探討碼頭工程中的軟基處理

肖 發(fā)

（廣東省東莞市交通工程質(zhì)量監(jiān)督站 東莞市 523000）

1 設(shè)計(jì)條件

1.1 地質(zhì)條件及陸域形成

某碼頭工程的港區(qū)位于淺灘中，水面開闊，水下地形平坦，水下地面標(biāo)高為（-1.0～-2.0）m。港區(qū)的天然地基主要包括淤泥、淤泥質(zhì)黏性土、粉細(xì)砂、粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖和中風(fēng)化花崗巖。港區(qū)范圍內(nèi)天然地基的地質(zhì)情況詳見表1，淤泥和淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土的物理力學(xué)性能指標(biāo)如表2。碼頭工程的結(jié)構(gòu)采用的是高樁梁板式結(jié)構(gòu)，碼頭平臺(tái)通過(guò)半直立半斜坡式接岸結(jié)構(gòu)與港區(qū)陸域接駁。

表1 典型地質(zhì)情況

表2 軟土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

1.2 軟基處理要求

因?yàn)楸敬a頭工程的地基不能夠滿足地基承載力的要求，所以需要對(duì)軟基進(jìn)行處理，以滿足土建的要求。按照碼頭工程的標(biāo)準(zhǔn)，殘余沉降需要控制在0.5 m以內(nèi)。在建筑工程中，殘余沉降需要控制在0.2 m以內(nèi)。考慮到本工程主要是港口工程，土建不是重點(diǎn)，所以殘余沉降以0.5 m以下為標(biāo)準(zhǔn)，在土建的位置根據(jù)地基的情況選擇合適的基礎(chǔ)形式來(lái)控制地基變形。根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，堆場(chǎng)和土建區(qū)的地基承載力按≥160 kPa控制，道路及一般場(chǎng)地的地基承載力按≥100 kPa控制。

2 軟基處理的重點(diǎn)與難點(diǎn)分析

（1）地質(zhì)條件差。軟土深厚、壓縮性大、強(qiáng)度底是碼頭工程普遍存在的地質(zhì)條件。在本工程中，軟土地基的厚度超過(guò)了20 m，所以控制殘余沉降難度較大，所以本工程的軟土地基處理具有較大的挑戰(zhàn)性。在軟土地基上進(jìn)行施工，施工荷載已經(jīng)超過(guò)了軟土地基的承載極限，所以在進(jìn)行施工的過(guò)程中，需要考慮地基的整體穩(wěn)定性。

（2）地質(zhì)情況復(fù)雜。本工程中地質(zhì)情況的復(fù)雜主要包括以下兩個(gè)方面：其一，軟土的土層復(fù)雜，在粉質(zhì)粘土層的下面，有一定厚度的淤泥質(zhì)土。其二，在進(jìn)行軟土處理之前，需要對(duì)碼頭接岸結(jié)構(gòu)的地基進(jìn)行換填。本工程的換填工程量較大，同時(shí)換填的區(qū)域和軟基處理范圍有重疊。換填范圍內(nèi)外的地質(zhì)情況有一定的差別，這就造成了本工程的難度較大。

（3）要處理好預(yù)留用地和未來(lái)改造問(wèn)題。一般在進(jìn)行軟基處理的時(shí)候主要包括二個(gè)施工期。在施工的前期，預(yù)留用地需要投入生產(chǎn)，以減少預(yù)留用地對(duì)生產(chǎn)造成的不良影響。在施工的后期，需要考慮雜貨堆場(chǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹叵涠褕?chǎng)的問(wèn)題。預(yù)留用地和未來(lái)改造的問(wèn)題是必須要考慮的。

3 軟基處理方案

3.1 方案比選

因?yàn)楣こ痰能浲恋鼗幚碇写嬖谳^多的難點(diǎn)，換填法、深層攪拌法、砂石樁法、高壓噴射注漿法等造價(jià)過(guò)高，而采用強(qiáng)夯法不能夠滿足工程量減少的需求，排水固結(jié)法比較合理，根據(jù)目前排水固結(jié)法的方式主要分為堆載預(yù)壓法和真空預(yù)壓法。在本工程中采取兩種方式都可以，真空預(yù)壓排水固結(jié)法能夠減少施工時(shí)間，但是施工的工藝相對(duì)復(fù)雜，造價(jià)較高。堆載預(yù)壓的造價(jià)相對(duì)較低，同時(shí)技術(shù)比較成熟，所以在進(jìn)行施工的過(guò)程中，質(zhì)量可以得到較好的控制。

