桶式基础结构防波堤走道板连接优化设计

（1.连云港港30万吨级航道建设指挥部，江苏连云港222042；2.中交第三航务工程勘察设计院有限公司，上海200032）摘要：桶式基础结构因其可工厂化预制、水上施工工艺简单、无噪声污染和环境污染等特点应用于防波堤工程及护岸工程。在徐圩港区直立式东防波堤工程使用过程中，出现台风期局部走道板下方橡胶支座缺失导致板体发生变位，影响结构的直观观感和使用。文章结合实际使用及监测情况进行走道板连接优化设计，采用多点预留后浇带设计，减少橡胶支座使用量，降低工程造价，同时使底板应力分布均匀，避免走道板与上筒纯固接而产生的上筒边缘出现应力过大现象。可为类似走道板连接设计提供参考。关键词：预制走道板；橡胶支座；反压块；后浇带中图分类号：U656.2文献标志码：AS1-0043-04文章编号：2095-7874（2019）doi：10.7640/zggwjs2019S1008Optimizationdesignofprecastroadslabconnectionfor

bucket-basedstructure

（1.LianyungangPort300000TonnerChannelConstructionHeadquarters,Lianyungang,Jiangsu222042,China;DINGLing1,SHENGJia-jun2*2.CCCCThirdHarborConsultantsCo.,Ltd.,Shanghai200032,China）Abstract：Bucket-basedstructureisusedinbreakwaterengineeringandrevetmentengineeringbecauseofitsfactoryprefabrication,simplewaterconstructiontechnology,nonoisepollutionandenvironmentalpollution.DuringtheapplicationofeastverticalbreakwaterprojectinXuweiPortArea,thelackofrubberbearingsundertheroadslabduringtyphoonperiodresultedinlargedisplacementoftheslab,whichaffectedtheintuitiveperceptionanduseofthestructure.Inthispaper,aimingtheflooruniform,soastoavoidthephenomenonofexcessivestressattheedgeoftheuppercylindercausedbythepurefixingoftheroadslabandtheuppercylinder.Itcanprovideareferenceforsimilarroadslabconnectiondesign.Keywords：precastroadslab；rubberbearing；counterpressureblock；post-pouringbeltattheoptimaldesignofroadslabconnectionincombinationwithactualuseandmonitoring,multi-pointreservedpost-pouringbeltdesignisadoptedtoreducetheuseofrubberbearings,reducethecostofconstruction,andmakethestressdistributionof0引言连云港港徐圩港区直立式东防波堤工程位于港区“八”字形口门位置。直立式防波堤为桶式基础结构，通常由1个下部基础桶体和2个上部筒体组成，下桶基础桶体呈椭圆形，2个上部筒体坐落在基础桶顶板，上筒体上方设置走道板形收稿日期：2019-06-111986—作者简介：丁玲（成通路，下方设置橡胶支座，上筒外海侧为弧形胸墙满足防浪功能。在使用过程中，由于受强台风影响，风浪冲击下局部橡胶支座脱落缺失，形成桶间缝隙无支撑，使走道板产生位移、裂缝、相邻高差等破坏，影响结构的观感和使用。针对该情况，走道板局部预留后浇带，后浇带范围内上筒、翼墙及范围内竖向钢筋伸入至预制板顶，增加固接节点形成固结结构。采用该预留后浇带的连接形式，减少橡胶支座使用量，降低工程造价，并且有效避免走道板与上筒纯固接所产生的上筒边缘出现应力修回日期：2019-07-04

