本發(fā)明涉及港口水工建筑物施工領(lǐng)域。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種重力式方塊碼頭施工方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)重力式碼頭施工中，基床處理多采用單一振動(dòng)參數(shù)的碾壓設(shè)備，導(dǎo)致淺層土體過(guò)壓實(shí)而深層密實(shí)度不足；預(yù)制方塊安裝依賴人工目測(cè)定位，累計(jì)誤差易超過(guò)15mm；接縫填充常因振搗不充分產(chǎn)生20%以上的空隙率；后方回填時(shí)整體密實(shí)度達(dá)標(biāo)但局部存在10-15%的薄弱區(qū)；沉降監(jiān)測(cè)多采用固定頻率測(cè)量且未考慮溫度變形影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真度達(dá)30%以上。這些缺陷直接導(dǎo)致已建成的連云港某5萬(wàn)噸級(jí)碼頭在運(yùn)營(yíng)三年后出現(xiàn)相鄰方塊錯(cuò)臺(tái)量達(dá)25mm的結(jié)構(gòu)病害，以及湛江某散貨碼頭在回填區(qū)域產(chǎn)生累計(jì)40mm的不均勻沉降。因此，亟需研發(fā)一套集成精密施工與智能監(jiān)測(cè)的施工方法體系。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。

2、為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種重力式方塊碼頭施工方法，按以下步驟實(shí)施：

3、在基床處理階段，采用振動(dòng)頻率為28hz的履帶式振動(dòng)碾壓設(shè)備對(duì)基床表層進(jìn)行分層碾壓，每層厚度為40cm，每層碾壓遍數(shù)為8遍，碾壓完成后采用靜力觸探儀檢測(cè)基床表層承載力，當(dāng)承載力整體均值≥180kpa且單點(diǎn)值≥170kpa時(shí)停止碾壓；

4、在預(yù)制混凝土方塊安裝階段，采用配備三維坐標(biāo)定位系統(tǒng)的350t履帶式起重機(jī)吊裝預(yù)制混凝土方塊，吊裝過(guò)程中通過(guò)gps定位模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方塊平面位置，當(dāng)方塊底面距離基床表面50cm時(shí)切換為毫米波雷達(dá)測(cè)距儀控制下沉速度，安裝就位后采用全站儀復(fù)核方塊頂部四角高程，相鄰方塊頂部高程偏差控制在±3mm范圍內(nèi)；

5、在方塊間隙處理階段，采用粒徑為5-10mm的級(jí)配碎石填充相鄰預(yù)制混凝土方塊之間的豎向接縫，填充作業(yè)采用分層注入方式，每層填充高度為30cm，填充后立即插入直徑25mm的振動(dòng)棒進(jìn)行振搗密實(shí)，振搗棒插入深度貫穿整個(gè)填充層；

6、在后方回填階段，采用分層攤鋪與預(yù)壓結(jié)合的施工方法，每層回填厚度為60cm，攤鋪后采用激振力為380kn的平板振動(dòng)壓實(shí)機(jī)連續(xù)碾壓6遍，碾壓完成后立即進(jìn)行灌砂法密實(shí)度檢測(cè)，密實(shí)度達(dá)到93%時(shí)進(jìn)行下一層回填；

7、在沉降監(jiān)測(cè)階段，沿碼頭長(zhǎng)度方向每30m布置一個(gè)沉降觀測(cè)斷面，每個(gè)斷面設(shè)置3個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)采用不銹鋼測(cè)釘預(yù)埋在混凝土方塊頂部，施工期每周進(jìn)行兩次精密水準(zhǔn)測(cè)量，工后監(jiān)測(cè)持續(xù)至連續(xù)三個(gè)月內(nèi)月沉降量小于2mm為止。

8、優(yōu)選的是，所述基床處理階段中，當(dāng)基床總處理深度為1.6m時(shí)，上兩層碾壓采用28hz振動(dòng)頻率配合2km/h行進(jìn)速度，下兩層調(diào)整為32hz振動(dòng)頻率配合1.5km/h行進(jìn)速度；每遍碾壓完成后在4m×4m網(wǎng)格交點(diǎn)處進(jìn)行靜力觸探檢測(cè)，每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)周邊2m范圍內(nèi)補(bǔ)充碾壓2遍；當(dāng)檢測(cè)到相鄰三點(diǎn)承載力值偏差超過(guò)15kpa時(shí)，在低值點(diǎn)位置補(bǔ)碾4遍后復(fù)測(cè)；基床表層整體承載力驗(yàn)收時(shí)，按每200m2取5個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的平均值作為判定值，且單點(diǎn)值不得低于170kpa。

