1 概述 

隨著我國(guó)集裝箱運(yùn)輸量的大幅上升，需要建設(shè)大量的集裝箱堆場(chǎng)來(lái)滿足堆箱和中轉(zhuǎn)的需求。 集裝箱堆場(chǎng)與一般散貨或件雜貨堆場(chǎng)不同，它承受箱角集中荷載和流動(dòng)運(yùn)輸荷載作用，一般堆場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)箱堆高都在 3 層以上，流動(dòng)荷載包括輪胎式龍門(mén)吊或軌道式龍門(mén)吊、正面吊運(yùn)機(jī)、鏟車(chē)和 集裝箱拖掛車(chē)等，對(duì)承載力和不均勻沉降的要求 較高，因此選用何種面層結(jié)構(gòu)，以及相應(yīng)的基層 結(jié)構(gòu)，將直接影響到堆場(chǎng)施工工藝、使用效果和經(jīng)濟(jì)性等。 當(dāng)前國(guó)內(nèi)集裝箱堆場(chǎng)最常用的面層結(jié)構(gòu)形式有 2 種：現(xiàn)澆混凝土面層和高強(qiáng)聯(lián)鎖塊面層，面 層結(jié)構(gòu)的選用主要考慮堆場(chǎng)工藝荷載、地基和基 礎(chǔ)條件、使用的可靠性和經(jīng)濟(jì)造價(jià)等方面因素。 現(xiàn)澆混凝土面層是以往最常用的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 和計(jì)算理論嚴(yán)謹(jǐn)可靠，施工條件成熟，使用經(jīng)驗(yàn) 豐富；聯(lián)鎖塊結(jié)構(gòu)形式比較復(fù)雜，以前大多用于 廣場(chǎng)、人行道和其它生產(chǎn)、生活休閑區(qū)，自開(kāi)發(fā) 高強(qiáng)聯(lián)鎖塊結(jié)構(gòu)后，其性能也完全滿足集裝箱重 箱堆場(chǎng)的使用要求，因此被逐步推廣使用，但相 對(duì)于混凝土面層結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)外對(duì)聯(lián)鎖塊結(jié)構(gòu)的研 究深度仍有欠缺，除此以外，不同地域的使用習(xí) 慣也是選用面層結(jié)構(gòu)的重要因素。 

2 使用經(jīng)驗(yàn)及可靠性 

現(xiàn)澆混凝土面層的使用歷史較長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)的港口上海港，以及北方的天津港、大連港等仍 然大量沿用這種傳統(tǒng)的面層結(jié)構(gòu)，但是隨著 20 世 紀(jì) 90 年代我國(guó)南方集裝箱吞吐量和運(yùn)輸量的急劇增長(zhǎng)，在積極吸取國(guó)外集裝箱堆場(chǎng)建設(shè)和使用經(jīng) 驗(yàn)的基礎(chǔ)上，高強(qiáng)聯(lián)鎖塊面層結(jié)構(gòu)得到了廣泛的 推廣和使用，我國(guó)南方有深圳鹽田港二、三期工程、赤灣港、蛇口港和華南物流中心等，華東地區(qū)有南京龍?zhí)都b箱港、南通港、張家港和太倉(cāng) 中遠(yuǎn)國(guó)際城等長(zhǎng)江中下游的重要集裝箱樞紐港， 已經(jīng)或正在采用聯(lián)鎖塊面層結(jié)構(gòu)，從此趨勢(shì)發(fā)展看，高強(qiáng)聯(lián)鎖塊結(jié)構(gòu)正在逐漸取代傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混 凝土面層，成為一種新穎、成熟、可靠的面層結(jié) 構(gòu)形式。 

