中交第三航务工程局有限公司厦门分公司福建厦门361006
摘要：以福州港平潭金井作业区1#-5#泊位码头工程为例，介绍了超厚抛石基床预留沉降量的控制施工技术。
关键词：沉降量，抛石，施工技术
1.工程规模
该项目主要由2号泊位码头工程、3号5号泊位码头工程、南护岸、北护岸、临时堤防、土地平整和疏浚工程组成。码头海岸线建设总长为1319.84米(2号泊位与3号5号泊位码头夹角为110°),其中2号泊位建造海岸线的长度为206.31米,3号泊位建造海岸线的长度为384米。4号,5号泊位建筑海岸线729.53米(包括预留扩建段68.53米);土地形成总面积78.8万㎡,南护岸长度550米,北护岸长度991米(含东、西两段);临时围堤长度937m；其中标高-17.4以下为基槽抛石（10~500kg）量约2591209m3，标高-11.4~-17.4为基床抛石（10~100kg）量约259275.3m3。主要街区的项目通过陆路运输到装运现场，约2km的距离。
2.沉降分析
在深床抛石的沉降量包括结构基础的初始沉降，对结构本身的固体和密实沉降三个部分，对抛石路基引起沉降的主要是由沉箱装载在沉箱室填料荷载引起的，此外，在上胸墙现浇混凝土荷载也产生局部沉降。其中石料的质量、机械的操作、过程施工方法及技术质量的控制也直接影响后期整个抛石基床沉降的因素。
3.施工方法
3.1基床抛填船机的选择
该工程石驳船采用大型的平板驳，抛投量大，确保抛投厚度和坡度的要求及满足进度要求。本工程以1000~3000t铁甲散装平板驳船为主，每条平板波上配备有装载机，用于抛投石料作业。
3.2典型施工
首次以第一基床为标准段进行了典型施工,观察和记录了落床过程中石材的漂移和形成情况,形成了基础床抛石后,用测深仪对整个基床面进行全面测量，需加密测量，这样才能反应基床真实情况，从而控制下道工序爆夯的技术施工,在爆夯夯实后,对原位置进行了一次测量,导出数据，绘制断面图，根据断面图计算出夯后夯沉量，得出夯沉率，分析数据，来控制抛石密实沉降量。
当块石被抛向海底时,块石会因为水流而移动到下游。因此,为了计算抛石在水流作用下的移动距离,应在投掷前计算块体的距离,以保证投掷位置的准确性。抛石冲距经验公式为：S=0.8VoH/W1/6。
S—冲距（m）
Vo—水面流速（m/s），测速仪测定抛填位置的水面流速。
H—水深（m），用测深仪测定抛填位置的水深。
W1—块石重量（kg），施工中采用代表块石重量来测算。
3.3基床块石的质量要求
基础床块的质量影响基础床本身的致密沉降。为适应波浪水流作用下的稳定性,考虑采矿、运输和施工的方便性,是十分必要的。使用10-100公斤石块的混合物,保证石块的质量不得软化、开裂或在不被夯碎。具体要求如下:1.在饱和抗压强度下,压实地基床不得少于50mpa;2.不得风化、剥落或严重开裂。
3.4抛填准备
为石料装船需要，必须建设一座平板驳石料装船码头，从本项目所在水域条件看，仅能供选择的岸线为1#泊位以北约500m区域，即预制北侧、碎石加工区岸线作为石料上船临时码头区域。为保证施工进度需求，并考虑+2.5m以上不同潮位时车辆上船卸石的要求，至少需两个不同高度的码头供车辆上船。拟定+4.0m，+8.0m两个不同的码头标高，分别满足较低及较高潮位时自卸车上船卸石。
3.5施工测量