9、優(yōu)選的是，所述預(yù)制混凝土方塊安裝階段中，毫米波雷達(dá)測(cè)距儀在方塊底面距基床表面30-50cm時(shí)控制下沉速度為5cm/s，30cm以下切換為2cm/s；起重機(jī)吊臂與方塊之間設(shè)置雙軸傾角傳感器，當(dāng)監(jiān)測(cè)到方塊傾斜度超過(guò)0.5°時(shí)自動(dòng)觸發(fā)蜂鳴警報(bào)并暫停下沉；全站儀復(fù)核后對(duì)高程偏差超過(guò)±2mm的方塊實(shí)施二次定位，采用50t液壓千斤頂頂升方塊四角，頂升高度按偏差值的1.2倍設(shè)置，頂升后重新注入環(huán)氧樹脂砂漿墊層并二次振搗密實(shí)。

10、優(yōu)選的是，所述方塊間隙處理階段中，振動(dòng)棒插入后先以28hz頻率持續(xù)振動(dòng)20秒，隨后以5cm/s速度勻速拔出并同步維持18hz振動(dòng)頻率，拔出后在填充層表面形成直徑8cm的振搗孔；級(jí)配碎石按質(zhì)量百分比配置為粒徑5-7mm顆粒占40%、7-10mm顆粒占55%以及經(jīng)篩分的石粉顆粒占5%；在相鄰振搗孔間距中心位置進(jìn)行二次插入振搗，二次振搗深度為填充層厚度的三分之二，振搗棒提升速度控制在3cm/s，振搗完成后向振搗孔內(nèi)補(bǔ)填同配比碎石至與填充層齊平。

11、優(yōu)選的是，所述后方回填階段中，前四遍碾壓采用38hz振動(dòng)頻率配合1.8m/min行進(jìn)速度，后兩遍調(diào)整為25hz振動(dòng)頻率配合1.2m/min行進(jìn)速度；灌砂法檢測(cè)時(shí)按每層回填區(qū)域劃分3m×3m網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格中心點(diǎn)與四角共5個(gè)檢測(cè)位，其中中心點(diǎn)密實(shí)度要求≥95%，四角位密實(shí)度≥92%且整層平均值≥93%時(shí)判定合格；當(dāng)單層密實(shí)度檢測(cè)未達(dá)標(biāo)時(shí)，在低密實(shí)度區(qū)域補(bǔ)碾2遍后復(fù)測(cè)，補(bǔ)碾時(shí)振動(dòng)壓實(shí)機(jī)行進(jìn)方向與初碾方向呈45°交叉角。

12、優(yōu)選的是，所述沉降監(jiān)測(cè)階段中，施工期監(jiān)測(cè)頻率根據(jù)施工進(jìn)度動(dòng)態(tài)調(diào)整，當(dāng)單周回填厚度超過(guò)2m時(shí)加密為每周三次水準(zhǔn)測(cè)量；不銹鋼測(cè)釘外圍設(shè)置直徑100mm的pvc保護(hù)套管，套管頂部安裝可開啟式防銹密封蓋；每個(gè)觀測(cè)斷面同步安裝埋入式溫度傳感器，測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)溫度變形系數(shù)0.011mm/℃補(bǔ)償后計(jì)算實(shí)際沉降量；工后監(jiān)測(cè)期間設(shè)置雙控標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)任意觀測(cè)斷面連續(xù)兩個(gè)月累計(jì)沉降量超過(guò)5mm或相鄰斷面差異沉降量達(dá)到3mm時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)黃色預(yù)警并啟動(dòng)附加加密監(jiān)測(cè)；所有測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)三次多項(xiàng)式擬合建立沉降預(yù)測(cè)模型，模型殘差控制在±0.8mm范圍內(nèi)時(shí)判定監(jiān)測(cè)終止。

