本發(fā)明涉及水利工程中的港口碼頭，具體涉及一種L型箱式碼頭及其建造方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)內(nèi)河港口碼頭泊位等級(jí)一般在1000噸級(jí)以內(nèi)。河港碼頭一般容易獲得干地施工條件，加上重力式碼頭具有結(jié)構(gòu)型式簡(jiǎn)單、施工方便、使用適應(yīng)性強(qiáng)、建造與維護(hù)費(fèi)用低等特點(diǎn)，重力式碼頭結(jié)構(gòu)在較好地基上得到了廣泛的應(yīng)用。

我國(guó)河港工程中應(yīng)用較多的重力式碼頭結(jié)構(gòu)主要有扶壁結(jié)構(gòu)，漿砌石結(jié)構(gòu)等型式。其中：扶壁碼頭結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工速度快，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，但扶壁碼頭整體性較差，施工穩(wěn)定性較差，肋板的存在導(dǎo)致墻后回填土的密實(shí)施工較為困難；墻后土壓力過(guò)大可能會(huì)導(dǎo)致前趾應(yīng)力較大甚至超過(guò)地基容許承載力。漿砌石結(jié)構(gòu)施工簡(jiǎn)單造價(jià)低；但其整體性差；隨著泊位等級(jí)的提高、碼頭高度的增大，往往形成較大的地基應(yīng)力，尤其是常用的漿砌石階梯形結(jié)構(gòu)往往會(huì)形成過(guò)大的前趾基底應(yīng)力，提高了地基承載力要求；另外，對(duì)于一些設(shè)置裝卸機(jī)械軌道的內(nèi)河碼頭，軌道如直接放置在漿砌塊石上，漿砌塊石往往由于直接受到龍門吊等裝卸機(jī)械的較大輪壓而極易疲勞破壞。海港工程中的沉箱碼頭結(jié)構(gòu)相比扶壁碼頭結(jié)構(gòu)受力情況較好，墻后土壓力分布均勻，相比塊體碼頭，漿砌塊石碼頭，沉箱碼頭不需要過(guò)多的石料，整體性能好，但沉箱需要在陸上預(yù)制場(chǎng)進(jìn)行預(yù)制，并通過(guò)船舶拖運(yùn)，需要大型施工機(jī)械，施工條件與要求較高。

如何結(jié)合扶壁碼頭、漿砌石碼頭、沉箱碼頭的優(yōu)點(diǎn)，克服它們各自的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種能夠適應(yīng)內(nèi)河港口，結(jié)構(gòu)整體性好、受力條件理想，施工條件與要求不高，既不提高地基承載力要求，又確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與耐久性要求，同時(shí)可以不占用碼頭設(shè)計(jì)水深的新型結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有結(jié)構(gòu)方案中存在的不足，本發(fā)明提供一種施工要求低，受力條件好，既能滿足自身安全使用要求，又可以不占用設(shè)計(jì)水深的L型箱式碼頭結(jié)構(gòu)及其建造方法。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的一種L型箱式碼頭，包括相互連接成L型的箱式墻體與底板，所述箱式墻體包括箱式墻體前壁、箱式墻體后壁、橫隔板和箱式墻體頂板；

所述箱式墻體前壁與箱式墻體后壁之間的凈距根據(jù)所用軌道式裝卸機(jī)械的軌道距碼頭岸壁使用要求距離確定，當(dāng)碼頭不設(shè)置軌道式裝卸機(jī)械時(shí)，所述凈距取0.75-1.25m，當(dāng)設(shè)置軌道式裝卸機(jī)械時(shí)，所述凈距取1.25m～1.75m；