在抛石定位船上安设GPS定位系统仪器并固定住，确保施工中不被船的晃动而滑落，船上配备计算机，安装海洋施工定位系统软件。在施工前把设计要求的基床平面位置、基床坡顶坡脚线导入到GPS配套的施工定位软件里，并控制整个施工区域网络，根据计算机里显示定位船的实时动态坐标，指挥船长作业拉锚定位，使定位船能够准确的进行施工技术定位。
补抛块石找平时，高程采用参照潮水表和人工水砣打水的方法测算，进行全面的动态控制。
3.6抛石
抛石采取装载机进行抛石抛填，过程用人工打水砣方法控制抛填标高，抛填至顶层时部分区域采取挖机补抛，装载机装满石料，缓慢抛到指定的地点，慢慢推进，由远到近，抛完该施工区域，标记该施工区域并记录，以确保块石抛填区域的均匀性、准确性和密实性。
基槽及基床抛石定位采用在GPS配合定位船定位，通过抛石定位船的船位及方向进行定位，定位船垂直于基槽面，通过GPS定位，前后抛八字锚，每个锚绳的长度约150m。抛石平板驳船先靠在定位船边，船尾的两个锚挂在定位船上，由抛锚艇抛平板驳的两前锚，前锚抛八字锚。再通过GPS进行准确定位，达到实时控制抛石位置，基槽及基床抛石测量采用测深仪配合水砣的方法。测深仪按照每1m扫描一点，每5米一个测量断面进行跑船，扫海测量后及时处理数据并绘出断面图，以指导现场的抛石作业。现场水砣实时进行抛石打水控制抛石的每个断面，防止漏抛，抛偏出现的不均匀沉降。
4.控制抛石沉降的过程质量技术要求
4.1基床抛石施工要点及质量控制
基槽及基床抛石前，通过试抛并计算出水流速、抛石冲距的移动距离确定处抛石船位，由于潮水涨落水流方向不一致的影响，拟分别进行涨、落潮试抛，确定抛石船位的施工位置。并考虑水深度、风浪、水位对抛石位置的影响，需确保船驳抛锚拉锚的牢固。为保证各层抛石位置质量的均匀性及准确性，做到勤打水并记录，勤对GPS校核以减少局部高差。
基槽及基床抛石采用分段分层法进行，因夯实采用爆夯工艺，所以每层的分层厚度不超过8m，运石平板驳从料场装料靠定位船定位，采用运料船舶上装载机进行抛填的工艺。在抛填过程中，要勤对GPS、勤测水深，避免局部高差过大或超高，高差不超过50cm，每层抛石要求不超高超厚。夯实后顶层顶面1m范围内进行细抛。细抛采用定位船上安装挖掘机，平板驳装载规格较小的符合设计及规范要求的石料。由GPS定位，通过水砣打水方法对挖掘机进行抛填指挥。
基槽及基床抛石抛填前，对已验收基槽进行测量复测并绘制CAD图，防止回淤。对于有超过30cm回淤的现象，必须采用抓斗船挖除处理，处理后立即进行抛石施工。
4.2基床夯实
为保证抛石基床的功能和减少结构荷载使用引起的沉降，基床应密实。密实基床的方法主要有爆夯夯实法、重锤夯实法。
4.2.1基床爆夯
爆炸压实是悬浮药物包敷设在水下块地基与基础表面，悬浮在基地的床上在水中时爆炸的巨大能量的爆炸释放，在炸药范围内的水是通过高温的直接影响，高压爆炸冲击波，对周围水介质的压缩性强，所以，压力，密度突然上升，形成一个强大的冲击波，即冲击载荷，以压力形式的冲击荷载冲击基床抛石工作面，并伴随着地震的影响，都会使岩块错位，相互挤压，填充和减少空隙，水下爆炸产生的基础和基础的振动，使地基和基础得到压实，基床沉降得到固结。
4.2.1.1爆炸夯实施工要点与质量控制
（1）水下抛石面布药时应取逆流向布药顺序
（2）夯实率检查可分别选用人工打水砣、测杆配合全站仪、GPS测深仪等方法测量算出。采用打水水砣和测杆测基床抛石工作面标高时，每5米设一个断面且不少于3个断面，2米设1个测点且不少于3个测点，测深仪测深时，断面间距可取2m且不少于3个断面。