集裝箱場(chǎng)地分為堆箱區(qū)和流動(dòng)機(jī)械行駛區(qū)， 根據(jù)各個(gè)分區(qū)使用荷載的不同，相應(yīng)的面層和基層結(jié)構(gòu)、厚度也各不相同。對(duì)于現(xiàn)澆混凝土面層， 一般需設(shè)置集裝箱箱角基礎(chǔ)和龍門(mén)吊作業(yè)條形基礎(chǔ)，均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式，以適應(yīng)上部較 重荷載的受力要求，其它區(qū)域考慮荷載較小的流動(dòng)機(jī)械作業(yè)，如集裝箱拖掛車(chē)等，可采用現(xiàn)澆混凝土大板結(jié)構(gòu)，這樣的設(shè)置使整個(gè)場(chǎng)區(qū)結(jié)構(gòu)分區(qū)合理，具有較高的安全可靠性。對(duì)于高強(qiáng)聯(lián)鎖塊 面層，既可采用上述分區(qū)鋪設(shè)不同厚度面層結(jié)構(gòu) 的工藝，也可采用滿堂鋪設(shè)法，即采用統(tǒng)一厚度和形式的基面層結(jié)構(gòu)，后者雖然造價(jià)稍高，但更有利于集裝箱場(chǎng)地的靈活布置，而且施工簡(jiǎn)便快捷，集裝箱場(chǎng)地的周邊道路仍可采用現(xiàn)澆混凝土 面層，這是考慮到道路主要供流動(dòng)機(jī)械行走，但 在鹽田港等港口，由于采用了更先進(jìn)合理的施工 方法和工藝，道路和堆場(chǎng)可以采用同樣的聯(lián)鎖塊結(jié)構(gòu)，使整個(gè)場(chǎng)區(qū)顯得統(tǒng)一完整。從使用情況看， 高強(qiáng)聯(lián)鎖塊和混凝土面板結(jié)構(gòu)一樣，耐久性好， 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，適合于承受反復(fù)荷載的作用。 

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論 

3.1 計(jì)算內(nèi)容 

采用現(xiàn)澆混凝土面層結(jié)構(gòu)，主要對(duì)鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，包括箱角基礎(chǔ)、輪胎式或軌道式跑道基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，箱角填檔區(qū)基本不受荷載作用， 可設(shè)置較薄的面層或其它簡(jiǎn)易面層，集裝箱運(yùn)輸通道主要為流動(dòng)荷載作用，面基層厚度根據(jù)荷載等級(jí)計(jì)算確定。采用高強(qiáng)聯(lián)鎖塊面層結(jié)構(gòu)，集裝 箱堆放區(qū)和其它區(qū)域既可以采用統(tǒng)一的面基層， 也可將集裝箱箱角處和其它區(qū)域的面基層分開(kāi)處理，前者各個(gè)區(qū)域?qū)I(yè)適應(yīng)性強(qiáng)，后者可以適當(dāng)節(jié)省工程投資，聯(lián)鎖塊厚度一般取 8 cm、10 cm 和 12 cm，以下鋪設(shè) 3～5 cm 的中粗砂墊層，其下為穩(wěn)定基層結(jié)構(gòu)。 

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 

3.2.1 混凝土面層結(jié)構(gòu) 

混凝土面層設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)交通等級(jí)、荷載應(yīng)力、 溫度應(yīng)力和材料特性等計(jì)算平面尺寸的劃塊和板厚等參數(shù)，還應(yīng)確定各種位置的接縫、接縫材料的選定以及拉桿、傳力桿的尺寸和間距等，另外， 應(yīng)根據(jù)荷載應(yīng)力和基層頂面的回填模量等選用合適的基墊層材料和尺寸，整套結(jié)構(gòu)處理比較繁瑣。 混凝土面層的彈性模量及力學(xué)強(qiáng)度大大高于基層和土基相應(yīng)的模量和強(qiáng)度，同時(shí)，混凝土的抗彎 拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度，約為 1/6～1/7，因此，混凝土板尺寸的強(qiáng)度指標(biāo)是抗彎拉應(yīng)力。又由于混凝土板與基層土基之間的摩阻力一般不大，所以在力學(xué)模型上可以把混凝土面層結(jié)構(gòu)視為彈性地基板[1]。彈性地基板小撓度分析有 2 種基本理論，一種是克?；舴颍↘irchhoff）理論，忽略了板中橫向剪應(yīng)力對(duì)變形的影響，適用于薄板；一種是明特林（Mindlin）理論，考慮了橫向剪應(yīng)力對(duì)變形的影 響，適用于中厚板。由于混凝土面層受荷后主要 是彎拉應(yīng)力 （或彎矩）控制設(shè)計(jì)，彎沉不作為設(shè)計(jì)控制值，一般可根據(jù)有限元分析成果，繪制不同荷載、不同工況下混凝土板主要剖面上的彎矩和彎拉應(yīng)力分布圖，從而進(jìn)行面層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 

3.2.2 高強(qiáng)聯(lián)鎖塊結(jié)構(gòu) 

