基床设置一定的倒坡，坡度大约１：２０￣　３沉箱出运、安放和回填　矿石码头泊位长度３１０　Ｉｎ，共布置有沉箱１９件，其中　大沉箱１７件，外形尺寸为１８．７ｍ×１４．３ｍ×１７．３ｍ，小沉　箱２件，外形尺寸为１０．３　ｒｔｌ×１８．７　ｍ×８．３　ｍ，前脚趾宽　１．０　ｍ，底板厚０．６５　ｍ。大沉箱单件最重约２　１５０　ｔ。　沉箱在预制场水平移动采用气囊搬运技术移至浮船坞　上，然后驳运至施工现场。浮船坞下潜到预定深度时，沉　箱将自动浮在水中，运用拖轮拖至现场驳船定位、注水下　沉存放及安装。抛石基床应整平一段安装一段，以免淤泥　沉积。沉箱安放前必须对基床和沉箱进行检查，不符合技　术要求时应予以修整和清理，应清除沉积在基床上和沉箱　底部的泥土或其他杂物，安装时应控制沉箱底面与基床斜　度一致，以免挫坏基床，不得在沉箱底部加垫调整偏差。　沉箱安放后，需进行水下检查，包括上下缝宽度、相邻沉　箱、沉箱与基床面接触是否平稳等，如不符合要求，应进　行调整或重新安装。　沉箱安放顺序：先安装端部第一个沉箱（粗安装），　以第一个沉箱为依靠安装第二个沉箱（精确安装），如第　一个沉箱安装精度不符合要求，则起浮第一个沉箱并以第　二个沉箱为依托进行精确安装，以第二个沉箱为依托安装　第三个沉箱，这样依次顺序逐一安装，直至完成全部沉箱　安放。　沉箱安放后，需将沉箱进水孔封堵并及时进行箱内回　填砂，以保证施工期沉箱稳定，然后根据施工工序进行沉　箱后方抛石棱体的回填和倒滤层施工，再进行后方大面积　・１Ｏ２・　中国港湾建设　２０１２年第４期　回填。　±（２　ｍｍ＋２ｘｌ０－６ｍｍ），标准精度角度测量为２”。以强制对　中墩的　点为基准点，后视点　ｌ。位移观测点布设于沉　４沉箱沉降位移观测　４．１观测方式　箱前沿的两个角上，观测时在强制对中墩上架设全站仪，　对中整平根据温度气压计的读数显示，调整全站仪的测距　改正值，瞄准后视点　１，误差小于２”后开始观测，观测　时观测点架设棱镜，测定后将数据记录在表格上，每５个　沉箱结束观测后重新对准后视点校对后视方位角，当误差　大于３”时重新对准后视点。　４．２观测数据　按施工进展情况，沉箱沉降、位移观测过程历时６月　余，经历了沉箱安放、回填、沉箱后方棱体推进、浇注沉　箱封仓混凝土等过程，对每个沉箱均进行了沉降位移观测。　沉降观测采用徕卡ＮＡ２水准仪，精度指标为１　ｍｍ／ｋｍ，　采用三等闭合水准路线方法进行观测。要求最大视线长　度≤７５　ｍ，视线离地面最低高度≥Ｏ．３　ｍ，前后视距差≤３　ｍ，前后视距累计差≤６　ｍ，现场将每站观测数据记录在三　等水准记录手薄上，业内处理采用简易水准平差计算各点　高程值。沉箱沉降观测点设于沉箱的四个角上，首次高程　的确定采用两次观测后才确定，随后按计划有步骤操作。　表１为８号沉箱位移观测数据。观测数据表明，除个　别沉箱由于特殊原因出现异常情况外，大部分沉箱抛石基　床的沉降位移接近。　４．３观测结果分析　位移观测采用徕卡ＴＣＲ８０２全站仪，标准精度测距为　根据洛比托矿石码头８号沉箱位移观测数据，按照时　表１码头８号沉箱沉降及位移观测表　进度　观测日期　测点编号　１　观测沉降量／ｍｍ　累积沉降量／ｍｍ　观测位移ｍ／ｍｍ　累积位移量／ｍｍ　０　Ｏ　３　３　沉箱安好未回填　２０１　ｌ－１０－０６　２　３　Ｏ　Ｏ　０　Ｏ　４　１　２　２０１　１—１０一Ｏ８　３　４　０　３　５　５　４　Ｏ　３　５　５　４　３　１　３　４　１　４　沉箱回填砂　１　２　６　７　９　１２　Ｏ　４　２０１　ｌ一１０—１２　３　４　ｌ　５　４　９　７　１０　８　１８　１９　１　Ｏ　５　４　沉箱内回填完成　２０１　１—１Ｏ一２４　２　３　４　１　８　９　６　１８　１７　２４　０　５　２　２０１１—１ｌ－０２　３　４　ｌ　５　７　８　４　２４　２５　２５　２８　沉箱后方抛石棱体　２０１１一ｌ１一ｌ６　２　３　４　ｌ　２　５　３　６　２　ｌ　２９　２８　３１　３０　３０　２０１　ｌ－１２－０３　３　４　１　Ｏ　３　Ｏ　２８　３４　３０　２　１　０　３１　２８　沉箱后方抛石棱体完成　　Ｉ２０１　１—１２－１０　３　４　ｌ　３５　２０１２年第４期　陆云鹏，等：洛比托港重力式码头工程施工及沉降位移观测　・１０３・　间关系绘制沉降位移曲线如图３，其中沉降量为４个观测　点的均值，位移量为沉箱外侧２个测量点的均值。　３）８号沉箱位移观测数据表明，沉箱在施：【期间位移　很小，累积位移量仅５　ｍｍ左右，在技术规范和设计要求　允许范围之内。