多种地基处理方法在港口工程中的综合应用

高玉侠

摘要：本文以某码头后方陆域吹填砂场地地基处理的设计与施工结果为例,详细介绍了针对本场区吹填砂填土条件下的设计施工实践，仅供参考。

关键词：港口堆场；地基处理；强夯置换 井点降水；强夯；

引言

随着工程建设的不断发展，地基处理的手段也不断趋于多样化。尤其对于沿江沿海码头吹填砂场地的地基处理，采用单一的地基处理方法已经无法满足工程实际的需要。多种地基处理方法在实际工程中应运而生，它具有加快工期和节约造价方面的优势，目前在工程实际中正在不断的推广与应用。

1工程概况及地质条件

1. 1工程概况

拟建工程为3个50000DWT（水工兼顾70000 DWT）通用泊位，码头占用岸线长795米，码头后方陆域按功能分区进行布置，分为生产区、生产辅助区及生产管理区。其中散货堆场面积约为137294 m2 ，布置有5条平行于大堤的堆取料机的作业线，件杂货堆场面积约为33652m2，道路61225m2，以及若干生产、生活设施。

1. 2场地工程地质与水文地质条件

1. 2. 1地层条件

本工程场地地层为第四系全新统长江冲积堆积物组成，上部为填充土、粉质粘土，下部主要为细砂。细分如下：

①层冲填土，松散，强度低；②层粉质粘土，软塑～可塑，厚度不大，强度低；③层粉砂，松散，分布广，强度低；③－1层粉土，松散～稍密，呈透镜体状分布，强度低；④层粉砂，稍密，分布广，强度一般；⑤层细砂，中密，厚度较大，层位稳定，强度较高；⑤－1层粉土，中密、呈透镜体状分布，强度较高；⑥层细砂，密实，厚度大，层位稳定，强度高；⑥－1层粉质粘土，硬塑，呈透镜状分布，强度较高；⑥－2层粉砂，密实，呈透镜状分布，强度较高；⑥－3层粉土，密实，呈透镜状分布，强度较高。

1. 2. 2场地水文地质条件

本场地地下水文地质条件中等复杂，地下水位较高，2.2～4.9M,地下水位对本工程有一定影响。

1. 3 地基处理要求：

根据设计使用要求，整个场地分为3个区进行设计施工，堆取料机轨道梁所在区域为设计Ⅰ区；堆场所在区域为设计Ⅱ区；道路及广场所在区域为设计Ⅲ区。本工程场地地基处理要求为：Ⅰ区地基承载力fak≥250kpa，有效加固深度≥6m，影响深度≥9m；Ⅱ区地基承载力fak≥250kpa，有效加固深度≥6m；Ⅲ区地基承载力fak≥120kpa。

2地基处理方案选择

综合分析以上条件,以及五个试验夯区的指标统计和标准贯入试验资料，根据《岩土工程勘察报告》提供的地基处理建议及设计院提供的技术要求,结合专家对本场区地基处理办法的论证意见,最终对三个区分别确定了如下三种地基处理技术应用方案:

2.1 Ⅰ区处理方案：

2.1.1 根据设计要求，地基处理方案为：5000KN·m能级柱锤强夯置换。强夯形成置换墩直径不小于1.5m，长度不小于9m

选用50T履带吊机，200～250 KN夯锤，利用特重锤巨大的夯击能量，将满铺于地面的砾料以点夯的方式夯入土中。在夯击过程中在夯坑中多次填入填料，重复夯击和填料，直至填料穿过软土层抵达下部持力层，形成密实的碎石料墩，它可以起到置换和排水井的作用，加速土体的固结，形成置换碎石料墩与固结后软粘土的复合地基。同时在碎石料墩顶部设置了一定厚度的经过强夯夯实的碎石料等垫层，可以使上部结构巨大的荷载经过基础能更均匀的通过碎石料墩传递到持力层上。从而由垫层、碎石料墩、桩土复合地基和下部持力层组成一座空间的框架复合传力系统，以承受上部的荷载。

强夯分三遍进行，第一遍、第二遍点夯采用柱锤，夯锤直径为1.2～1.5m，单击夯击能均为5000KN·m。夯击过程中进行填料形成置换墩；第三遍为满夯，夯击能为1500KN·m，夯锤直径为2.4～2.6m，满夯夯印要求搭接1/3，以夯实地基浅部填土。满夯完成后地表铺设厚度为50㎝的碎石垫层，多出的碎石用于夯坑回填。铺设垫层后采用25t的压路机进行正交行驶振动碾压3－4遍。碎石置换墩填料以及表层铺设的碎石垫层填料要求采用粒径不小于50㎝、非全风化的山皮碎石或者满足要求的其他硬质材料。柱锤置换应在堆场区域降水完成后进行，且在其他能级强夯置换施工前时行，采用隔行跳打的方式进行。

2．1.2、单桩停夯标准：

A、单桩累计夯沉量大于设计桩长的1.5倍；

B、单桩累计回填料大于设计桩长乘以设计桩径的1.3倍；

C、按设计的夯击能打满要求的击数，最后两击的夯沉量平均大于5㎝。

2.2Ⅱ区处理方案：

2.2.1根据设计要求，堆场部分的地基处理方案为：“真空降水＋3500KN·m能级强夯挤密”，强夯施工过程中向历坑内填入一定量的碎石，场地地表铺设不小于50㎝的压实碎石垫层。