高強(qiáng)聯(lián)鎖塊結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，聯(lián)鎖塊間距以 2～ 3 mm 為宜，用砂粒填充，防止各個(gè)塊體的移動(dòng)， 使塊體間發(fā)揮咬合作用。一般聯(lián)鎖塊的結(jié)構(gòu)如圖

一般的多面層結(jié)構(gòu)，按分層的 E、U 值的軸 對(duì)稱(chēng)有限元處理，而對(duì)于聯(lián)鎖塊結(jié)構(gòu)，將其簡(jiǎn)化為具有接縫元、墊砂元的軸對(duì)稱(chēng)處理，主要假定如下[2] ：

1）塊體與其余層均用 E、U 表征其力學(xué)特性；

2）接縫單元橫向傳遞擠壓力，豎向傳遞剪力； 

3）墊砂元考慮為一個(gè)沒(méi)有厚度的層次。 按照已有的工程設(shè)計(jì)和使用經(jīng)驗(yàn)，塊體厚度與荷載相適應(yīng)，荷載作用次數(shù)多，宜選用厚度大的塊體，最小厚度不宜小于8 cm，基層厚度根據(jù)基層類(lèi)型、基層以下回填模量和荷載情況確定[3]。 

4 施工工藝 

現(xiàn)澆混凝土面層結(jié)構(gòu)的施工工藝較繁，混凝土為機(jī)械攪拌，采用自卸汽車(chē)運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，混凝土的攤鋪、振搗、養(yǎng)護(hù)均應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行，接縫的位置和施工方法應(yīng)按接縫設(shè)計(jì)要求確定，每日攤鋪的混凝土應(yīng)做抗壓、彎拉和劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，混凝土面層在冬季和夏季施工時(shí)還應(yīng)有相應(yīng)的覆蓋措施。高強(qiáng)聯(lián)鎖塊面層采用預(yù)制塊體，預(yù)制塊應(yīng)滿足抗壓強(qiáng)度、抗凍性、厚度、 邊長(zhǎng)等設(shè)計(jì)要求，聯(lián)鎖塊直接運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鋪設(shè)，采取分區(qū)分段鋪筑法，施工工藝和質(zhì)量控制相對(duì)簡(jiǎn)便。 對(duì)于集裝箱堆場(chǎng)，如果采用混凝土面層結(jié)構(gòu)， 由于箱角基礎(chǔ)、填檔區(qū)和集裝箱運(yùn)輸通道的基面層形式和結(jié)構(gòu)層厚度各不相同，各使用區(qū)域結(jié)構(gòu)層的銜接比較復(fù)雜，施工難度較大，施工進(jìn)度相應(yīng)較慢。如果采用高強(qiáng)聯(lián)鎖塊面層結(jié)構(gòu)，按照目前常用的滿堂式鋪設(shè)工藝，采用統(tǒng)一的基墊層結(jié)構(gòu)和厚度，可以大大地簡(jiǎn)化施工工藝，加快施工進(jìn)度。 

5 使用效果 

現(xiàn)澆混凝土面層具有較高的抗壓強(qiáng)度、抗彎 強(qiáng)度、抗磨耗能力，有較好的水穩(wěn)性、熱穩(wěn)性和耐久性，能承受頻繁交通，但對(duì)地基不均勻沉降適應(yīng)性較差，一旦發(fā)生不均勻沉降，面層會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，在使用過(guò)程中養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少，但發(fā)生破壞后修復(fù)困難，因此，如果采用混凝土面層，對(duì)地基和基礎(chǔ)處理的要求較高，地基在使用期的殘余沉降量應(yīng)控制在 30 cm 以內(nèi)。 

高強(qiáng)混凝土聯(lián)鎖塊的主要特點(diǎn)是對(duì)地基不均勻沉降適應(yīng)性強(qiáng)，在使用過(guò)程中易于維修，地基在使用期的殘余沉降量可控制在 50 cm 以內(nèi)。此外，根據(jù)近幾年國(guó)內(nèi)外集裝箱流量的數(shù)據(jù)分析， 很多集裝箱港和專(zhuān)用堆場(chǎng)的實(shí)際堆存量都超過(guò)了設(shè)計(jì)負(fù)荷要求，如果采用混凝土面板結(jié)構(gòu)，很難對(duì)其原有配置的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度厚度等進(jìn)行調(diào)整，在臨時(shí)超負(fù)荷作用下產(chǎn)生的破損也較難修復(fù)，而聯(lián)鎖 塊結(jié)構(gòu)易拆除更換，適應(yīng)堆載工藝的變化，即使產(chǎn)生壓裂等現(xiàn)象，也可以迅速維修或更換，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。 