所述箱式墻體前壁作為碼頭岸壁，所述箱式墻體前壁、箱式墻體后壁、橫隔板、底板和所述箱式墻體頂板所圍成的空間構(gòu)成箱式碼頭結(jié)構(gòu)；所述橫隔板間斷設(shè)置，并與墻體前壁、墻體后壁、底板和墻體頂板整體連接，所述箱式墻體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；所述底板包括后底板和趾板，所述后底板位于碼頭陸側(cè)，所述趾板位于碼頭水側(cè)；所述后底板與所述箱式墻體前后壁皆相互連接，所述趾板與所述底板連接，所述底板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選，為了滿足軌道式裝卸機(jī)械的需要，所述箱式墻體后壁頂部中央設(shè)置鋼軌，作為軌道式裝卸機(jī)械的近岸軌道基礎(chǔ)，所述箱式墻體的空箱內(nèi)和所述箱式墻體后壁后方回填石碴或砂性土。

作為優(yōu)選，為了增大所述L型箱式碼頭結(jié)構(gòu)整體剛度，在所述箱式墻體前壁與所述箱式墻體后壁間每隔一段距離采用現(xiàn)澆橫隔板整體連接。

作為優(yōu)選，為了避免占用碼頭前沿設(shè)計(jì)水深，所述趾板上側(cè)面向下傾斜設(shè)置，與所述箱式墻體前壁采用α角度連接(α＝120°-135°)，趾板下側(cè)面水平設(shè)置，趾板前沿(即水側(cè))高度為H_趾＝0.4-1.0米；趾板前沿距碼頭墻體前壁的凈距離為L(zhǎng)，L≤1.5米，所述趾板水域前側(cè)設(shè)置漿砌石護(hù)底，所述漿砌石護(hù)底前設(shè)置拋石護(hù)底。后底板從與箱式墻體后壁內(nèi)側(cè)垂線相交處向下傾斜設(shè)置，交于趾板下側(cè)面。后底板在陸域一側(cè)的高度為0.4米，后底板在箱體后墻壁內(nèi)角點(diǎn)處的高度為1.5米(即為底板的最大厚度)。

作為優(yōu)選，為了避免應(yīng)力集中，所述后底板和所述箱式墻體后壁之間采用三角形加強(qiáng)體過(guò)渡連接，趾板陸側(cè)從箱式墻體后壁內(nèi)側(cè)開始。

作為優(yōu)選，為了減少剩余水壓力同時(shí)便于排水通暢，沿所述箱式墻體通長(zhǎng)布置軟式排水管。墻后軟式排水管與箱體中UPVC排水管交匯于倒濾層。倒濾層采用不同粒徑砂石，由內(nèi)至外分別為級(jí)配碎石、瓜米石和中沙，每層厚度S，S≥300mm。墻體前壁中設(shè)置直徑50毫米透水孔，該透水孔與箱體中的填料設(shè)置反濾土工布一層。

作為優(yōu)選，所述底板下設(shè)置10厘米素低強(qiáng)混凝土墊層，混凝土墊層下設(shè)置基床。在原地基承載力不足時(shí)采用復(fù)合地基方案進(jìn)行處理加固。

本發(fā)明同時(shí)提出上述L型箱式碼頭的建造方法，包括以下工序：備料→筑圍堰→挖基坑→基底與地基處理→基床與澆素混凝土墊層→澆混凝土底板、砌石護(hù)底→立模分層分段澆箱體墻身→墻后倒濾層、回填料施工→施工至水工水位以上時(shí)拆除圍堰→碼頭面基層面層施工→碼頭輔助設(shè)備安設(shè)→陸域回填→裝卸機(jī)械安設(shè)→其他設(shè)施→投產(chǎn)。

具體地，墻后回填填料的選擇，是以鋼筋混凝土后底板的后側(cè)邊線與后底板底側(cè)邊線的交角為起始點(diǎn)，向碼頭陸域一側(cè)作一與后側(cè)邊線夾角為α的向上傾斜線，該傾斜線直至回填范圍上部頂層，以此傾斜線作為碼頭墻后回填范圍前后土體不同回填料的分界控制線，此處α取29°-30°；在箱式墻體后壁與此控制線以內(nèi)范圍回填料選用粗顆粒類砂性填料，此控制線以外陸域一側(cè)通過(guò)土工試驗(yàn)來(lái)確定是否選用原港池開挖土作回填料；

