某码头堆场的二次地基处理方案分析与探讨

2020-06-23 03:28:48 中国水运 2020年5期

摘 要:随着我国社会经济水平的大幅提高和工程建设领域的全面发展,工程项目的安全、效率、经济等指标越来越受到关注。地基建筑物的根本,其选择或处理是否正确直接影响到建筑物的安全性、经济性和合理性,一旦发生地基失稳破坏的后果也是十分严重的,且往往处理起来十分困难,甚至无法补救。本文将以某港口的码头堆场地基处理工程为载体,以前期勘察成果为基本面,对该场地的地基处理方案展开分析,与大家共同探讨学习。

关键词:地基处理;码头堆场;复合地基;珠江三角洲

1工程概况

该码头工程位于珠江三角洲地区南部沿岸,该场地为早期吹填形成,后经场地平整、预压处理。16#堆场位于该码头后方陆域,西南侧为通海河涌。该堆场中部临空坡面局部失稳、滑塌。经调查,靠河一侧迎水边坡多为浆砌石或混凝土垂直挡墙,大部分岸坡较为稳定,滑塌区浅部造成下部软土层产生剪切破坏,使软土层以上土层整体向南柳河一侧滑移,滑移范围长度约为148m。

2工程地质条件概述

该区域在地质构造上处于新生代坳陷地区,地表出露大片中更新统北海组和早更新统湛江组地层,北海组地层为滨海相沉积,是构成港湾两岸低缓台地的主要地层。其下的湛江组则是一套砂与粘土互层的河流三角洲相沉积物,顶部有杂色粘土、红砂层和铁质胶结层,与北海组地层有一假整合接触的锓蚀面,湛江组地层也常出露在海湾岸坡的高潮线附近和海湾的底部。在探区表层所揭示的流泥~淤泥、淤泥质土等软土层则属于第四纪全新世形成的土层。

根据已有区域地质资料,勘区未发现有断裂构造,勘区内钻探时也未发现有层代表断层特征的迹象,附近陆域也未发现有滑坡、空洞、冲刷、崩塌等不良地质现象,场地是稳定的。

根据勘察资料,本场地自上而下主要土层分述如下:

2.1第四系全新统人工填土层(Q4ml)

①2素填土:灰褐色、浅灰色、灰黄色,湿~饱和,稍密为主,局部松散或中密,主要为碎石、中粗砂及少量黏性土回填,顶部15cm为六角块砼地面。该层于勘察区全部钻孔均有分布,厚度不均匀,揭示层厚最大值为9.00m,见于ZK12孔,最小值为1.70m,见于ZK16孔,平均层厚为3.68m;层底标高最高为5.77m,见于ZK16孔,最低为-2.09m,见于ZK12孔,平均值为3.61m。

标准贯入试验28次,平均值为N=13.6击(范围值为7~21击)。

2.2 第四系全新统海陆交互相地层(Q4mc)

②1淤泥~淤泥质土:灰色,饱和,流塑~软塑状,土质不均匀,混少量粉细砂,经堆场长期堆载后局部排水固结,呈粉质黏土性质。该层于勘察区全部钻孔均有分布,厚度不均匀,揭示层厚最大值为8.40m,最小值为0.60m,平均层厚为4.25m。

②2粉细砂:灰色,饱和,松散状,以粉细砂为主,级配不良,混少量淤泥质土。该层于勘察区零星分布,仅部分钻孔揭示,层厚最大值为3.20m,最小值为0.70m,平均层厚为1.73m。

②3中粗砂:灰~灰黄色,饱和,松散为主,局部稍密,以中砂为主,次为粗砾砂,级配较好,混少量淤泥质土。该层于勘察区局部分布,揭示层厚最大值为5.00m,最小值为0.90m,平均层厚为2.40m。

2.3  第四系中更新统地层(Q2)

③2中粗砂:灰黄~褐灰色,饱和,稍密~中密,局部松散,级配一般,局部混黏性土。该层在勘察区广泛分布,厚度变化较大,层厚最大值为7.90m,最小值为1.30m,见于ZK20孔,平均层厚为3.21m。

③4粉质黏土:灰黄色~褐黄色,饱和,可塑,切面较光滑,局部混多量中粗砂,呈砂混黏性土状。该层在勘察区广泛分布,厚度变化较大,层厚最大值为8.00m,最小值为0.60m,平均层厚为3.08m。

2.4 第四系下更新统地层(Q1)

④1黏土:灰色,饱和,可塑,切面光滑,局部混少量中粗砂,局部间(夹)薄层粉细砂。该层在勘察区广泛分布,厚度变化较大,层厚最大值为12.90m,最小值为1.40m,平均层厚为5.05m。