其中沉箱安放期间有一定的位移　Ｉ月｛　风、浪、流或其他施工因素对沉箱有～定的扰动影响，当　沉箱内回填后，由于自重荷载的增大，沉箱与基床之间的　摩擦力增大，沉箱基本没有位移。另外，在沉箱后方抛石　棱体回填期间均没有出现水平位移，表明沉箱在箱内回填　｛：　彗　§１０　～～７。　奏　２０。　４０　砂料后，依靠自重产生的摩擦力可以保证沉箱在后方抛石　时间，ｄ　棱体回填期间不出现位移。　４）通过洛比托码头８号沉箱沉降位移观测和分诉表　图３沉降位移曲线　考虑到洛比托矿石码头大部分沉箱沉降位移接近，现　依据８号沉箱沉降观测数据和形成的沉降位移曲线分析，　可得出如下结论：　明，码头上部胸墙结构施工在沉箱回填完成之后２个月内　进行，可保证胸墙前沿线位置、相邻段平整度、相邻临水　面错牙、临水面的平整度以及临水面的竖向倾斜等满足设　计和施工技术要求。　５结语　１）根据矿石码头８号沉箱安放、沉箱内回填及沉箱　后方抛石棱体回填期间的沉降观测数据可知，沉箱在施工　期间沉降较小，在规范和设计要求允许范围内。其中沉箱　安放时基本未出现沉降或出现轻微沉降；在沉箱内回填砂　期间出现一定的沉降，并且沉箱出现沉降主要是在这一时　期；而沉箱后方抛石棱体施工期间对沉降影响很小，通过　对数据详细分析可知，其对沉箱前沿两观测点沉降有轻微　影响，与后沿两观测点相比沉降略大些。　通过本工程实践经验表明，在沉箱安装、沉箱内回填　砂及沉箱后方棱体抛填期间对沉箱沉降位移进行系统的观　测是码头上部结构进行施工的重要依据，是分析和了解抛　石基床基础处理效果的主要技术数据，也是保证沉箱重力　式码头结构工程施工质量的重要步骤之一。　参考文献：　【１］Ｃｈｉｎａ　Ｈａｒｂｏｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｌｔｄ．Ｍｉｎｅｒａｌ　Ｔｅｒｍｉｎａｌ　Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ－Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ　Ｗｏｒｋ　ｆｏｒ　Ｐｏｒｔ　ｏｆ　Ｌｏｂｉｔｏ［Ｒ］．２００８　［２１　Ｃｈｉｎａ　Ｈａｒｂｏｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｌｔｄ．Ｍｉｎｅｒａｌ　Ｔｅｒｍｉｎａｌ　Ｆｉｎａｉ　Ｇｒｏｕｎｄ　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　Ｒｅｐｏ￣ｏｆ　Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ　Ｗｏｒｋ　ｆｏｒ　Ｐｏｒｔ　ｏｆ　Ｉｍｂ．－　２）对８号沉箱沉降观测数据从时间上进行分析可知。　沉箱在施工期间的沉降在回填完成后约２个月内完成，前　１个月沉降相对较大，后１个月沉降相对较小，沉降曲线　趋势符合一般性沉降规律，曲线最后趋于水平，沉箱趋于　稳定。从全部１９个沉箱的观测数据分析，大部分沉箱沉　【Ｒ】．２００９．　降均在２５—３０　ｍｍ之间，说明码头基床夯实较为均匀，夯　击次数、遍数和层数均达到了技术规范和设计要求。　［３】ＪＴＪ２５ｏ＿一９８，港口工程地基规范［Ｓ１．　ｆ４］刑２９ｏ＿－９８，重力式码头设计和施工规范［ｓ】．　港珠澳大桥工程信息　水上高压旋喷桩作业区抛砖成陆完成　７月１７日，港珠澳大桥岛Ｉ遂道工程西人工岛岛头水上高压旋喷桩施工作业区抛填砂成陆完成　单　￥四　赍　￥赍￥　羊舟　具备水上高喷桩施工作业条件。　西小岛钢圆筒内高压旋喷桩施打完成后，尚需在成岛区域的外侧打设高压旋喷桩１４２根，划分　为ＣＩ－１、Ｃ１－２、Ｃ１—３三个作业区域。目前，岛头水上高压旋喷桩３．５　ｍ区域范围内抛填砂已全部处　理完毕，各项细部施工准备工作正在紧张进行中。　隧道现浇止推段ＣＷ１底板钢筋绑扎告竣　７月１７日，港珠澳大桥隧道工程西人工岛顺利完成隧道现浇止推段ＣＷ１段底板钢筋绑扎任务。　该段为岛上段隧道首节管节，全长２３．７　ｍ，是港珠澳大桥岛隧工程实现岛隧转换的关键性节段。　自该区段进行钢筋绑扎施工以来，一航局项目部积极与设计单位及总部沟通，严格控制施工质量，为　下一步模板施工创造了条件。　同时，该项目部还顺利完成了港珠澳大桥岛隧工程西人工岛沉管隧道过渡段堆载区５～８Ｏ　ｎｍ堆　载碎石抛填任务。　（摘自《交通建设报》）