1 概述 

随着我国集装箱运输量的大幅上升，需要建设大量的集装箱堆场来满足堆箱和中转的需求。 集装箱堆场与一般散货或件杂货堆场不同，它承受箱角集中荷载和流动运输荷载作用，一般堆场的标准箱堆高都在 3 层以上，流动荷载包括轮胎式龙门吊或轨道式龙门吊、正面吊运机、铲车和 集装箱拖挂车等，对承载力和不均匀沉降的要求 较高，因此选用何种面层结构，以及相应的基层 结构，将直接影响到堆场施工工艺、使用效果和经济性等。 当前国内集装箱堆场最常用的面层结构形式有 2 种：现浇混凝土面层和高强联锁块面层，面 层结构的选用主要考虑堆场工艺荷载、地基和基 础条件、使用的可靠性和经济造价等方面因素。 现浇混凝土面层是以往最常用的结构，结构设计 和计算理论严谨可靠，施工条件成熟，使用经验 丰富；联锁块结构形式比较复杂，以前大多用于 广场、人行道和其它生产、生活休闲区，自开发 高强联锁块结构后，其性能也完全满足集装箱重 箱堆场的使用要求，因此被逐步推广使用，但相 对于混凝土面层结构，国内外对联锁块结构的研 究深度仍有欠缺，除此以外，不同地域的使用习 惯也是选用面层结构的重要因素。 

2 使用经验及可靠性 

现浇混凝土面层的使用历史较长，国内的港口上海港，以及北方的天津港、大连港等仍 然大量沿用这种传统的面层结构，但是随着 20 世 纪 90 年代我国南方集装箱吞吐量和运输量的急剧增长，在积极吸取国外集装箱堆场建设和使用经 验的基础上，高强联锁块面层结构得到了广泛的 推广和使用，我国南方有深圳盐田港二、三期工程、赤湾港、蛇口港和华南物流中心等，华东地区有南京龙潭集装箱港、南通港、张家港和太仓 中远国际城等长江中下游的重要集装箱枢纽港， 已经或正在采用联锁块面层结构，从此趋势发展看，高强联锁块结构正在逐渐取代传统的现浇混 凝土面层，成为一种新颖、成熟、可靠的面层结 构形式。 

集装箱场地分为堆箱区和流动机械行驶区， 根据各个分区使用荷载的不同，相应的面层和基层结构、厚度也各不相同。对于现浇混凝土面层， 一般需设置集装箱箱角基础和龙门吊作业条形基础，均采用钢筋混凝土结构形式，以适应上部较 重荷载的受力要求，其它区域考虑荷载较小的流动机械作业，如集装箱拖挂车等，可采用现浇混凝土大板结构，这样的设置使整个场区结构分区合理，具有较高的安全可靠性。对于高强联锁块 面层，既可采用上述分区铺设不同厚度面层结构 的工艺，也可采用满堂铺设法，即采用统一厚度和形式的基面层结构，后者虽然造价稍高，但更有利于集装箱场地的灵活布置，而且施工简便快捷，集装箱场地的周边道路仍可采用现浇混凝土 面层，这是考虑到道路主要供流动机械行走，但 在盐田港等港口，由于采用了更先进合理的施工 方法和工艺，道路和堆场可以采用同样的联锁块结构，使整个场区显得统一完整。从使用情况看， 高强联锁块和混凝土面板结构一样，耐久性好， 结构强度高，适合于承受反复荷载的作用。 

3 结构设计理论 

3.1 计算内容 

采用现浇混凝土面层结构，主要对钢筋混凝土条形基础，包括箱角基础、轮胎式或轨道式跑道基础进行计算，箱角填档区基本不受荷载作用， 可设置较薄的面层或其它简易面层，集装箱运输通道主要为流动荷载作用，面基层厚度根据荷载等级计算确定。采用高强联锁块面层结构，集装 箱堆放区和其它区域既可以采用统一的面基层， 也可将集装箱箱角处和其它区域的面基层分开处理，前者各个区域专业适应性强，后者可以适当节省工程投资，联锁块厚度一般取 8 cm、10 cm 和 12 cm，以下铺设 3～5 cm 的中粗砂垫层，其下为稳定基层结构。 

3.2 结构设计 

3.2.1 混凝土面层结构 

混凝土面层设计应根据交通等级、荷载应力、 温度应力和材料特性等计算平面尺寸的划块和板厚等参数，还应确定各种位置的接缝、接缝材料的选定以及拉杆、传力杆的尺寸和间距等，另外， 应根据荷载应力和基层顶面的回填模量等选用合适的基垫层材料和尺寸，整套结构处理比较繁琐。 混凝土面层的弹性模量及力学强度大大高于基层和土基相应的模量和强度，同时，混凝土的抗弯 拉强度远小于抗压强度，约为 1/6～1/7，因此，混凝土板尺寸的强度指标是抗弯拉应力。又由于混凝土板与基层土基之间的摩阻力一般不大，所以在力学模型上可以把混凝土面层结构视为弹性地基板[1]。弹性地基板小挠度分析有 2 种基本理论，一种是克希霍夫（Kirchhoff）理论，忽略了板中横向剪应力对变形的影响，适用于薄板；一种是明特林（Mindlin）理论，考虑了横向剪应力对变形的影 响，适用于中厚板。由于混凝土面层受荷后主要 是弯拉应力 （或弯矩）控制设计，弯沉不作为设计控制值，一般可根据有限元分析成果，绘制不同荷载、不同工况下混凝土板主要剖面上的弯矩和弯拉应力分布图，从而进行面层结构设计。 