（3）爆炸夯实后，抛石基床计算出平均夯沉率，不满足设计要求时，应重新对该区域施爆。
4.2.2重锤夯实法
重锤夯实法在船驳上安设履带式起重机吊重锤的方法进行抛石工作面夯实施工作业。基床夯实采用纵、横压半夯一点锤，并在同一个位置面分初、复夯各一遍夯四次，人工打水砣方式检查防止基床抛石面局部隆起或漏夯，采用多遍夯实，不少于八夯，并分两遍夯打。
4.2.2.2重锤夯实施工要点与质量控制
（1）重锤夯实范围按沉箱底面横断面前后各边加宽1米。
（2）为避免发生倒锤、卡锤或偏夯而影响锤夯夯实效果，夯实前应对抛石面层补抛粗平并牢固锚绳，基床施工面标高高差不大于300毫米。
（3）基床锤夯夯实后，应对施工面进行夯实测深检查。检查时，按每5米一个断面，每米一个测点，进行打水砣方式检查。用原夯锤、原夯击能复打一夯次，复打一夯次的平均沉降量不大于30mm，对离岸码头采用选点复打一夯次，其平均沉降量不大于50mm，选点的数量不少于20点，并应均匀分布在选点的基床上。
5.预留沉降量的观测控制方法
施工过程中每道工序采用相应的沉降观测方法进行反复观测，基床夯实后，根据夯实后的抛石体沉降观测数据，分析下一道工序基床整平的预留沉降量。沉箱、沉箱内回填料及胸墙第一、二层混凝土浇筑后的荷载作用于抛石基床，依据沉箱观测、胸墙第一、第二层的观测数据，分析胸墙面层的施工标高预留沉降量。
夯实地基床,压实后的基础床层密度较大。地基顶面沉降主要是由地基沉降引起的,设计要求仅以地基沉降为基础。基床分层平均抛石基床厚度为8m，预留沉降量按下列计算公式：
式中：e1—抛石基床的初始孔隙比为47.03%
e2—抛石基床稳定夯实后得孔隙比为44.02%
h—抛石分层的厚度为8m
m—经验修正系数1.53
S—地基最终沉降量
抛石基床S计算得最终沉降量为25cm，由于上部结构沉箱荷载及现浇混凝土胸墙荷载会引起基床沉降，终确定基床预留50cm沉降量，待沉箱安装回填后以及胸墙一层、二层浇筑完，沉降趋于稳定后，通过观测分析数据进行确定胸墙面层混凝土的施工。
5.1抛石基床沉降观测方法
爆夯产生的基床沉降通过测深测算基床得出基床逐渐趋于某一值，慢慢固结稳定，分析计算每一个区段数据的平均夯沉率和夯沉量资料，夯沉量即为该施工段抛石体的沉降量，则认为基床在短期内的主要自身密实沉降已完成。
5.2沉箱、沉箱箱内回填沉降观测方法
采用全站仪在每个沉箱四角上设置沉降观测点进行定期观测，沉箱的加载情况：2968t/沉箱，回填料为3897m3/沉箱，初期每天观测一次，接着每3天观测一次，后期每周、每月观测一次，绘制观测曲线图，沉降量主要发生在沉箱回填过程中和回填后的一个月内，沉降速率逐渐变缓。
5.3胸墙混凝土沉降观测方法
采用全站仪进行观测，在胸墙一层、二层四个角点设置沉降观测点，每天观测，并绘制观测曲线图，沉降趋于稳定后，进行胸墙面层混凝土的浇筑施工。
6.沉降量预留的目的
只有准确的预留抛石基床沉降量才能在交工验收时确保工程的竣工结构断面及面层高程达到设计要求，工程交付使用期间仍发生一部分的码头面沉降，因此必须保证有足够的预留沉降量来修复在使用期间所发生的码头面沉降，而确切的沉降量预留可以节省项目的成本，项目的成本不会因沉降量的减少引起的返工和过度沉降浪费工程的成本。
7.结束语
该工程的沉降观测和预留施工实践表明,该码头表层沉降观测与控制可以在具体工程分项中采取相应的观测措施。在混凝土浇筑前,考虑了预留沉降的构造,得到了观测和数据,并对类似地基的沉降进行了细致的分析，供类似基础码头参考。