淺談棱體后方吹填土處理對碼頭的影響

靳 峰

（山東港通工程管理咨詢有限公司，山東 煙臺 264000）

1 工程概況

某港口項(xiàng)目位于濰坊港中港區(qū)港池南岸，地處渤海萊州灣南岸，建設(shè)內(nèi)容包括2個(gè)5萬噸級通用泊位、港池、航道、陸域形成、工藝、供電、照明、通信、給排水、消防、生產(chǎn)輔助建筑物等配套設(shè)施。

陸域吹填土來源于港池航道疏浚土，吹填土主要為粉土、粉質(zhì)黏土。設(shè)計(jì)吹填高程為5.0m，吹填區(qū)的高程應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，完工后吹填平均高程不允許低于設(shè)計(jì)吹填高程，允許偏差為+0.20m；吹填高程最大偏差±0.30m。

2 地基處理設(shè)計(jì)及施工工藝

2.1 設(shè)計(jì)范圍

本項(xiàng)目后方堆場地基處理，采用無填料振沖法處理地基。無填料振沖法施工范圍為碼頭后方堆場。為保證碼頭建筑結(jié)構(gòu)安全，無填料振沖處理區(qū)應(yīng)從距離碼頭前沿線25.0m起，至碼頭前沿線后方500.0m范圍內(nèi)。碼頭前沿線后方25.0m～40.0m范圍內(nèi)振沖深度應(yīng)按實(shí)際情況確定，避免破壞拋石棱體倒濾層。

2.2 施工工藝

2.2.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→定標(biāo)放線→振沖機(jī)定位→振動(dòng)設(shè)備檢查完好性→下放振沖器至砂面標(biāo)高→啟動(dòng)水泵→啟動(dòng)振沖器→振動(dòng)沖孔→勻速下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高→留振、分段提升、留振、勻速提升至孔口留振→第一次成孔→依次重復(fù)三次后移至下一孔位→重復(fù)振沖→效果檢測→驗(yàn)收。

2.3 施工過程

（1）振沖點(diǎn)布置、點(diǎn)距排距

根據(jù)設(shè)計(jì)振沖范圍及密布效果的要求，振沖點(diǎn)按等邊三角形布置成梅花形，振沖點(diǎn)間距重箱堆場區(qū)和碼頭前沿區(qū)為2.4m，其他區(qū)域?yàn)?.6m。

（2）變樁長施工控制

為保證碼頭建筑結(jié)構(gòu)安全，#20、#21泊位地基處理范圍從距離碼頭前沿線后方25.0m起，地基處理邊線后方15.0m范圍內(nèi)地基加固深度為避免破壞拋石棱體倒濾層，根據(jù)《地基處理斷面圖》計(jì)算每間隔2.4m的振沖深度。采用兩點(diǎn)共振法，由北向南逐排進(jìn)行振沖，振沖深度為倒濾層設(shè)計(jì)標(biāo)高以上1m。

（3） 振沖深度

根據(jù)地基處理深度：處理深度10.0m，且達(dá)到原海底面以下1.0m的設(shè)計(jì)要求。通過對下發(fā)的海域圖進(jìn)行研究，確定碼頭前沿線及各個(gè)場區(qū)的海底面標(biāo)高，結(jié)合吹填高度，確定振沖深度，碼頭前沿25-40范圍內(nèi)為變樁長區(qū)域，根據(jù)吹填高度和倒濾層坡比確定振沖深度。

2.4 試驗(yàn)檢測

地基處理后各土層承載力特征值，滿足相關(guān)規(guī)范要求。

3 對碼頭的影響

3.1 施工期間的影響

2016年8月6日，在碼頭前沿后方40～50米范圍，約13:45左右振沖場地突然出現(xiàn)塌陷，地面出現(xiàn)深坑并不斷擴(kuò)大，至14:30左右深坑面積約10*10米。至8月7日早上，出現(xiàn)塌陷位置大坑面積擴(kuò)大至約25*25米。

