1.3基坑及順岸碼頭施工情況

本工程船塢施工采用的是大開挖施工方案,由于上層吹填砂透水性強(qiáng)，故在基坑開挖后方增設(shè)一道臨時(shí)止水鋼板樁帷幕。鋼板樁采用的是 FSP-IV 型鋼板樁,鎖口之間的縫隙較大,再加上局部區(qū)域可能存在鋼板樁未打到相對(duì)不透水層的標(biāo)高等原因,這道臨時(shí)止水帷幕未完全發(fā)揮作用。由于基坑內(nèi)開挖降水，鋼板樁帷幕后的地下水位比正常情況下的地下水位要低的多,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),基坑開挖到底后，帷幕后地下水位約-1.00m左右,原始場(chǎng)地的地下水位約為+1.50m。在基坑開挖施工的同時(shí)，順岸碼頭也在施工過程中，并且順岸碼頭鋼板樁施工完成早于基坑開挖到底的工況。碼頭鋼板樁深度雖未到不透水層,但是由于碼頭鋼板樁采用的是Arcelor的熱軋 AZ型鋼板樁,鎖口比較緊密,碼頭鋼板樁墻后的地下水位也比原始地下水位低,約為+0.00m,而且基本不受鋼板樁外海水水位變化的影響。碼頭及基坑開挖剖面圖見圖 2.

2 PLAXIS 模擬計(jì)算

2.1計(jì)算模型及模型參數(shù)

本文分別計(jì)算考慮基坑降水和不考慮基坑降水2個(gè)模型進(jìn)行比較?？紤]基坑降水的計(jì)算模型如圖3所示,采用PLAXIS程序進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,計(jì)算模型中材料模型采用排水條件下的摩爾-庫倫模型。將基坑開挖、板樁碼頭施工及開挖等各工況進(jìn)行模擬計(jì)算。土層參數(shù)及地下水位選擇見表2及表3。不考慮基坑降水模型也采用排水條件下的摩爾-庫倫模型,土層參數(shù)同表2,板樁碼頭的剩余水位,按英標(biāo) BS6349M中的規(guī)定取 1.3m,計(jì)算模型見圖4。表2

2.2 計(jì)算結(jié)果

分析 PLAXIS 有限元計(jì)算結(jié)果可知，考慮基坑降水的模型，當(dāng)計(jì)算工況為碼頭及基坑均開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高,水位為表3中各標(biāo)高時(shí),計(jì)算的板樁墻的最大位移位于板樁墻頂,并且位移為向岸側(cè)移動(dòng),向海側(cè)的位移僅發(fā)生在開挖面以上一段區(qū)域，此模型的位移結(jié)果圖見圖 5。而不考慮基坑降水的模型,計(jì)算工況為碼頭開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，剩余水位為 1.3m，此工況計(jì)算的位移結(jié)果為正常情況下的位移趨勢(shì)，最大位移發(fā)生在開挖面與拉桿中間部位，模型的位移結(jié)果圖見圖 6。

在考慮基坑降水的模型計(jì)算時(shí)，增加計(jì)算了碼頭開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高、塢墻回填、地下水位恢復(fù)為正常地下水位(剩余水位為 1.3m)時(shí)的工況，此工況的計(jì)算板樁墻位移與不考慮基坑降水模型計(jì)算的板樁墻位移基本相同。此工況的計(jì)算位移結(jié)果圖見圖7。各計(jì)算模型的位移結(jié)果匯總見表4。

3 位移實(shí)測(cè)成果分析

本工程在施工工程中，實(shí)施了大量的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，本文主要采用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)比較完整的 2# 順岸碼頭的測(cè)斜監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。

3.1 碼頭測(cè)斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

2#順岸碼頭共布置4個(gè)測(cè)斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)I1-I4，見圖8 

 3.2 碼頭測(cè)斜監(jiān)測(cè)成果

根據(jù)監(jiān)測(cè)成果，板樁墻的位移可分為二個(gè)階段:第一階段為基坑開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，并已降水至坑底下，碼頭剛開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高:第二階段為碼頭開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高、基坑回填并停止降水。第一階段板樁墻的整體位移都是往岸側(cè)方向移動(dòng)的，最大位移值為35mm。第二階段板樁墻的位移都往海側(cè)方向,最大位移值為-32mm。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移累計(jì)值成果圖見圖9和圖 10.