空箱內(nèi)回填料的選擇，采用非膨脹性土作填料，選用粗顆粒類土，通過(guò)土工試驗(yàn)來(lái)確定是否選用原港池開挖土；

碼頭建筑物施工備料分碼頭檔墻與回填料兩部分，港池開挖土體形成的棄土堆在堆場(chǎng)區(qū)，曬干后作回填料；

回填料均需分層碾壓密實(shí)，碼頭墻體后壁之后回填料的松鋪厚度小于40cm，墻體后壁之后1m范圍內(nèi)禁用大型機(jī)械，碼頭混凝土墻體強(qiáng)度大于70％以上時(shí)才能進(jìn)行回填料回填；

碼頭前沿護(hù)底用重型機(jī)械夯實(shí)；

施工基坑開挖，河港碼頭工程的碼頭水工建筑物與港池不能占用航道水域，港池需要向陸域開挖；開挖時(shí)先開挖地下水位以上土體，以下土體須與降水同步進(jìn)行；碼頭工程施工時(shí)間選在枯水季節(jié)進(jìn)行，采用土石圍堰方案提供碼頭基礎(chǔ)及主體工程施工所需的干地條件；全部水下工程完工后隨水位升高逐步完成水上部分；

結(jié)合地質(zhì)層高差與不均勻性以及地質(zhì)完整均勻程度決定基床類別，基槽外表土先留護(hù)層，二次開挖時(shí)即設(shè)置基床、澆筑混凝土墊層，在地基承載力足夠時(shí)，直接澆筑混凝土墊層，不得擾動(dòng)下層土。

有益效果：L型箱式碼頭結(jié)構(gòu)融合了扶壁碼頭和沉箱碼頭的優(yōu)點(diǎn)，采用箱式墻體可以使墻后土壓力分布更均勻，回填土的密實(shí)在施工工藝上更簡(jiǎn)便可行，后底板和趾板的設(shè)置使得基床受力更加均勻，增加了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，箱式墻體前壁下的趾板位置可根據(jù)要求設(shè)置，可以不占用碼頭設(shè)計(jì)水深。箱式墻體前壁與箱式墻體后壁采用現(xiàn)澆橫隔板連接，增大了結(jié)構(gòu)的整體剛度，提升結(jié)構(gòu)的安全性。L型箱式碼頭依靠箱式墻體和底板的共同作用維持自身穩(wěn)定性，地基受力均勻。采用備料、筑圍堰、挖基坑、護(hù)底施工、澆筑箱體墻身、墻后倒濾層、回填料施工等步驟的施工方法具有操作簡(jiǎn)便，不增加地基承載力要求等優(yōu)點(diǎn)，特別是在原地基承載力不足時(shí)采用復(fù)合地基方案進(jìn)行處理，適用于地基條件更一般的內(nèi)河港口。

除了上面所述的本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題、構(gòu)成技術(shù)方案的技術(shù)特征以及由這些技術(shù)方案的技術(shù)特征所帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)外，本發(fā)明的L型箱式碼頭及其建造方法所能解決的其他技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案中包含的其他技術(shù)特征以及這些技術(shù)特征帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)，將結(jié)合附圖做出進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)斷面圖；

圖2為L(zhǎng)型箱式碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖；

圖3為后底板和趾板斷面圖；

圖4為現(xiàn)澆橫隔板平面圖；

圖中：1梯形護(hù)輪檻，2鋼筋混凝土箱式墻體前壁，3鋼筋混凝土箱式墻體后壁，4鋼筋混凝土箱式墻體頂板，5空箱內(nèi)回填材料，6鋼筋混凝土后底板，7鋼筋混凝土趾板，8素混凝土墊層，9碼頭墻后回填材料，10軌道式裝卸機(jī)械近岸側(cè)軌道，11土工布，12現(xiàn)澆橫隔板，13基床，14漿砌石護(hù)底，15拋石護(hù)底，16軟式排水管，17UPVC排水管，18透水孔，19基槽開挖底線，20倒濾層，21后側(cè)邊線，22底側(cè)邊線。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例：