對(duì)比國(guó)內(nèi)幾個(gè)典型港區(qū)道路堆場(chǎng)面層使用效 果分析，上海的一些老港區(qū)以及新建的外高橋等 港區(qū)的堆場(chǎng)道路均采用了現(xiàn)澆混凝土面層結(jié)構(gòu)， 這些港區(qū)的地質(zhì)條件均較好，混凝土結(jié)構(gòu)的使用效果比較理想，但在一些地質(zhì)條件較差的港區(qū)， 混凝土面層在使用了幾年后即出現(xiàn)凹曲、破損等 現(xiàn)象，由于使用期殘余沉降較大，局部的堆場(chǎng)面 層標(biāo)高低于排水或電纜溝等構(gòu)筑物的標(biāo)高，且無(wú)法很好修復(fù)，暴露出混凝土面層結(jié)構(gòu)的缺陷。

在一些工程中采用了高強(qiáng)聯(lián)鎖塊的面層形式，在地質(zhì)較差、使用荷載較大的情況下，聯(lián)鎖塊采用滿堂式布置，使用至今無(wú)論堆場(chǎng)表面平整性、塊體耐久性等指標(biāo)均正常，期間由于集裝箱量的增大， 使聯(lián)鎖塊的負(fù)重有所增加，雖然造成局部箱角處塊體的破裂，但及時(shí)予以更換維修，體現(xiàn)了聯(lián)鎖塊結(jié)構(gòu)的諸多優(yōu)點(diǎn)。 

6 經(jīng)濟(jì)比較 

表 1 為典型集裝箱堆場(chǎng)工程選用面層結(jié)構(gòu)的造價(jià)比較。 

表1顯示，一般聯(lián)鎖塊面層結(jié)構(gòu)的造價(jià)略低于混凝土面層結(jié)構(gòu)的造價(jià)。造價(jià)比較時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

1)表1中聯(lián)鎖塊基層采用貧混凝土，很多工程亦可采用水泥穩(wěn)定層，要求水泥穩(wěn)定層的彈性模量能滿足計(jì)算彎沉值在規(guī)范控制值內(nèi)，造價(jià)會(huì)有所下降。

2)聯(lián)鎖塊面層在結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度方面較混凝土結(jié)構(gòu)稍差，在使用過(guò)程中的維修頻率也略高于混凝土面層，因此還應(yīng)視工程實(shí)際情況適當(dāng)計(jì)入維修調(diào)整費(fèi)用。

3)當(dāng)選用非統(tǒng)一形式的聯(lián)鎖塊結(jié)構(gòu)時(shí)，造價(jià)會(huì)進(jìn)一步下降。

7 結(jié)語(yǔ)

高強(qiáng)聯(lián)鎖塊面層結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便合理、施工工藝成熟可靠、對(duì)地基沉降適應(yīng)性強(qiáng)、使用期易調(diào)整維修、使用效果佳和工程造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，是近年來(lái)集裝箱港口和專(zhuān)用場(chǎng)地普遍采用的面層結(jié)構(gòu)形式，對(duì)加快施工進(jìn)度、節(jié)省工程投資以及適應(yīng)將來(lái)堆場(chǎng)工藝的調(diào)整，無(wú)疑是非常有利的。在具備材料來(lái)源、地質(zhì)及施工條件和使用要求的前提下，建議應(yīng)盡可能選用高強(qiáng)聯(lián)鎖塊結(jié)構(gòu)這也是適應(yīng)了集裝箱堆場(chǎng)建設(shè)的發(fā)展方向。

今后應(yīng)對(duì)高強(qiáng)聯(lián)鎖塊在計(jì)算理論、材料和施工等方面再作深入研究和優(yōu)化調(diào)整，使之功能和適用性得到進(jìn)一步增強(qiáng)。例如對(duì)聯(lián)鎖塊聯(lián)鎖效果的改進(jìn)，通過(guò)優(yōu)化塊體形狀或在塊體間增加連桿等措施，增強(qiáng)大面積聯(lián)鎖塊結(jié)構(gòu)的整體性；聯(lián)鎖塊施工工藝中，除了傳統(tǒng)的人工鋪塊外，考慮成片的、機(jī)械化施工的新工藝等。