13、優(yōu)選的是，所述pvc保護(hù)套管內(nèi)壁設(shè)置三道環(huán)形橡膠密封圈，密封圈間距為15cm，套管內(nèi)灌注硅油液位高度為套管高度的三分之二；埋入式溫度傳感器在混凝土方塊頂部以下80cm處呈等邊三角形布置三個(gè)探頭，溫度數(shù)據(jù)采用加權(quán)平均法計(jì)算溫度梯度影響；動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)頻率調(diào)整時(shí)同步關(guān)聯(lián)施工機(jī)械振動(dòng)參數(shù)，當(dāng)單日振動(dòng)碾壓設(shè)備在監(jiān)測(cè)斷面10m范圍內(nèi)作業(yè)時(shí)間超過(guò)4小時(shí)時(shí)，自動(dòng)增加一次高頻激光掃描測(cè)量；雙控標(biāo)準(zhǔn)觸發(fā)黃色預(yù)警后，監(jiān)測(cè)頻率提升為每周兩次且每次測(cè)量同步采集相鄰三個(gè)斷面的聯(lián)合平差數(shù)據(jù)；三次多項(xiàng)式擬合模型每?jī)蓚€(gè)月進(jìn)行一次參數(shù)修正，修正時(shí)剔除溫度補(bǔ)償后殘差超過(guò)±1.2mm的異常值，修正后的模型預(yù)測(cè)曲線與實(shí)際沉降曲線最大偏差不超過(guò)1.5mm。

14、優(yōu)選的是，所述環(huán)形橡膠密封圈采用氟橡膠材質(zhì)且外表面開設(shè)v型導(dǎo)流槽，槽深2mm、槽寬3mm；硅油選用粘度350cst的甲基硅油，灌注時(shí)保持套管內(nèi)氣壓比外界高5kpa；溫度傳感器探頭間距設(shè)置為50cm，加權(quán)平均法計(jì)算時(shí)頂部探頭數(shù)據(jù)權(quán)重占60%、底部?jī)蓚€(gè)探頭各占20%；高頻激光掃描測(cè)量采用0.5mm精度的三維點(diǎn)云采集，當(dāng)單次掃描數(shù)據(jù)中相鄰測(cè)點(diǎn)高程差超過(guò)1.2mm時(shí)，在異常區(qū)域補(bǔ)充布設(shè)5個(gè)臨時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；三次多項(xiàng)式擬合模型修正時(shí)同步引入施工期回填密實(shí)度歷史數(shù)據(jù)，當(dāng)模型預(yù)測(cè)偏差連續(xù)三次超過(guò)1.0mm時(shí)，自動(dòng)切換為指數(shù)函數(shù)與對(duì)數(shù)函數(shù)的組合模型進(jìn)行迭代計(jì)算。

15、優(yōu)選的是，上兩層每層碾壓分兩次作業(yè)，第一次以28hz頻率垂直碼頭軸線方向碾壓四遍，第二次調(diào)整為與軸線呈30°斜向碾壓四遍；靜力觸探檢測(cè)時(shí)當(dāng)承載力單點(diǎn)值低于170kpa時(shí)，追加斜向碾壓至達(dá)標(biāo)，靜力觸探檢測(cè)時(shí)同步在檢測(cè)點(diǎn)下方20cm、40cm深度處取樣，當(dāng)20cm與40cm深度承載力差值超過(guò)25kpa時(shí)，在檢測(cè)點(diǎn)位置追加斜向45°交叉碾壓3遍；補(bǔ)碾4遍作業(yè)時(shí)前兩遍采用32hz頻率1.8km/h速度直線碾壓，后兩遍切換為28hz頻率2.2km/h速度s形路徑碾壓；基床表層驗(yàn)收時(shí)增加標(biāo)準(zhǔn)差控制指標(biāo)，5個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的承載力標(biāo)準(zhǔn)差不超過(guò)8kpa，且每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)下方60cm深度處取樣檢測(cè)的承載力衰減率不超過(guò)12%。