本實(shí)施例的L型箱式碼頭如圖1所示，結(jié)構(gòu)主體由C35鋼筋混凝土箱式墻體前壁2、C35鋼筋混凝土箱式墻體后壁3、C35鋼筋混凝土箱式墻體頂板4、C35鋼筋混凝土后底板6以及C35鋼筋混凝土趾板7構(gòu)成，后底板6與趾板7構(gòu)成箱式墻體的底板。碼頭設(shè)計(jì)高水位8.37m，設(shè)計(jì)低水位4.87m。箱式墻體前壁頂部設(shè)置梯形護(hù)輪坎1，護(hù)輪坎高H₁＝0.3m，碼頭面高程10.0m(85國(guó)家高程，下同)，碼頭前設(shè)計(jì)泥面高程1.8m，鋼筋混凝土箱式墻體前壁2壁厚B₁＝0.5m，鋼筋混凝土箱式墻體后壁3壁厚B₂＝0.5m，鋼筋混凝土箱式箱式墻體頂板4厚度B₃＝0.5m。鋼筋混凝土箱式墻體后壁3的墻頂鋪設(shè)軌道式裝卸機(jī)械近岸側(cè)軌道10。鋼筋混凝土箱式墻體前壁2與鋼筋混凝土箱式墻體后壁3之間凈距B₄取為1.25m，鋼筋混凝土前壁2與鋼筋混凝土后壁3之間采用現(xiàn)澆橫隔板12連接，現(xiàn)澆橫隔板頂高程9.5m，底高程3.3m，寬度等于鋼筋混凝土箱式墻體前壁2與鋼筋混凝土箱式墻體后壁3之間凈距B₄，現(xiàn)澆橫隔板12的厚度0.5m。鋼筋混凝土箱式墻體前壁2的高度為H₂＝7.7m，鋼筋混凝土箱式墻體前壁2的底高程為2.3m。鋼筋混凝土后底板6與鋼筋混凝土趾板7的總寬度和為B₅＝7.5m，其中，鋼筋混凝土后底板6的寬度B₆＝5m，鋼筋混凝土后底板6的底高程1.8m。鋼筋混凝土后底板6的厚度由1.5m至0.4m呈梯形過(guò)渡。鋼筋混凝土趾板7的寬度B₇＝1.0m，鋼筋混凝土趾板7與鋼筋混凝土箱式墻體前壁2連接處高程2.3m，鋼筋混凝土7傾斜向下至趾板頂高程1.8m，鋼筋混凝土趾板7的底高程1.4m。鋼筋混凝土趾板7前采用M10漿砌石護(hù)底14，M10漿砌石護(hù)底14的寬度和深度各1m，M10漿砌石護(hù)底14前同時(shí)采用拋石護(hù)底15，拋石護(hù)底15的寬2m，深度大于0.4m。

在高程為8.4m、6.6m以及4.8m處設(shè)置直徑100mm軟式排水管16，通長(zhǎng)布置，在高程4.8m處每一空箱中部設(shè)置直徑50mmUPVC排水管17。在高程4.5m處設(shè)置直徑50mm排水孔18。

