重力式码头墙后减压棱体材料选型

重力式码头墙后减压棱体材料选型重力式码头墙后减压棱体材料选型 年 月水运工程 第 期 总第 期 重力式码头墙后减压棱体材料选型高 涛 杨晓松 张金刚 山东省交通规划设计院 山东济南 摘要 重力式码头设计中 抛填块石作为墙后减压棱体会消耗大量的 石料 针对近年来北方平原河网区石料匮乏的问题 提出采用废弃混 凝土块作为减压棱体填料的设计方案 结合某内河通用泊位工程的设 计变更 从工程技术和经济角度综合论证方案的可行性 通过试运营 期沉降位移观测验证码头结构稳定性 结果表明 混凝土块作为减压 棱体填料可行 可实现资源的循环利用 关键词 重力式码头 块石 减 压棱体 混凝土块 循环利用 文献标志码 作者简介 高涛 男 硕士 工程师 从事港口 航道工程咨询与设计 随着经济发展和环境恶化 资源匮乏矛盾的日益突出 水运行业绿色 平安发展被提升到战略高度 交通运输部水运 十三五 发展规划 提出 坚持节约资源和保护环境的基本国策 把生态文明建设和安全 生产贯穿于水运发展的全领域 牢固树立安全绿色发展理念 增强可 持续发展能力 重力式码头结构在北方平原河网地区有着非常广泛的 应用 常规设计中大多抛填 块石作为墙后减压棱体 以有效减小墙后土压力 但所需块石量较大 近年来 国家对生态 保护日益重视 开山采石受到限制 导致石料短缺 价格大幅上涨 与 此同时 大范围的基础设施升级改造产生的大量混凝土块通常被作为 建筑垃圾废弃处理 未得到有效的循环利用 为此 笔者以北方平原地 区某内河 吨级通用泊位工程设计变更 为例 探索废弃混凝 土块作为墙后减压棱体填料的可行性 工程概况某内河 吨级通用泊位工程 于 年建成 位 于北方平原河网区 设计使用年限 安全等级为 级 码头以大 宗散货运输为主 主要为临港工业和周边煤炭资源开发服务 水运工 程 年 水文 气象条件 设计风速 船舶靠泊作业时允许风力 级 船舶 紧急离泊允许最大风力为 级 设计水位 国家高程基准 设计高水位 设计低水位 本工程不计波浪力和冰荷载的影响 工程地质条件场地范围内地层结构简单 土层厚度 埋深变化不大 场区土层以黏土 粉质黏土和黏土夹姜石为主 持力层为粉质黏土层 地基承载力 设计荷载码头标准断面设计荷载如下 恒载 建筑物自重 均布 荷载 堆货荷载 工作平台前沿 范围内 范围 流动荷载 汽车 重载通行 最 大轴压 船舶荷载以 吨级散货船为设计代表船型 按照 港口工程荷载规范 进行计算 计算结果见表 表 船舶荷载计算结果系缆力标准值 挤靠力标准值 有效撞击能 码头水工结构原设计方案码头面高程 前沿港池底高程 基床厚度 基床抛填 块石并夯 实 墙身采用现浇素混凝土夹毛石结构 卸荷板和胸墙采用现浇钢筋 混凝土结构 码头后方棱体抛填 块石 码头标准段设 计断面见图 图 码头标准段原设计断面 高程 尺寸 下同 设计变更项目施工过程中 由于市场环境的变化导致块石价格大幅上 涨 调研发现场区附近有大面积的混凝土场地和道路须拆除 为贯彻 绿色发展理念 循环利用建筑材料 减少混凝土废弃物占地 进一步节 约资源和保护环境 降低建设成本 提高工程综合效益 码头墙后棱体 填料采用废弃的混凝土块代替 块石 变更后的码头 标准段设计断面见图 第 期高涛 等 重力式码头墙后减压棱体材料选型图 码头标准段变更后设计断面 检测试验为判定混凝土块替换块石的可行性 对混凝土块的物理力学 指标进行检测试验 检测内容包括休止角 堆积密度 单块质量 饱和抗压强度和含泥量等 休止角检测 将待检测的混凝土块运输 到试验场地并用挖掘机等工程机械将其从一定高度自由落下 待达到 试验检测要求时 现场测量并记录混凝土块堆积椎体相关几何参数 计算休止角 图 图 休止角检测 饱和抗压强度检测 在混凝土块上直接现场取芯 将芯 样加工成 后置于水中浸泡 之后进行抗 压强度试验 图 图 饱和抗压强度检测 堆积密度 单块质量 含泥量检测 采用常规 方式进行检测 混凝土块与块石的物理力学指标对比见表 从表 可知 混凝土块与块石各项物理力学指标相差不大 作为墙后减压棱 体填料可行 表 混凝土块与块石物理力学指标对比试样休止角 密度 单块质量 抗压强度 含泥量 混凝土块 块石 水运工程 年 结构计算根据 种材料的物理力学指标分别计算码头水工建筑物的 抗滑稳定 抗倾覆稳定 基床承载力 地基承载力和整体稳定性 定 量判断混凝土块替代块石的可行性 