3.3監(jiān)測(cè)成果分析與研究

2#順岸碼頭共4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，這4個(gè)測(cè)點(diǎn)的位 移趨勢(shì),在二個(gè)階段與理論計(jì)算的位移趨勢(shì)一致。 第一階段除了14測(cè)點(diǎn)外,其它3個(gè)測(cè)點(diǎn)位移趨勢(shì)比較接近,均向岸側(cè)位移,最大值在I3測(cè)點(diǎn),位移值為35mm。I1~I3監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移均為頂部較大，底部較小,且基本呈線性分布,僅頂部回填范圍可能受土體擾動(dòng)的原因，實(shí)測(cè)位移值偏離線性分布較大。實(shí)測(cè)的板樁墻位移趨勢(shì)與模型計(jì)算的結(jié)果基本相同,但是數(shù)值略有差別。這可能由以下2個(gè)原因造成:

1) 測(cè)斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)由于碼頭的混凝土胸墻的原因無法緊貼鋼板樁設(shè)置測(cè)斜孔,實(shí)際測(cè)斜孔位位于鋼板樁后側(cè)約1.5m處。因此，監(jiān)測(cè)出來的測(cè)斜成果僅為鋼板樁后側(cè)1.5m處土體的位移，并非鋼板樁的實(shí)際位移。并且，從理論上分析,該土體的位移一般會(huì)小于鋼板樁的位移,這也與實(shí)測(cè)位移相符。

2)另一個(gè)重要的原因是測(cè)斜監(jiān)測(cè)孔的設(shè)置時(shí)間滯后的因素。由于施工條件的限制,測(cè)斜孔是在碼頭混凝土胸墻、拉桿等都施工完成后才設(shè)置的，因此，在安裝之前產(chǎn)生的位移并沒有計(jì)入測(cè)量成果中。 

第二階段除了14測(cè)點(diǎn)外，其它3個(gè)測(cè)點(diǎn)位移趨勢(shì)比較接近,均向海側(cè)位移,最大值在14測(cè)點(diǎn)，位移值為-32mm。11~13監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移均為在拉桿及開挖面之間達(dá)到位移最大值,位移趨勢(shì)與模型計(jì)算的結(jié)果一致。 

4 結(jié)論

本文結(jié)合新加坡某新建船廠工程，對(duì)板樁位移的實(shí)際監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行分析與研究，并應(yīng)用PLAXIS有限元程序進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，得到如下結(jié)論:

(1) 在強(qiáng)透水性的砂性地基中,板樁碼頭后方如有大面積基坑降水情況，在降水過程中碼頭的位移會(huì)有明顯減小，甚至?xí)霈F(xiàn)板樁墻的位移整體向岸側(cè)移動(dòng)的現(xiàn)象

(2)PLAXIS有限元模擬計(jì)算的碼頭位移趨勢(shì) 與實(shí)測(cè)結(jié)果的位移趨勢(shì)完全一致，可以說明，有限元計(jì)算模型的選取，工況、設(shè)計(jì)參數(shù)的設(shè)置與實(shí)際情況較相符合，可以為以后相似直立式駁岸工程計(jì)算提供較可靠的依據(jù)。

(3)板樁碼頭后方大面積基坑降水可作為施工期控制碼頭位移的措施，并提高施工期的安全系數(shù)。 

參考文獻(xiàn)

[1]BS6349 Marine structures -Part 1:Code of  practice for general criteria.[S]

    [2]BS6349 Marine structures -Part 2:Design of quay walls, jetties and dolphins. [S]  

作者簡(jiǎn)介:黃海云(1979-),男,本科,工程師,主要從事水工及特種工程、巖土工程等領(lǐng)域的工程設(shè)計(jì)工作。