真空降水选用ZBL-9-60型真空吸水轻型井点系统。每套井点总管长约50－60m，总管管径φ100，井点支管长6.0m，管径φ32，滤管长1.5 m，连接软管一般采用PVC或橡胶包丝软管。井点为正方形2.5m×2.5m的正方形网格状布置，施工区域外3m、5m处设置2排封管，井管长6.0m，滤头长1.5 m，间距2.0m，在实际施工中，应根据水位观测孔的水位变化情况，确定外围封管的增设。当真空降水地下水位达到地面下4.0m且稳定36h后拆除井点系统，开始强夯，在整个小区完成满夯后方可拔除外围封管。如图1：

图1 真空降水+强夯

利用真空井点降水管快速降低表层土体含水量，使水位下降，降水后可达到快速强夯击密的效果。由于土体经多遍真空降水多遍强夯的作用，原松散土体之间孔隙水的强制出，加上高能量强夯的击密，处理后的土体不仅提高了承载力，而且由于土体颗粒的重新排列并经高能量强夯的击密，使得土体密实度提高，因此，大大降低了工后沉降，有效的减小场地基础的不均匀沉降。

3500KN·m能级的平锤强夯工艺：强夯分三遍进行，两遍点夯一遍满夯，两遍主夯点呈5m×5m正方形布置，夯锤直径为2.4～2.6m，第一遍的点击夯击能为3500KN·m，每点夯击击数以最后两击平均夯沉量不大于5㎝控制或不少于10击控制，第二遍的单击夯击能为3500KN·m，每点夯击击数以最后两击平均夯沉量不大于5㎝控制或不少于8击控制。同时两遍点夯夯击过程中进行填料。填料为满足设计要求的硬质材料。第三遍满夯能级为1500KN·m，每点夯2击，夯印搭接1/3。以夯实地基浅部填土，满夯完成后地表层铺设厚度为50㎝的碎石垫层，多出的碎石用于夯坑回填。铺设垫层后采用25t的压路机进行正交行驶振动碾压3遍。

2.2.2停夯标准：

A、每遍点夯累计夯击数要求达到设计要求的5～8击，具体击数可由试夯结果获得。

B、堆场部分区域最后两击的平均夯沉量≤5㎝，且夯坑周围地面不发生过大的隆起，不因夯坑过深出现提锤困难。

2.3Ⅲ区处理方案：

2.3.1根据设计要求，定道路及广场部分的地基处理方案为：采用2000 KN·m能级强夯挤密。

2000KN·m能级的平锤强夯工艺：强夯分三遍进行，两遍点夯一遍满夯，两遍主夯点呈6m×6m正方形布置，夯锤直径为2.4～2.6m，第一遍的7单击夯击能为2000KN·m，每点夯击击数以最后两击平均夯沉量不大于5㎝控制或不少于6－8击控制；第二遍的单击夯击能为2000KN·m，每点夯击击数以最后两击平均夯沉量不大于5㎝控制或不少于6－8击控制。同时两遍点夯夯击过程中进行填料。填料为满足设计要求的硬质材料。第三遍满夯能级为1000KN·m，每点夯2击，夯印搭接1/3。以夯实地基浅部填土，满夯完成后地表用25t的压路机进行正交行驶振动碾压3遍。

2.3.2 停夯标准：

A、每遍点夯累计夯击数要求达到设计要求的6－8击，具体击数可由试夯结果获得。

B、最后两击的平均夯沉量≤10㎝，且夯坑周围地面不发生过大的隆起，不因夯坑过深出现提锤困难。

C、按设计的夯击能打满要求的击数，最后两击的夯沉量小于5㎝。

3地基处理效果检测

地基处理施工完毕,按规范要求进行了检验,地基承载力静载荷试验结果:Ⅰ、Ⅱ区强夯后满足地基承载力特征值250 kPa以上的设计要求,Ⅲ区强夯后满足场地地基承载力特征值120 kPa以上的设计要求，经处理后的土层已全部达中密—密实状态，标贯试验fak均达350 kPa以上，满足相关验收规范要求。

4结语

(1) 真空降水＋强夯挤密法是将真空降水和动力固结两种工艺有机结合而成的一种符合型新工法，该工法能快速有效的改善排水条件，工期短，处理效果明显。

(2)轨道梁区域对沉降和液化要求严格,因此方案从设计阶段就得到了足够重视,并结合了多位专家的意见和建议,采用了强夯置换法，通过垫层、碎石料墩、桩土复合地基和下部持力层组成一座空间的框架复合传力系统，以承受上部的荷载，确保了堆取料机在处理过的吹填土地基上能够安全、稳定、可靠地使用。

(3)多种地基处理技术在吹填砂土场区工程中的综合应用解决了本工程地基处理的难题,为类似场区地基处理提供了一种可参考借鉴的思路。

参考文献:

[1] JGJ 79 - 2002,建筑地基处理技术规范[ S].

[2] JTS147-1-2010《港口工程地基规范》 中华人民共和国交通部

[3] 唐业清. 简明地基基础设计施工手册[M ]. 北京:中国建筑工业出版社, 2003.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。