16、優(yōu)選的是，所述垂直碼頭軸線碾壓時(shí)采用雙振幅7mm的垂直振動(dòng)模式，斜向碾壓時(shí)切換為振幅5mm的水平振動(dòng)模式；追加斜向45°交叉碾壓時(shí)前兩遍采用30hz頻率2.0km/h速度，第三遍調(diào)整為35hz頻率1.6km/h速度；s形路徑碾壓的轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)置為8m，相鄰碾壓帶重疊寬度為40cm；靜力觸探檢測(cè)點(diǎn)下方60cm深度取樣時(shí)，在檢測(cè)點(diǎn)中心向外輻射1m范圍內(nèi)等間距取3個(gè)輔助檢測(cè)點(diǎn)，計(jì)算承載力衰減率時(shí)剔除最大值與最小值后取平均值；承載力標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算時(shí)同步統(tǒng)計(jì)表層20cm與40cm深度的分層標(biāo)準(zhǔn)差，其中表層標(biāo)準(zhǔn)差不超過(guò)6kpa、深層標(biāo)準(zhǔn)差不超過(guò)10kpa。

17、本發(fā)明至少包括以下有益效果：

18、基床處理階段：28hz振動(dòng)頻率配合40cm分層厚度與8遍碾壓的參數(shù)組合，使表層土體獲得最佳壓實(shí)波傳播深度（實(shí)測(cè)振動(dòng)波有效影響深度達(dá)65cm），將傳統(tǒng)方法中常見的層間結(jié)合力不足導(dǎo)致承載力波動(dòng)幅度從±20kpa降低至±8kpa；靜力觸探儀與碾壓遍數(shù)聯(lián)動(dòng)控制，成功將基床承載力合格率從傳統(tǒng)方法的82%提升至97.5%，且檢測(cè)盲區(qū)面積減少60%；

19、預(yù)支方塊安裝階段：三維坐標(biāo)定位系統(tǒng)與毫米波雷達(dá)測(cè)距儀協(xié)同工作，使方塊平面定位精度從傳統(tǒng)人工測(cè)量的±15mm提升至±5mm；全站儀四角高程復(fù)核將相鄰方塊頂面高差控制在±3mm內(nèi)，較行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)±10mm提升3倍精度，有效消除累計(jì)誤差導(dǎo)致的錯(cuò)臺(tái)病害；

20、方塊間隙處理階段：5-10mm級(jí)配碎石配合30cm分層注入，使填充料滲透率降低至1×10-6cm/s，較傳統(tǒng)粗骨料填充提高2個(gè)數(shù)量級(jí)；直徑25mm振動(dòng)棒全深度振搗使填充密實(shí)度達(dá)到98%，空隙率從傳統(tǒng)方法的15-20%降至2%以下，經(jīng)壓力水試驗(yàn)驗(yàn)證接縫抗?jié)B等級(jí)達(dá)w8；

21、后方回填階段：60cm分層厚度與380kn激振力的參數(shù)匹配，使回填土壓實(shí)影響深度達(dá)到90cm（傳統(tǒng)方法為50cm），經(jīng)探地雷達(dá)檢測(cè)顯示薄弱區(qū)面積占比從12%降至3%以下；灌砂法密實(shí)度93%的控制標(biāo)準(zhǔn)使工后沉降量降低40%，經(jīng)驗(yàn)證工后三年最大沉降量?jī)H為18mm；

22、沉降監(jiān)測(cè)階段：30m間距觀測(cè)斷面配合不銹鋼測(cè)釘，使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集效率提高50%且測(cè)點(diǎn)損壞率從年均15%降至3%以下；連續(xù)三個(gè)月月沉降<2mm的工后控制標(biāo)準(zhǔn)，較jts147-2017規(guī)范要求的<5mm提高2.5倍精度；

23、各階段通過(guò)參數(shù)精確量化與工藝協(xié)同，形成施工質(zhì)量的全過(guò)程控制鏈，經(jīng)工程驗(yàn)證可將碼頭整體使用壽命滿足jts?147-2017規(guī)范1.3倍要求，維護(hù)成本降低37%。特別是毫米波雷達(dá)與gps的測(cè)控組合，成功消除因潮汐引起的動(dòng)態(tài)定位偏差，在強(qiáng)潮差區(qū)域施工中仍保持±3mm安裝精度。

24、本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。