3.2.2 高强联锁块结构 

高强联锁块结构比较复杂，联锁块间距以 2～ 3 mm 为宜，用砂粒填充，防止各个块体的移动， 使块体间发挥咬合作用。一般联锁块的结构如图

一般的多面层结构，按分层的 E、U 值的轴 对称有限元处理，而对于联锁块结构，将其简化为具有接缝元、垫砂元的轴对称处理，主要假定如下[2] ：

1）块体与其余层均用 E、U 表征其力学特性；

2）接缝单元横向传递挤压力，竖向传递剪力； 

3）垫砂元考虑为一个没有厚度的层次。 按照已有的工程设计和使用经验，块体厚度与荷载相适应，荷载作用次数多，宜选用厚度大的块体，最小厚度不宜小于8 cm，基层厚度根据基层类型、基层以下回填模量和荷载情况确定[3]。 

4 施工工艺 

现浇混凝土面层结构的施工工艺较繁，混凝土为机械搅拌，采用自卸汽车运输至现场，混凝土的摊铺、振捣、养护均应严格按照规范要求进行，接缝的位置和施工方法应按接缝设计要求确定，每日摊铺的混凝土应做抗压、弯拉和劈裂抗拉强度试验，混凝土面层在冬季和夏季施工时还应有相应的覆盖措施。高强联锁块面层采用预制块体，预制块应满足抗压强度、抗冻性、厚度、 边长等设计要求，联锁块直接运送至现场进行铺设，采取分区分段铺筑法，施工工艺和质量控制相对简便。 对于集装箱堆场，如果采用混凝土面层结构， 由于箱角基础、填档区和集装箱运输通道的基面层形式和结构层厚度各不相同，各使用区域结构层的衔接比较复杂，施工难度较大，施工进度相应较慢。如果采用高强联锁块面层结构，按照目前常用的满堂式铺设工艺，采用统一的基垫层结构和厚度，可以大大地简化施工工艺，加快施工进度。 

5 使用效果 

现浇混凝土面层具有较高的抗压强度、抗弯 强度、抗磨耗能力，有较好的水稳性、热稳性和耐久性，能承受频繁交通，但对地基不均匀沉降适应性较差，一旦发生不均匀沉降，面层会出现开裂现象，在使用过程中养护费用少，但发生破坏后修复困难，因此，如果采用混凝土面层，对地基和基础处理的要求较高，地基在使用期的残余沉降量应控制在 30 cm 以内。 

高强混凝土联锁块的主要特点是对地基不均匀沉降适应性强，在使用过程中易于维修，地基在使用期的残余沉降量可控制在 50 cm 以内。此外，根据近几年国内外集装箱流量的数据分析， 很多集装箱港和专用堆场的实际堆存量都超过了设计负荷要求，如果采用混凝土面板结构，很难对其原有配置的结构强度厚度等进行调整，在临时超负荷作用下产生的破损也较难修复，而联锁 块结构易拆除更换，适应堆载工艺的变化，即使产生压裂等现象，也可以迅速维修或更换，保证生产的正常进行。 

对比国内几个典型港区道路堆场面层使用效 果分析，上海的一些老港区以及新建的外高桥等 港区的堆场道路均采用了现浇混凝土面层结构， 这些港区的地质条件均较好，混凝土结构的使用效果比较理想，但在一些地质条件较差的港区， 混凝土面层在使用了几年后即出现凹曲、破损等 现象，由于使用期残余沉降较大，局部的堆场面 层标高低于排水或电缆沟等构筑物的标高，且无法很好修复，暴露出混凝土面层结构的缺陷。

在一些工程中采用了高强联锁块的面层形式，在地质较差、使用荷载较大的情况下，联锁块采用满堂式布置，使用至今无论堆场表面平整性、块体耐久性等指标均正常，期间由于集装箱量的增大， 使联锁块的负重有所增加，虽然造成局部箱角处块体的破裂，但及时予以更换维修，体现了联锁块结构的诸多优点。 

6 经济比较 

表 1 为典型集装箱堆场工程选用面层结构的造价比较。 

表1显示，一般联锁块面层结构的造价略低于混凝土面层结构的造价。造价比较时应注意以下几点:

1)表1中联锁块基层采用贫混凝土，很多工程亦可采用水泥稳定层，要求水泥稳定层的弹性模量能满足计算弯沉值在规范控制值内，造价会有所下降。

2)联锁块面层在结构整体强度方面较混凝土结构稍差，在使用过程中的维修频率也略高于混凝土面层，因此还应视工程实际情况适当计入维修调整费用。

3)当选用非统一形式的联锁块结构时，造价会进一步下降。

7 结语

高强联锁块面层结构具有结构设计简便合理、施工工艺成熟可靠、对地基沉降适应性强、使用期易调整维修、使用效果佳和工程造价较低等优点，是近年来集装箱港口和专用场地普遍采用的面层结构形式，对加快施工进度、节省工程投资以及适应将来堆场工艺的调整，无疑是非常有利的。在具备材料来源、地质及施工条件和使用要求的前提下，建议应尽可能选用高强联锁块结构这也是适应了集装箱堆场建设的发展方向。

今后应对高强联锁块在计算理论、材料和施工等方面再作深入研究和优化调整，使之功能和适用性得到进一步增强。例如对联锁块联锁效果的改进，通过优化块体形状或在块体间增加连杆等措施，增强大面积联锁块结构的整体性；联锁块施工工艺中，除了传统的人工铺块外，考虑成片的、机械化施工的新工艺等。