3.2 碼頭生產(chǎn)期間的影響

2018年3月份，經(jīng)過一次大風(fēng)大潮后，碼頭面層大面積積水。碼頭生產(chǎn)期間發(fā)生2處沉陷坑，堆場聯(lián)鎖塊面層及水泥穩(wěn)定級配碎石出現(xiàn)塌陷，吹填土明顯流失，未造成人員及機(jī)械傷害，但留下安全隱患。

4 原因分析

4.1 后方棱體質(zhì)量的影響

根據(jù)設(shè)計(jì)文件說明：沉箱后設(shè)10～100kg拋石棱體，拋石棱體頂寬9.5m，邊坡1:1；棱體外設(shè)置800mm厚二片石墊層和1100mm厚碎石倒濾層及400g/m2土工布一層，二片石和碎石倒濾層邊坡分別為1:1.25和1:1.5。

墻后拋石棱體應(yīng)和沉箱安裝協(xié)調(diào)進(jìn)行，以保證施工期安全。拋石棱體內(nèi)摩擦角φ≥45°。

根據(jù)《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》 （JTS2009）規(guī)定，棱體拋填前應(yīng)檢查基床和岸坡有無回淤或塌坡，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行清理。設(shè)計(jì)及規(guī)范未明確拋石棱體含泥量的質(zhì)量控制，但根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)嚴(yán)格控制拋石棱體含泥量，甚至嚴(yán)格控制棱體不含泥。

4.2 倒濾層質(zhì)量的影響

后方棱體外設(shè)二片石及碎石墊層應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，鋪設(shè)厚度及坡度不小于設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。倒濾層是防止回填料流失的重要屏障，注意分段、分層厚度施工的搭接，保證其連續(xù)性和均勻性，重點(diǎn)控制水下倒濾層鋪設(shè)質(zhì)量，允許偏差水上0～+50mm，水下0～+100mm。

4.3 土工布鋪設(shè)質(zhì)量的影響

正常施工條件下，土工布鋪設(shè)質(zhì)量能夠得到有效控制，但吹填土不能及時(shí)形成情況下，土工布未達(dá)到盡快覆蓋，無法保證已鋪設(shè)土工布的質(zhì)量，造成土工布長時(shí)間裸露老化、后續(xù)施工破壞，降低土工布反濾作用。

4.4 吹填土施工的影響

吹填過程中，對碼頭的填土高度、內(nèi)外水位、位移和沉降進(jìn)行觀測，碼頭發(fā)生較大變形等危險(xiǎn)跡象時(shí)，立即停止吹填，并采取有效措施。

4.5 地基處理施工工藝的影響

本工程碼頭后方堆場是吹填土形成的陸域，采用無填料振沖法地基處理。設(shè)計(jì)圖紙說明為保證碼頭建筑結(jié)構(gòu)安全，碼頭前沿線后方25.0m～40.0m范圍內(nèi)振沖深度應(yīng)按實(shí)際情況確定，避免破壞拋石棱體倒濾層。設(shè)計(jì)對該段變樁長區(qū)域并未明確振沖深度，只提出按實(shí)際情況確定，不破壞棱體倒濾層為原則。根據(jù)施工方案，按振沖深度為倒濾層設(shè)計(jì)標(biāo)高以上1m進(jìn)行控制，該段變樁長施工采用兩點(diǎn)共振法，屬于振沖施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)，不能破壞棱體倒濾層及土工布。

5 結(jié)語

1）碼頭拋石棱體后方不建議全部采用吹填土形成陸域。從施工現(xiàn)狀看，施工單位受施工組織能力、吹泥船工效等因素影響較大，后方吹填土很難短期內(nèi)形成陸域。即使采用后方吹填土工藝，應(yīng)考慮到為防止棱體后方土工布裸露時(shí)間過長，應(yīng)增加土工布覆蓋保護(hù)措施（例如再增加倒濾層進(jìn)行覆蓋）。

2）科學(xué)設(shè)計(jì)拋石棱體后方倒濾層區(qū)域的地基處理工藝，不建議全部采用無填料振沖法進(jìn)行地基處理，不同基礎(chǔ)采用不同的地基加固處理。對棱體后方倒濾層區(qū)域，可采用換填法加強(qiáng)或分層碾壓等工藝進(jìn)行單獨(dú)地基處理。