④2黏土:灰色,湿,硬塑,黏性较好,切面光滑,局部混少量中粗砂,局部间(夹)薄层粉细砂。该层在勘察区广泛分布,厚度变化较大。揭示层厚最大值为22.65m,最小值为2.70m,平均层厚为11.46m。

④3中粗砂:灰色~灰黄色,饱和,中密,局部呈密实、稍密状,级配良好,局部间较多薄层黏性土。该层于勘察区零星分布,层厚最大值为3.20m,最小值为2.00m,平均层厚为2.47m。

3主要受力地层的物理力学指标统计与分析

根据上述资料分析,本场地浅部土层以软~中软地层为主,表层第四系全新统人工填土和第四系全新统海陆交互相沉积的第②1淤泥~淤泥质土层浅部土层,经预压法处理以及后期堆载固结影响,形成3.0~6.0米厚固结程度相对较高的“硬”层;渗透试验结果显示,场地覆盖层内发育的粘性土为渗透性等级为微(10-7),这使得预压法处理的时效性大大减弱,且局部软土层连续厚度较大,造成其下部处理效果有一定的限制,形成了主要受力層内的硬~软~硬的不利状况。该堆场地基的局部失稳,正是发生在第四系全新统海陆交互相沉积的第②1淤泥~淤泥质土层内。

根据对滑移区与非滑移区的钻孔取样土工试验成果数据进行统计,该层软弱土整体指标偏低,饱和,呈流塑软土性质倾向明显;渗透系数E-08级,粘性很好,渗透性评级微,根据地勘资料该层内局部混砂描述,结合现场调查情况和土工试验成果,综合考虑整体渗透性可按E-06~E-07来设计;滑移区存在一定的应力松弛现象。第②2层粉细砂和第②3层中粗砂均仅在局部分布,平均厚度2.0m左右,松散,透水性中等~强,场地内发育不稳定,不具连续性。该部分共同构成了本场地内工程性质较差的“软”土层。

其下为第四系中更新统地层形成的砂土、粘性土地层,受其沉积年代和埋藏情况控制,砂性土一般状态均为中密或以上、粘性土状态均为可塑或以上,是目前探明地层中相对工程性质较好的“硬”层分布范围。根据区域地质资料,本场地覆盖层厚度大于80m。综合来看,该层在该堆场地基处理工程中,若制定方案合理、措施得当,是可以作为比较可靠的持力层的。

4地基处理方案分析与探讨

本堆场的特殊性主要有:一是上部荷载要求较高,地基处理后,要求达到350kPa承载力;二是前期已发生局部滑移,滑移区存在一定的应力松弛现象;三是目前“硬~软~硬”的地层结构现状在上部荷载较大的情况下,该软弱层仍然是地基稳定的薄弱环节;四是粘性土层渗透性很差,可视为相对隔水层;软层中的砂类土层又有局部分布、連续性差的特点,且上、下相接地层均以渗透性评级为微的粘性土为主,整体来看,软土层排水条件不是很好;五是该堆场位置西南侧临水临坡,边界条件。

针对以上主要特点,若要做好本项目地基处理工作,可以从以下几点出发:一是宜选用以长桩为增强体的复基方案,直接穿越该软层,以下部硬层为桩端持力层,解决“硬~软~硬”的结构性问题;增强体的单桩承载力要足够;考虑地基变形问题;考虑地下水可能造成的影响;保证安全可靠的前提下,其经济适用性;工艺的可行性等。

综上所述,对本堆场地基处理方案建议如下:

(1)水泥搅拌桩复合地基。因本堆场上部荷载较大,受工艺水平限制,常规水泥搅拌桩处理后的复合地基,已不能满足要求,不建议采用该方案。

(2)振冲碎石桩复合地基。该堆场临坡临水,主要受力层内软弱土层普遍发育,且经前期扰动,若要满足该承载力要求,必然置换率较大,挤土现象严重,不适合本场地的基本条件。

(3)水泥粉煤灰碎石桩(CFG)复合地基。本工程建议采用水泥粉煤碎石桩方案。选择合理的参数、施工质量能够保证的情况下,是可以满足本工程的需求的。若采用本方案,应严格按照要求进行试桩,并根据试桩结果确定本方案的可行性以及参数的调整。

(4)注浆法复合地基。考虑本工艺在当地的区域经验不足,没有成熟、稳定的队伍、装备经验,没有足够的时间进行论证、准备的情况下不宜使用。

(5)预应力管桩复合地基。根据本场工程地质条件,也可以考虑褥垫层结合预应力管桩的复合地基方案;通过褥垫层设置调节整体受力、变形协调问题。

(6)考虑本工程的特殊性,应在施工期间做好监测工作,密切关注场地的稳定性;若有异常,应立即停止施工,分析原因,制定措施,确保安全。

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