），女，江苏连云港人，工程师，从事工程建基金项目：连云港港30万吨级航道二期工程科技示范工程（）2018Y03

设管理工作。*通讯作者：盛佳珺，E-mail：shengjj@theidi.com

窑44窑构整体性。中国港湾建设2019年增刊过大现象，同时减少走道板位移变形，增强了结1工程概况连云港港徐圩港区位于连云港区南翼埒子口以西至小丁港之间海岸，该海岸N—SE向为开敞海岸，N—E向外海波浪对防波堤工程影响较大。徐圩港区附近的各测点外侧为旋转流，近岸流场长短轴呈顺岸方向[1-2]。直立式结构东防波堤工程作为徐圩港区防波堤的主要组成部分，具备抵挡设计波浪和潮流的作用，创造了良好的港内泊稳环境，同时减轻港内水域的回淤，具有防浪减淤的双重功能，满足使用要求[5-6]。东直立堤桶式基础结构上部筒体为圆形，直径8.9m，筒壁厚0.4m，两筒沿短轴方向排列，上筒沿堤轴线方向外侧设挡浪板。上筒顶海侧设弧形挡浪墙，挡浪墙由海侧部分筒体升40030081008900高而成。堤顶设5.1m宽走道板，道路板采用预制安装结构，厚度0.5m，每组筒顶2块，之间采用现浇接头连接，单个上筒在道路板区域间隔布置10个橡胶支座（图1），道路板港侧设波形护栏。标准桶式基础结构见图2。上筒体橡胶支座图1上筒体橡胶支座布置示意图Fig.1Drawingofrubberbearingarrangementofupperbucket400860510045003002900）设计10.00，预留0.30m沉降10.30（现浇弧形挡浪墙波形护栏堤顶道路7译7.006.45预制实心面板厚5003.50上筒现浇段港侧拼缝位置600上层筒上筒预制段海测-4.00~-4.50500上筒趾板1500500150550400现浇层250预制盖板350肋板250250300下层桶300400300300300400

