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高强混凝土联锁块在港区堆场中的应用

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高强混凝土联锁块在港区堆场中的应用

发布日期:2020-09-25 作者:ikaros 点击:

随着经济快速发展和节能减排及绿色运输的 要求港口货物的吞吐量增长尤为明显港口朝 着大规模方向发展因此对港口工程中堆场的需 求大幅上升对堆场质量要求也越来越高堆场 建设在整个港口工程建设投资中所占的比例也大 幅度提高高强混凝土联锁块面层作为种新型 面层结构以其特有的优点在港区堆场得到了 广泛的推广应用高强混凝土联锁块的合理使用 对发挥港区堆场的功能节约工程投资满足设 计使用年限等具有重大意义

1 混凝土联锁块结构的特点 

混凝土联锁块结构应用于港区堆场中主要 有以下特点

1) 力学性能好混凝土联锁块是经过挤压强 振成型的种高强混凝土块体主要材料为水泥 和密实骨料块体密实度大强度高单块面积 不易产生隆起断裂折断等现象

2) 施工速度快高强联锁块是在预制厂内经 过专业机械设备加工制成的成品速度快单块 面积小运输方便受风雨等恶劣天气的影响较 工期安排方便在施工过程中只要将基础 工程处理完成后即可对联锁块进行铺砌使施工 工艺得到很大程度的简化。 

3) 便于维修面层结构维修和埋置于面层下 方管线的维修是两个经常遇到的比较难处理的问 堆场由于长期承受较大的荷载在使用时间后堆场易发生损坏联锁块堆场只需将损坏的块体取出替换成新的块体即可如果使用现 浇混凝土堆场需要凿开损坏的部分重新浇筑混 凝土面层耗费时间长造价高同样在对联锁 块堆场面层下方管线进行维修时只需将管线上 方的块体取出挖开覆盖层进行维修施工即可节省了维修成本和时间

4) 附加功能联锁块预制过程中向搅拌 设备中投用不同颜色的水泥拌合料制作成不同 色彩的联锁块根据不同的需求拼成各种图案或 进行区域划分使港区堆场的利用更加合理高了整个港口的工作效率

5) 可重复使用联锁块是由刚性材料制作成 的柔性结构比现浇混凝土面层造价低对大型 机械设备的需求少混凝土强度等级基本在 C50 以上强度高在较大的冲击荷载下能保持原有 形状可重复多次使用[1]

2 结构设计 

现浇混凝土面层沥青混凝土面层和高强混 凝土联锁块面层是国内外港区堆场最常用的 3 面层结构其中作用在现浇混凝土面层上的荷载 主要依靠面板的绕曲来扩散沥青混凝土面层上 的荷载依靠面层自身的连续性扩散二者的理论 研究和结构设计比较成熟而高强联锁块面层比 现浇混凝土面层和沥青混凝土面层结构复杂究深度仍有不足。 

港区堆场联锁块面层结构自上而下由高强联 锁块层砂垫层基层和原始地基组成( 1) 般来说联锁块面层承受和传递载荷主要依赖 于块体之间的嵌锁作用位于联锁块面层的地基 并非处于完全密实状态中块体与块体之间存在 2 3 mm 的缝隙在铺砌过程中用砂粒填充此缝 在荷载作用之前只要依靠填缝砂来传递荷 块体之间的嵌锁作用基本上没有发挥出来当联锁块层逐渐形成稳定的结构层以后块体在 荷载的作用下发生弯沉块体间由于存在缝隙没 有处于紧密接触状态中所以块体会出现微小转 使块体之间产生水平挤压力面层由于挤压 作用产生定的拱度孙立军[2] 经过对联锁块体 进行室内足尺承载板试验和现场承载试验分析 块体间接缝的力学特性和联锁块层扩散荷载的原 提出了联锁块在荷载作用下的 拱效应锁块在荷载作用下将从上部传来的竖向压力变为 水平挤压力使得作用在单个块体的荷载向周围 更大区域内扩散荷载扩散过程中回弹弯沉起着 重要作用故块体不会出现单体沉降局部沉降 的情况对生产作业的影响相对于现浇混凝土面 层和沥青混凝土面层小得多

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根据相关规范要求以及使用经验联锁块体常 用厚度为 81012 cm最小厚度不宜小于 8 cm联锁块在厚度选取时要充分考虑荷载的作用荷载 作用次数越多则块体的厚度应越大基层厚度与除 基层以外的各层厚度有关当各层厚度确定下来 根据基层的类型基层以下回弹模量和基层所 受荷载状况选取基层最小厚度不宜小于 15 cm[3]

3 混凝土联锁块面层结构的施工流程

1) 若原始地基良好满足设计要求则对地 基进行简单处理后可直接进行基层施工若原始 地基为含水量高压缩性大强度低透水性差 的淤泥质或软土地基则需对地基进行开挖和换 填处理地基开挖后回填定厚度的碎石行强夯和预压加固处理当地基高程下降后回填 至原设计高程再进行夯击直至地基压实度不小 95%为止然后进行粗平细平最后用振动 压路机对地基进行压实 10 12 遍至地基表面没有 明显的车轮痕迹[4] 。 

