振沖置換地基處理技術在港口工程中的應用

田克峰

振沖置換地基處理技術是為了加固高層和重型等建筑物的地基以及構筑物的松軟土地基等所采用的措施。本文以其在黃島國家原油儲備基地一期工程防浪護岸施工中的應用為例,對其設計計算等進行了探討,以期為類似工程的地基處理提供一些參考建議。

1 工程實例

黃島國家原油儲備基地一期工程防浪護岸工程是儲備基地的地方配套項目,位于膠州灣西岸,洋河入海口附近。

場地地層主要由近代海積物、陸相沖洪積物、風化基巖三部分組成。根據野外鉆探揭露、原位測試和室內試驗成果,地基評價如下:①層素填土,為原擋浪壩筑壩土,已經初步壓實,土質較均勻。④層淤泥質粉砂、④-1層粉細砂、⑥層淤泥質粉質粘土,松軟,飽和,高靈敏度,高壓縮性,承載力低。在該場地淺部無較好巖土層的情況下,可作為擬建防浪護岸工程的地基持力層。[11]層粉質粘土,[13]層強風化粉砂質泥巖?？傮w分布較穩定,承載力較高,是較好的下臥層。

護岸采用拋石斜坡式結構,前沿設漿砌石擋墻。護岸堤心石為開山石碴,外坡護坡為干插條石,坡腳采用安放塊石蹬腳棱體。

2 施工過程中遇到的問題及原因分析

本工程開工后在拋填北側護岸N 0+000～N0+750段堤心時,出現了大量的滑動,堤心石同堤壩外側的表層土一起向堤壩外側滑動。經實地考察,滑動的原因分析如下:1)在 N 0+000～N 0+750段堤壩的后方,因灌注樁工程施工,護壁所用大量泥漿排到堤壩的后方,泥漿中所含的大量水分向堤壩外側滲流。2)本段堤壩外側有一條河汊,隨著工程后方陸域回填工程的實施,原有鹽池中的水被擠出。上述兩者共同作用造成堤壩土體中水分增多,地質力學指標隨之下降,導致在施工過程中出現滑移。

3 解決方案

選用造價相對較低,施工荷載相對較小的振沖置換法處理地基。

3.1 振沖置換方案

根據當地的具體情況,樁體材料采用中粗砂,樁體直徑為400mm,樁位呈等邊三角形布置,樁間距為0.8m。

3.2 設計用基本參數

1)面積置換率。

其中,m為面積置換率;d為樁間距;de為樁等效影響圓直徑。經計算,本工程m=0.227。

2)復合地基土的抗剪強度指標。

復合地基土的抗剪強度指標依據Periebe方法進行計算:

其中,Cs,φs均為原狀土抗剪強度指標;φp為樁體抗剪強度指標;Csp,φsp均為復合地基土抗剪強度指標;μp為應力集中系數;n為樁土應力比。經計算,復合地基土的抗剪強度指標為:Csp= 2.3 kPa,φsp=18.12°。

3.3 抗滑穩定計算

根據上述設計參數,采用天津港灣工程研究所開發的地基計算系統進行斷面穩定計算,結果如圖 1所示:抗力分項系數為0.961,滿足抗滑穩定要求。根據計算,結合施工現場的具體情況,對本工程提出處理措施如下:1)砂樁布置:樁體直徑400mm,樁位呈等邊三角形布置,間距 0.8m,砂樁底高程為低于滑動面2.5m。2)堤壩外側的河汊采用中粗砂填充。3)在中粗砂墊層表面鋪設土工布。4)打樁順序:因本工程后方為現有堤壩,打設砂樁應選用振動力較小的機械,按圖2順序打設砂樁。

3.4 加固效果

施工單位根據上述軟基處理方案進行了施工,地基處理效果良好,未出現新的滑動。目前工程已經順利竣工,并經受住了時間的考驗。

4 結語

目前振沖置換地基處理方法在港口工程地基處理中的使用不多,通過本方法在該工程中的應用實踐和實施效果表明,振沖置換地基處理技術在港口工程地基處理中的應用是成功的。

[1] 黃島國家原油儲備基地一期工程地方配套項目防浪護岸工程地質勘察報告[R].濟南:煤炭部濟南勘察設計研究院, 2000.

[2] 對黃島國家原油儲備基地一期工程地方配套項目防浪護岸工程局部滑移情況的說明[R].濟南:煤炭部濟南勘察設計研究院,2000.

[3] 毛旭熙,李吉慶,段祥寶.滲流作用下土坡圓弧滑動有限元計算[J].巖土工程學報,2001,23(6):63-65.

[4] 馬 克,楊琳琳,王東平.廣東省(封開)軟地基強夯置換法可行性研究[J].山西建筑,2010,36(3):111-112.