11150

300

30000

6300

300

11150

400

图2标准桶式基础结构断面图Fig.2Sectiondiagramofstandardbucket-basedstructure2019年增刊丁玲，等：桶式基础结构防波堤走道板连接优化设计·45·22.1东直立堤走道板局部破损情况分析损坏情况自东直立堤投入使用以来，根据现场实测资料，橡胶支座出现缺失导致模袋混凝土、反压块及预制走道板出现混凝土剥落、局部裂缝等破坏情况，具体表现为上筒体局部缺失橡胶支座，走道板与上筒顶存在间隙。预制走道板由于缺失支座存在高差2~3cm，产生板面裂缝（图3）。反压块损坏情况为混凝土表面剥落、边角破坏（图4）。图3堤顶走道板裂缝图Fig.3Crackdiagramofroadslabonthetopofbreakwater图4堤顶反压块破坏图Fig.4Damagediagramofcounterpressureblockonthetopofbreakwater2.2损坏原因分析东堤堤身处于强浪向、常浪向，台风季节更加明显，2018年度对徐圩港区产生影响的台风有712号“派比安”19号“云雀”、、148号“玛利亚”号“摩羯”、、1810号“温比亚”号“安比”、、台风来临时，风浪在两筒体间能量集中，形成向号“苏力”，较往年相比，次数多、频率高。上的反复冲击力，导致走道板产生不同程度的位移变形、橡胶支座缺失、模袋混凝土脱落等损坏。风浪冲击下造成橡胶支座脱落缺失，形成筒间缝隙无支撑，支座和筒壁连接不足，走道板反复上浮频率高造成振动冲击破坏使板面产生高差及裂缝，并且支座缺失对反压块的损坏影响也较大。2.3修复情况在使用过程中，存在走道板橡胶支座被风浪卷走的情况，支座缺失使走道板产生裂缝及相邻高差，针对该情况前后进行两次修复[3-4]。第一次修复采用板底增补胶泥支座（图5）、防浪墙与走道板结构设置反压剪力块（图6），使走道板与上筒形成刚性连接，总体效果较为良好。近年来连云港地区较往年多发台风，且次数多、频率高，导致支座出现缺失、板体裂缝、反压块混凝土破碎等现象，为防止走道板结构进一步破坏，第二次修复采用在走道板与上筒壁间植筋固定（图7）。弧形挡浪墙港池侧道路板反压块外海侧上筒体增加胶泥支垫图5第一次修复增补胶泥支座位置Fig.5Firstrepairandreplenishmentofmasticcementbearinglocation剪剪力块力块港池侧弧形挡浪墙外海侧剪力块剪力块图6第一次修复增设反压块位置Fig.6Firstrepairandreplenishmentofcounterpressureblocklocation窑46窑中国港湾建设2019年增刊港池侧弧形挡浪墙外海侧走道板植筋位置图7第二次修复走道板植筋位置图Fig.7Locationdrawingofreinforcingbarforsecondrepairofprecastroadslab从使用及监测情况来看，局部加强对走道板的保护作用明显，使走道板与上筒形成刚性连接，总体效果较好，没有产生大范围二次破坏现象，胶泥支座均无脱落、缺失及损坏，修补后走道板不再产生相邻高差，二次裂缝发生率低。反压块设置于走道板与挡浪墙交界面，形成应力约束，由于风浪冲击下发生一定的剪切破坏，导致反压块表面混凝土剥落。反压块损坏受支座缺失导致支垫不均匀的影响较大，增加胶泥支垫后，仅有个别位置反压块损坏，说明增加胶泥支垫后效果明显。3走道板优化设计港区内掩护条件较东防波堤有很大改善，但台风4区围堤工程位于已建东防波堤内侧，虽然期港内NW风成浪及台风期风浪对上筒走道板的影响仍不容小觑。为避免对走道板的二次修复，针对上述走道板使用情况及破坏原因分析，4区围堤走道板拟将预制走道板预留后浇带的方法进行走道板与上筒结构连接的优化设计，确保其连接安全、可靠。桶式基础上部结构包括2个上筒体，上筒体间设置连接板同时两侧设置翼墙形成整体。预制走道板与上筒体间连接取消橡胶支座，优化为设置厚20mm水泥砂浆垫层并在走道板与下部局部上筒体、连接板、两侧翼墙三处预留后浇带，后浇带范围内上筒、翼墙范围内竖向钢筋伸入至预制板顶，再统一现浇，增加至3个固接节点，形成固结结构（图8）。对于已预制完成的走道板，在走道板陆侧上筒顶部设混凝土挡坎和走道板上挡墙连接并一同浇筑，每个上筒顶部混凝土挡坎处考虑植筋并弯后浇带连接板后浇带后浇带翼墙后浇带上筒体图8标准段预制走道板后浇带示意图Fig.8Schematicdiagramofpost-pouringbeltofprecastroadslabinstandardsection折和挡墙钢筋焊接牢固，挡坎与后沿挡墙整体浇筑，2块预制走道板之间与翼墙形成现浇带，增加固接节点。对于其余已经完成接高的上筒，除上述处理措施外，另在走道板预留缺口处植筋并弯折和走道板顶层钢筋焊接牢固，再进行混凝土后浇带施工（图9）。新增钢筋使混凝土挡墙与挡坎连接混凝土挡墙5007.30（7.60）架立筋挡坎上筒顶标高吹填区侧原挡坎范围内上筒侧壁钢筋预留至挡坎顶图9已预制走道板后浇带示意图Fig.9Schematicdrawingofpost-pouringbeltofprefabricatedroadslab通过优化桶式基础走道板与下部筒体的连接设计，解决了风浪冲击下造成橡胶支座脱落缺失而形成的筒间缝隙无支撑，支座和筒壁连接不足，板高频率反复上浮造成振动冲击破坏使板面产生高差及裂缝等问题。减少橡胶支座使用量，降低工程造价，同时使底板应力分布均匀，避免走道板与上筒纯固接而产生的上筒边缘出现应力过大现象。4结语桶式基础结构上部预制走道板与上筒的刚性连接是设计的难点之一。在本次优化设计中采用（下转第65页）2019年增刊吴辉，等：桶式基础结构下沉估算2012.限公司，·65·下沉过程中下沉力和阻力进行分析，得出结论：）桶式基础结构下沉力中，桶体基础结构自1重占了相当大比重，设计时应给与重视，避免出现下沉力不足的情况。）桶式基础结构采用负压下沉时，负压取值2应考虑多仓同时作业，取值不宜大于0.6个大气压，避免出现施工负压达不到设计要求。）下沉阻力主要考虑的是端阻力和摩阻力，3并且都是垂直情况下的，如果出现偏斜，应考虑扩大系数。）端阻力计算时，应计入水深压力；摩阻力4计算时，应考虑饱和容重和覆水压力。参考文献：金辉，等.连云港港徐圩港区防波堤工程工程杭建忠，[1]祁小辉，可行性研究报告[R].上海：中交第三航务工程勘察设计院有限LIWu,HANGJian-zhong,QIXiao-hui,etal.Preliminarydesignof

verticalstructuraleastbreakwaterprojectinXuweiPortAreaofCo.,Ltd.,2012.