地基處理方案，初步設(shè)計(jì)時(shí)選擇的是組合方案，在設(shè)計(jì)荷載較小的生產(chǎn)輔助區(qū)域采取堆載預(yù)壓法，在對(duì)質(zhì)量要求較高的換填范圍內(nèi)的堆場(chǎng)采取真空堆載預(yù)壓方案。但是根據(jù)工程實(shí)際情況，填充范圍內(nèi)的堆場(chǎng)采用真空預(yù)壓的過(guò)程中，密實(shí)性難以保證，所以選取堆載預(yù)壓法。在軟土深厚的堆場(chǎng)以及倉(cāng)庫(kù)等區(qū)域，開始選取的是真空預(yù)壓方案，但是經(jīng)過(guò)施工圖設(shè)計(jì)后，發(fā)現(xiàn)前期用地范圍減少，大部分采用真空預(yù)壓方案的區(qū)域規(guī)劃為預(yù)留用地，所以將這部分用地的方案定為堆載預(yù)壓方案。在進(jìn)行預(yù)留用地軟基處理方案確定的時(shí)候，加入了低位高真空擊密法進(jìn)行比選，因?yàn)榈臀桓哒婵論裘芊ň哂袑?duì)長(zhǎng)期用地干擾小、工期短等特點(diǎn)。在進(jìn)行方案確定的過(guò)程中，因考慮到此方法對(duì)深厚軟基殘余沉降的質(zhì)疑，而取消了該新技術(shù)的使用。所以最后的方案在堆載預(yù)壓法和真空預(yù)壓法中進(jìn)行選擇。真空預(yù)壓法由于在抽真空過(guò)程中會(huì)對(duì)周邊已有的道路結(jié)構(gòu)造成破壞，嚴(yán)重影響港區(qū)生產(chǎn)，所以真空預(yù)壓法被排除。雖然堆載預(yù)壓法也存在相應(yīng)的缺點(diǎn)，但是相比其他方法，堆載預(yù)壓法的安全穩(wěn)定性好，同時(shí)這種技術(shù)較為成熟，能夠很好地控制工程質(zhì)量。

3.2 關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題的對(duì)策

堆載預(yù)壓方案屬較為常規(guī)的軟基處理方案，堆載預(yù)壓法的示意圖見附圖。地質(zhì)條件的不同，對(duì)整體穩(wěn)定性的控制也存在相應(yīng)的差異。在本碼頭工程中，預(yù)壓荷載和工程質(zhì)量存在一個(gè)矛盾的問(wèn)題。當(dāng)預(yù)壓荷載太大的時(shí)候，護(hù)岸的整體穩(wěn)定性會(huì)受到較大影響。地基處理是工程中的重點(diǎn)，但是同樣不能夠忽視護(hù)岸的整體穩(wěn)定。軟基處理需要適當(dāng)控制預(yù)壓荷載大小，同時(shí)控制加載速率，在進(jìn)行軟土堆載的過(guò)程中，需要監(jiān)測(cè)護(hù)岸的穩(wěn)定性情況，避免出現(xiàn)堆載過(guò)大造成護(hù)岸工程造價(jià)增加。對(duì)于粉質(zhì)黏土層以下的軟土，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候經(jīng)過(guò)了沉降分析，分析發(fā)現(xiàn)軟土厚度小，產(chǎn)生的總沉降不大，若進(jìn)行處理，處理難度較大，考慮到總沉降小，所以這部分軟土可以不處理。

附圖 堆載預(yù)壓方案示意圖

因?yàn)楣こ讨袚Q填區(qū)域的地質(zhì)差別較大，所以需要靈活地設(shè)計(jì)預(yù)壓荷載強(qiáng)度。對(duì)于軟土較厚的區(qū)域，需要按照設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行加載，使得地基處理滿足殘余沉降的需求。對(duì)于軟土厚度較小的區(qū)域，允許讓扣除沉降補(bǔ)償后的預(yù)壓強(qiáng)度等于或小于地面設(shè)計(jì)荷載，這樣就能夠較好地平衡差異沉降，同時(shí)又能夠減少成本。在進(jìn)行預(yù)留用地的處理過(guò)程中，以降低對(duì)港區(qū)的干擾為原則，可以提前處理部分預(yù)留場(chǎng)地。在進(jìn)行預(yù)留場(chǎng)地堆載預(yù)壓的過(guò)程中，堆載邊坡不占用周邊道路，也避免了預(yù)留用地在施工過(guò)程中產(chǎn)生的沉降對(duì)周邊場(chǎng)地造成破壞。

3.3 方案實(shí)施流程

本工程中軟基處理開始于吹填砂至高程 3.5 m后開始。砂墊層選擇0.7 m后的中粗砂，然后布置塑料排水板。按照工程的標(biāo)準(zhǔn)，此處塑料排水板的間距是1 m，深度控制在（-17.0～-25.0）m。 布置工作完成后，需要按照要求進(jìn)行分級(jí)堆載，具體的堆載厚度根據(jù)設(shè)計(jì)荷載的不同是不同的。生產(chǎn)輔助區(qū)（含道路）堆載厚度為2.3 m，前期堆場(chǎng)和倉(cāng)庫(kù)區(qū)堆載厚度為（2.3～3.3）m，預(yù)留用地（按重箱堆場(chǎng)考慮）堆載厚度為5.0 m。堆載材料需要根據(jù)就地取材的原則進(jìn)行，在本工程中，附近山體采石的成本較低，所以選取石頭作為堆載材料。在堆載的過(guò)程中，需要根據(jù)不同區(qū)域的要求不同，合理地控制壓實(shí)度以及固結(jié)度。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)方案的比選，本工程最終選擇了堆載預(yù)壓法。從施工的情況來(lái)看，堆載預(yù)壓法對(duì)工程的質(zhì)量具有較好的保證。軟基處理之后，地基的殘余沉降量較大，為了減少殘余沉降對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候需要選擇合適的地基形式。在工程中，對(duì)地基承載力要求較高的建筑物區(qū)域，僅僅采用排水固結(jié)法不能夠達(dá)到使用的要求，但是可以選擇合適的地基形式來(lái)彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn)。

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