2) 基层施工主要在地基上摊铺贫混凝土环节在整个混凝土联锁块面层施工过程中占有十 分重要的地位施工过程中分两次摊铺若基层 总厚度为 40 cm则每次摊铺 20 cm摊铺过程中 必须对摊铺后的顶面高程进行测量若超过施工 规范要求必须进行人工细平确保基层顶面的高程差控制在定范围内避免对砂垫层和联锁 块面层的施工产生影响贫混凝土摊铺结束后用振动压路机对地基进 行压实 10 12 遍至地基表面没有明显的车轮痕迹。 

3) 摊铺垫层砂将垫层砂摊铺在基层顶面 安装方钢作为导轨保证摊铺过程中砂垫层的 平整和厚度均匀最后用刮尺沿两侧导轨刮平砂垫层宜采用含水量 4% 8%的中粗砂其砂粒的 级配见表 1

4) 联锁块铺砌采用棋盘式布局方框内控 拉线条铺设的施工工艺[5] 人工铺砌过程中 采用人字形并与流动机械行驶方向成 45°角推进砌块时为保证块体间的缝隙和平整度符合要求采用橡皮锤进行敲击区域铺砌完成后联锁块间的缝隙进行填砂处理填缝砂宜采用含 水量小于 2%的中细砂为了提高平整度和缩小相 邻联锁块间的高差最后用轮胎式压路机进行压 10 12 填缝砂级配见表 1

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4 使用效果 

20 世纪 80 年代混凝土联锁块引入我国逐渐在人行道广场学校工厂生活休闲区 些基础建设中应用近年我国港口建设快速 发展港口流动机械的大型化也不断发展随着 高强混凝土联锁块的生产使用联锁块结构设计 已越来越成熟使用经验越来越丰富高强联锁 块面层结构在港口工程中的应用越来越普遍。 

在近十几年中高强联锁块面层结构在港区 堆场的铺砌量呈直线上升2003 年温州七里港区 期工程中在高强联锁块具有定的使用经验 的基础上对港区建设环境和地质条件进行反复 调查和研究后3. 5 m2 的港区堆场全部使用 高强联锁块面层结构20052010 年深圳盐田港 三期扩建工程道路堆场大面积铺砌联锁块面层 结构铺砌量约 1. 07 km2连云港庙岭三期道路堆场工程中为了解决地基中淤泥强度低透水性 易发生沉降等不利因素港区道路堆场全部 采用高强混凝土联锁块结构铺砌量达到 2. 0 km2在内河港口重庆寸滩港果园港新田港龙头 四川宜宾港泸州港的集装箱和件杂堆场中使用已累计达 1. 0 km2此外舟山老塘山港区张家港深圳盐田港天津港丹东港黄骅港巴基斯坦瓜塔尔港等重要枢纽港堆场全部或部 分采用了高强混凝土联锁块结构从目前使用情 况来看高强联锁块结构得到了使用单位和施工 单位的致认可在使用过程中没有出现单块沉 面层整体性好且地基沉降量小取得了显著 的社会效益和经济效益

5 经济效益对比分析 联锁块与传统的混凝土面层结构对比具有 以下优点

1) 高强联锁块面层的施工工艺和质量控制较 为简单避免了现浇混凝土面层需要大量机械设 备和养护复杂的情况。 

2) 现浇混凝土面层在受到较大荷载和温度影 响下易产生裂纹折断和隆起等现象而高强 联锁块的抗压强度等级在 50 MPa对承载力和温 度应力的适应性较强

3) 联锁块块体的形状较般混凝土块体的形 状有很大的不同形状般分为 SAID 其侧面面积大且由于块体间缝隙进行了填砂处 使得联锁块间的咬合力和整体性较混凝土结 构面层要好

4) 现浇混凝土面层结构比高强联锁块面层结 构造价高[3] 见表 2

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由表 2 可知现浇混凝土面层的单价高于混 凝土联锁块面层约 15%如果将浇筑混凝土面层 所需要的大型机械设备和后期维修费用计算在内现浇混凝土面层结构的造价还将增加

6 结语 

1) 通过国内外大量的港口工程堆场的应用可知高强混凝土联锁块强度高面层结构整体性 对软土地基和高回填地基适应性强不会出 现单体沉降和局部沉降的情况施工速度快便 于局部调整维修块体可重复使用

2) 高强混凝土联锁块面层结构工程造价较 般为现浇混凝土面层的 85%左右若加上 地基处理等费用以及后期维修费用其经济效益 更为明显

3) 由于高强混凝土联锁块良好的性能和显著 的经济效益在港口工程的堆场应用中具有广阔 的应用前景

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