LianyungangPort[R].Shanghai:CCCCThirdHarborConsultants[3]南京水利科学研究院.连云港港徐圩港区防波堤工程桶型基础2012.

结构离心模型试验研究报告[R].江苏：南京水利科学研究院，NanjingHydraulicResearchInstitute.Centrifugalmodeltestreport

onbucket-basedstructureofbreakwaterprojectinXuweiPortInstitute,2012.

AreaofLianyungangPort[R].Nanjing:NanjingHydraulicResearch[4]中交第三航务工程局有限公司.连云港徐圩港区直立式结构东防波堤工程施工项目（DZL-SG2标段）试验段监测检测报告中交第三航务工程局有限公司，[R].上海：2012.

CCCCThirdHarborEngineeringCo.,Ltd.MonitoringandtestingreportonthetestsectionoftheverticalstructuraleastbreakwaterShanghai:CCCCThirdHarborEngineeringCo.,Ltd.,2012.2011.浪模型试验[R].天津：天津大学，project(DZL-SG2Section)inXuweiPortArea,Lianyungang[R].[5]天津大学.连云港港徐圩港区防波堤工程桶型基础结构断面波TianjinUniversity.Wavemodeltestonbucket-basedsectionofTianjin:TianjinUniversity,2011.

2012.公司，QIXiao-hui,HANGJian-zhong,JINHui,etal.FeasibilitystudyreportofbreakwaterengineeringinXuweiPortAreaofLianyun原2012.

gangPort[R].Shanghai:CCCCThirdHarborConsultantsCo.,Ltd.,祁小辉，等.连云港港徐圩港区直立式结构东防[2]李武，杭建忠，波堤工程初步设计[R].上海：中交第三航务工程勘察设计院有breakwaterprojectinXuweiPortAreaofLianyungangPort[R].

（上接第46页）走道板多点预留后浇带，与上筒体预留钢筋后期浇筑的有效安全可靠的连接形式，避免走道板与上筒体纯简支橡胶支座脱落引起结构破坏，同时也避免了因走道板与上筒体整体浇筑形成纯固接的情况而造成的上筒边缘出现应力过大现象，并且该结构优化设计减少走道板位移变形，结构整体性强。本文可为其他类似走道板连接设计工程提供参考。参考文献：[1]

中交第三航务工程勘察设计院有限公司.连云港港徐圩港区直立式结构东防波堤工程施工图[R].上海：中交第三航务工程航道二期工程施工图[R].上海：中交第三航务工程勘察设计院有限公司，2017.

CCCCThirdHarborConsultantsCo.,Ltd.ConstructiondrawingofShanghai:CCCCThirdHarborConsultantsCo.,Ltd.,2017.JTS167—2018，Designcodeforwharfstructures[S].

phaseIIprojectof300000-tonwaterwayofLianyungangPort[R].[3]JTS167—2018，码头结构设计规范[S].

港口水工建筑物修复加固技术规范[S].[4]JTS311—2011，JTS311—2011,Technicalcodeforrepairandstrengtheningofharborandmarinestructures[S].

陈甦，等.桶式基础结构稳定性试验研究[J].水利吴青松，[5]李武，201242-47.水运工程学报，（5）：2012.勘察设计院有限公司，CCCCThirdHarborConsultantsCo.,Ltd.ConstructiondrawingofverticalstructuraleastbreakwaterinXuweiPortAreaofLianyun原2012.

LIWu,WUQing-song,CHENSu,etal.Stabilitytestsofbucket-

等.水平荷载作用下桶式基础结构稳定性[6]李武，陈甦，程泽坤，研究[J].中国港湾建设，（5）：201214-18.

basedstructure[J].Hydro-ScienceandEngineering,2012(5):42-47.

gangPort[R].Shanghai:CCCCThirdHarborConsultantsCo.,Ltd.,[2]中交第三航务工程勘察设计院有限公司.连云港港30万吨级LIWu，CHENSu,CHENGZe-kun,etal.Stabilitystudyofbuck原neering,2012(5):14-18.

et-basedstructureonhorizontalloading[J].ChinaHarbourEngi原