鋼筋混凝土箱式墻體前壁2與鋼筋混凝土箱式墻體后壁3以及鋼筋混凝土箱式墻體頂板4之間圍成的空箱內(nèi)回填料5。在鋼筋混凝土箱式墻體后壁3后，軟式排水管16與箱體中UPVC排水管17交匯于倒濾層20。倒濾層20采用不同粒徑砂石，由內(nèi)至外分別為級(jí)配碎石、瓜米石和中砂，每層厚度S，S≥300mm。墻體前壁中設(shè)置直徑50毫米透水孔，該透水孔與箱體中的填料設(shè)置反濾土工布一層。鋼筋混凝土箱式墻體后壁3后側(cè)回填材料9，墻后回填的填料9碼頭面以下1.5米范圍夯實(shí)至96％壓實(shí)度，碼頭面1.5米以下深度范圍夯實(shí)至93％壓實(shí)度。鋼筋混凝土后底板6以及鋼筋混凝土趾板7下現(xiàn)澆100mm厚C15素混凝土墊層8，混凝土墊層8需向陸側(cè)多鋪設(shè)200mm。素混凝土墊層8設(shè)有基床13。施工時(shí)基槽底線19以上外表土先留護(hù)層，二次開挖時(shí)不得擾動(dòng)下層土。其建造要求及特點(diǎn)包括以下方面：

墻后回填填料9的選擇，以鋼筋混凝土后底板的后側(cè)邊線21與后底板底側(cè)邊線22的交角為起始點(diǎn)，向碼頭陸域一側(cè)作一與后側(cè)邊線21(后側(cè)邊線21為垂直線)夾角為α的向上傾斜線，該傾斜線直至回填范圍上部頂層，以此傾斜線作為箱式墻體后壁3以后范圍(即碼頭墻后回填范圍)前后土體不同回填料的分界控制線，這里α＝29°-30°。在箱式墻體后壁3與此控制線以內(nèi)范圍回填料9選用粗顆粒類砂性填料，此控制線以外(陸域一側(cè))通過(guò)土工試驗(yàn)來(lái)確定是否選用原港池開挖土作回填料，以降低工程造價(jià)。

空箱內(nèi)回填料5的選擇，采用非膨脹性土作填料，選用粗顆粒類土，通過(guò)土工試驗(yàn)來(lái)確定是否選用原港池開挖土。

碼頭建筑物施工備料，分碼頭檔墻與回填料兩部分。港池開挖土體形成的棄土堆在堆場(chǎng)區(qū)，曬干后作回填料。

回填料均需分層碾壓密實(shí)。碼頭墻體后壁3之后回填料的松鋪厚度小于40cm，墻體后壁3之后1m范圍內(nèi)禁用大型機(jī)械。碼頭混凝土墻體強(qiáng)度大于70％以上時(shí)才能進(jìn)行回填料回填。

碼頭前沿護(hù)底15用重型機(jī)械夯實(shí)。

施工基坑開挖，河港碼頭工程的碼頭水工建筑物與港池不能占用航道水域，港池需要向陸域開挖。開挖時(shí)先開挖地下水位以上土體，以下土體須與降水同步進(jìn)行。碼頭工程施工時(shí)間選在枯水季節(jié)進(jìn)行，采用土石圍堰方案提供碼頭基礎(chǔ)及主體工程施工所需的干地條件。全部水下工程完工后隨水位升高逐步完成水上部分。

結(jié)合地質(zhì)層高差與不均勻性以及地質(zhì)完整均勻程度決定基床13類別。基槽19外表土先留護(hù)層，二次開挖時(shí)即設(shè)置基床13、澆筑混凝土墊層8(在地基承載力足夠時(shí)，直接澆筑混凝土墊層8)，不得擾動(dòng)下層土。

施工工序：備料→筑圍堰→挖基坑→基底與地基處理→基床與澆素混凝土墊層→澆混凝土底板、砌石護(hù)底→立模分層分段澆箱體墻身→墻后倒濾層、回填料施工→至水工水位以上即可拆除圍堰→碼頭面基層面層施工→碼頭輔助設(shè)備安設(shè)→陸域回填(含管道、道路、庫(kù)場(chǎng))→裝卸機(jī)械安設(shè)→其他設(shè)施→投產(chǎn)。

以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做出詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在本發(fā)明的原理和技術(shù)思想的范圍內(nèi)，對(duì)這些實(shí)施方式進(jìn)行多種變化、修改、替換和變形仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。