振沖置換地基處理技術(shù)在港口工程中的應(yīng)用

田克峰

振沖置換地基處理技術(shù)是為了加固高層和重型等建筑物的地基以及構(gòu)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(chǔ)備基地一期工程防浪護(hù)岸施工中的應(yīng)用為例,對其設(shè)計(jì)計(jì)算等進(jìn)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(shí)例

黃島國家原油儲(chǔ)備基地一期工程防浪護(hù)岸工程是儲(chǔ)備基地的地方配套項(xiàng)目,位于膠州灣西岸,洋河入?？诟浇?/p>

場地地層主要由近代海積物、陸相沖洪積物、風(fēng)化基巖三部分組成。根據(jù)野外鉆探揭露、原位測試和室內(nèi)試驗(yàn)成果,地基評價(jià)如下:①層素填土,為原擋浪壩筑壩土,已經(jīng)初步壓實(shí),土質(zhì)較均勻。④層淤泥質(zhì)粉砂、④-1層粉細(xì)砂、⑥層淤泥質(zhì)粉質(zhì)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(hù)岸工程的地基持力層。[11]層粉質(zhì)粘土,[13]層強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖?？傮w分布較穩(wěn)定,承載力較高,是較好的下臥層。

護(hù)岸采用拋石斜坡式結(jié)構(gòu),前沿設(shè)漿砌石擋墻。護(hù)岸堤心石為開山石碴,外坡護(hù)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(cè)護(hù)岸N 0+000～N0+750段堤心時(shí),出現(xiàn)了大量的滑動(dòng),堤心石同堤壩外側(cè)的表層土一起向堤壩外側(cè)滑動(dòng)。經(jīng)實(shí)地考察,滑動(dòng)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(hù)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(cè)滲流。2)本段堤壩外側(cè)有一條河汊,隨著工程后方陸域回填工程的實(shí)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(zhì)力學(xué)指標(biāo)隨之下降,導(dǎo)致在施工過程中出現(xiàn)滑移。

3 解決方案

選用造價(jià)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(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w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(shè)計(jì)用基本參數(shù)

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(jīng)計(jì)算,本工程m=0.227。

2)復(fù)合地基土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。

復(fù)合地基土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)依據(jù)Periebe方法進(jìn)行計(jì)算:

其中,Cs,φs均為原狀土抗剪強(qiáng)度指標(biāo);φp為樁體抗剪強(qiáng)度指標(biāo);Csp,φsp均為復(fù)合地基土抗剪強(qiáng)度指標(biāo);μp為應(yīng)力集中系數(shù);n為樁土應(yīng)力比。經(jīng)計(jì)算,復(fù)合地基土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)為:Csp= 2.3 kPa,φsp=18.12°。

3.3 抗滑穩(wěn)定計(jì)算

根據(jù)上述設(shè)計(jì)參數(shù),采用天津港灣工程研究所開發(fā)的地基計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行斷面穩(wěn)定計(jì)算,結(jié)果如圖 1所示:抗力分項(xiàng)系數(shù)為0.961,滿足抗滑穩(wěn)定要求。根據(jù)計(jì)算,結(jié)合施工現(xiàn)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(dòng)面2.5m。2)堤壩外側(cè)的河汊采用中粗砂填充。3)在中粗砂墊層表面鋪設(shè)土工布。4)打樁順序:因本工程后方為現(xiàn)有堤壩,打設(shè)砂樁應(yīng)選用振動(dòng)力較小的機(jī)械,按圖2順序打設(shè)砂樁。

3.4 加固效果

施工單位根據(jù)上述軟基處理方案進(jìn)行了施工,地基處理效果良好,未出現(xiàn)新的滑動(dòng)。目前工程已經(jīng)順利竣工,并經(jīng)受住了時(shí)間的考驗(yàn)。

4 結(jié)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(yīng)用實(shí)踐和實(shí)施效果表明,振沖置換地基處理技術(shù)在港口工程地基處理中的應(yīng)用是成功的。

[1] 黃島國家原油儲(chǔ)備基地一期工程地方配套項(xiàng)目防浪護(hù)岸工程地質(zhì)勘察報(bào)告[R].濟(jì)南:煤炭部濟(jì)南勘察設(shè)計(jì)研究院, 2000.

[2] 對黃島國家原油儲(chǔ)備基地一期工程地方配套項(xiàng)目防浪護(hù)岸工程局部滑移情況的說明[R].濟(jì)南:煤炭部濟(jì)南勘察設(shè)計(jì)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(dòng)有限元計(jì)算[J].巖土工程學(xué)報(bào),2001,23(6):63-65.

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