计算方法码头结构计算按照设计荷载同时出现的可能组合 按照最不 利情况组合进行计算 码头结构抗滑稳定 抗倾覆稳定 基床承载力 和地基承载力 以及主要构件的强度和变形计算等 采用 重力式码头计算系统 计算 整体稳定验算 采用 土坡稳 定计算系统 计算 计算结果变更前后 种方案的码头水工建筑物计算结果见表 表 码头水工建筑物结构计算结果对比方案抗滑稳定安全系数抗倾稳定 安全系数持久组合偶然组合持久组合偶然组合整体稳定安全系数基 床承载力 地基承载力抗力分项系数卸荷板裂缝宽度 回填块石 回填 混凝土块 规范要求 抛石基床承载力为 计算结果表明 混凝土块作为墙后填料时 码头水工建筑物的抗滑稳 定 抗倾覆稳定 基床承载力 地基承载力和整体稳定性均能满足 规范要求 经济分析为了更好地论证设计变更方案的可行性 从经济的角度对工 程设计 实施以及变更后 种情况下的码头工程费用进行比较 结果 见表 其中 工程设计时 块石市场价为 元 工程实施时 块石市场价为 元 废弃 混凝土块 元 均含运输费用价格 表 变更前后码头工程工程费用对比方案工程费用 万元 延米 节 约投资 原设计方案设计时 施工时 变更方案 从表 可知 混凝土块作为墙后填料时 码头工程每延米工程费用可 节约投资 从经济角度验证了变更方案的可行性 施工技术要求 部分混凝土块应进行二次破碎 以保证具有良好的 级配 破碎后的混凝土块应不成片状 各方向尺寸尽量均匀 不掺 杂其他建筑垃圾 混凝土块抛填前应先用清水将表面杂质 泥污 冲洗干净 含泥量 混凝土块抛填前应检查基床和岸坡有无 回淤或塌坡 必要时应进行清理 混凝土块抛填宜分段 分层施工 施工期及使用期应定期进行沉降 位移观测 沉降位移观测该工程 年底交工验收进入试运营期 相关沉降 位移观测数据见表 表 码头沉降位移观测值观测时间 码头前沿线位置偏差 前沿顶面高程平均偏差 交工验收 规范要求 试运营一个季度 从表 可知 混凝土块作为墙后填料时 码头沉降位移均较小 满足规 范要求和使用要求 结论 试验和码头水工结构计算表明 废弃的混凝土块代替块石作 为墙后减压棱体填料可行 下转第 页 第 期王小平 等 高桩 低宽承台结构方案设计向 前墙弯矩 及承台桩基弯矩的增加是受到承台桩基间距增大的影响 前板桩 后桩基承台结构中的桩基多采用灌注桩 桩基与承台固接时的桩头处 弯矩较大 桩身中部最大弯矩也比桩基与承台铰接时大 致使桩头混 凝土易开裂 耐久性设计较难满足要求 桩基与承台可采用铰接方式 以减小桩头弯矩 由图 可知 承台与胸墙连接处弯矩较大 为 该处宜按固接处理并局部加固 通过对比可知 低 桩承台 桩纵向 结构形式结构受力合理 作为推荐方案 结论 承台桩基计算泥面线与名义泥面线不同 计算时应根据前墙 后泥面线及填料情况等确定 前板桩后桩基承台结构设计时 适当 降低承台高程及增加承台宽度 可降低土体自重产生的土压力 减小 前板桩的主动土压力 承台上方的土体自重可增大抗倾稳定性力矩 优化承台桩基布置可优化承台桩基受力 但对前墙的受力影响不 大 参考文献 中交第一航务工程勘察设计院有限公司中交第三航务工程勘察设计 院有限公司中交第四航务工程局有限公司 码头结构设计规范 北京人民交通出版社 中交第一航务工程勘察设计院有限公司 海港工程设计手册中册 版 天津中交第一航务工程勘察设计院有限公司 刘永绣 板桩和地下墙码头的设计理论和方法 北京人民交通出版 社 杨杰陈虹应翰海 前板桩高桩承台结构计算模型及计算方法 水运 工程 刘兹胜卓杨时蓓玲等 高桩码头桩基在倾斜泥面中的水平承载性能研 究 岩土工程学报 蒋国栋于晓岩梁邦炎 基于 二次开发求解实体单元内力在 港口工程中的应用 水运工程 本文 郭雪珍 上接 第 页 混凝土块作为墙后填料时 码头工程每延米工程费用可节约投资 有利于降低建设成本 提高工程综合效益 码头沉降 位移观测表明 混凝土块作为墙后填料时 码头沉降位移均较小 满足 规范要求和使用要求 对于北方平原地区或其他石料比较匮乏的 地区 重力式码头墙后减压棱体的材料可结合工程场区实际情况进行 综合论证比选 以节约资源和保护环境 参考文献 中华人民共和国交通运输部 水运十三五发展规划 北京中华人民 共和国交通运输部 中交第一航务工程勘察设计院有限公司 码头结构设计规范 北京人民交通出版社 山东省交通规划设计院 某通用泊位工程设计变更报告 济南山东