碼頭后方陸域形成與地基處理方案比選研究

梁祖釗 廣東茂名濱海控股有限公司

吳狄林 茂名港集團有限公司

1.工程概況

茂名港博賀新港區東區化工碼頭后方罐區，主要與配套化工碼頭2個5萬噸級油品化工泊位（E10泊位和E12泊位）、一個1萬噸級的油品化工品泊位（E11泊位），該碼頭岸線總長度792米，碼頭設計年吞吐量510萬噸。根據工程總體布置，后方罐區位于茂名港博賀新港區東防波堤北端內側和東閣嶺東側的海域上，項目現狀泥面標高約-7.6～+2.2m，場地呈西北側高東南側低，造陸區域面積19.1萬m2，為一不規則圖形，南北向最長432.5m，東西向最長565.3m，總回填量約176.22萬m3。

該項目現狀為海域，需對項目場地南側新建圍堰，由新建圍堰和東防波堤及西側東閣嶺山體形成封閉區域，在封閉區域內進行陸域形成和地基處理施工。根據罐區技術要求，陸域形成和地基處理交工標高為設計場地高程減去結構層厚度，設計場地平均高程約7.5m，考慮0.8m結構層厚度，地基處理交工標高定為6.70m。陸域形成之前，場地四周邊界條件為：東側和南側為東防波堤，堤頂高程最低為6.0m，西側為現有山體，北側為新建圍堰，圍堰頂高程為5.5m。

2.工程地質情況

圖1 總平面布置圖

根據勘察報告，鉆探深度內土層分布較有規律，自上而下依次為：①1淤泥混砂、②1粉砂、②2中粗砂、③殘積土、④1全風化巖和④2強風化巖。

①1淤泥混砂：灰色，流～軟塑狀，高塑性，土質不均，混砂。平均標貫擊數N<1擊。

②1 粉砂：灰色，松散狀，土質不均，含較多碎貝殼。僅分布于部分鉆孔中。平均標貫擊數N=3.8擊。

②2中粗砂：灰色，松散狀，土質不均，含碎貝殼。分布較連續，層位較穩定。平均標貫擊數N=3.1擊。

第二大層分布底高程為-5.01m～-12.39m。

③殘積土：灰色，一般多為粉質粘土狀或砂性土狀，粉質粘土多呈可塑～硬塑狀，中塑性，土質不均，含砂粒；砂性土呈松散～中密狀，土質不均。僅分布于部分鉆孔中。平均標貫擊數N=16.2擊。

第三大層分布底高程為-8.59m～-18.76m。

④1全風化巖：褐灰色，褐黃色，原巖結構已基本破壞，礦物成分除石英外，大部分風化變異，浸水軟化，為全風化花崗巖。平均標貫擊數N=37.7擊。

④2強風化巖：褐灰色，褐黃色，局部暗紅色，原巖結構已大部分破壞，礦物成分以石英、長石為主，浸水軟化，巖芯手捻易碎，為強風化花崗巖。平均標貫擊數N>50擊。在已勘探的鉆孔中強風化巖頂面高程變化范圍為-5.01m～-19.71m。

3.工程回填料來源情況

回填料來源1：該項目將與化工碼頭項目同步建設，化工碼頭港池及航道疏浚將產生足夠數量的疏浚物料，可作為項目回填料的來源，其中化工碼頭疏浚量只有96萬m3，還需要從茂名港博賀新港區港池內補充80.22萬m3疏浚物料。

回填料來源2：距離項目東側1km范圍的陸域為東閣嶺山體，根據《茂名博賀新港區片區控制性詳細規劃》，東閣嶺山體需要開山造陸，作為碼頭后方堆場及罐區用地，東閣嶺開山將形成大量的土石渣需要外運處理，開山形成的土石渣可以作為項目回填料的來源，東閣嶺開山土石渣除了可以用于造陸回填料，也可以用于其他政府投資建設項目。

4.陸域形成方案

工程場地地基處理交工標高+6.7m，與現泥面相差約4.5～14.3m。本區域陸域范圍面積較小，可采用以下兩種方案進行陸域形成：

方案一：吹填結合開山填海形成陸域

本工程周邊先修建圍堰形成掩護后，利用本工程的港池及碼頭區的疏浚土方進行吹填造陸，根據港池及碼頭區勘察資料，疏浚土方多為中粗砂、中粗砂混淤泥、殘積土等。該方案具有就地取材、造價較低、造陸速度快、不增加集疏運通道負擔、避免大量疏浚土外拋等優點。缺點是吹填會形成較厚軟土層，相應地基處理較復雜且處理工期長。根據港池及碼頭區的疏浚要求，本項目港池、航道和碼頭疏浚土方共95萬m3，吹填至庫區造陸區后，該區域形成陸域標高約為+2.5m。然后標高+2.5m以上擬鋪設一層高強土工加筋布，之后鋪設厚度約1m排水墊層，之后打設塑料排水板，然后繼續回填開山土石到+6.0m，進行強夯法地基處理，之后分2層回填碾壓到+6.7m交工標高。總計需要回填排水墊層和山皮石80.2萬方(不含地基處理期間沉降填方)。

方案二：開山填海形成陸域

即從現泥面高程開始回填開山土石形成陸域。為保證強夯地基處理深度，可先將場地回填到+5.0m后進行強夯地基處理，之后分4層回填碾壓至標高+6.7m。此方案優點在于回填土土質易于控制，后期地基處理費用低，地基承載力較高，施工速度快，缺點為回填土方量比方案一多，回填造價較高，港池疏浚土方需要外拋。根據總平面布置，需要回填土方量為156.3萬方(不含地基處理期間沉降填方)。

方案三：吹填形成陸域

本項目周邊先修建圍堰形成掩護后，利用化工碼頭項目的港池及碼頭區的疏浚土方進行吹填造陸，根據港池及碼頭區勘察資料，疏浚土方多為中粗砂、中粗砂混淤泥、殘積土等。該方案具有就地取材、造價較低、造陸速度快、不增加集疏運通道負擔、避免大量疏浚土外拋等優點。缺點是吹填會形成較厚軟土層，相應地基處理較復雜且處理工期長。

5.地基處理標準與方案

5.1 設計荷載和地基處理標準

按照港區場地的使用要求及陸域周圍圍堰穩定性要求，確定場地地基處理設計標準如下：

（1）地基承載力：陸域形成方案一對應場地地基承載力特征值不小于80kPa。陸域形成方案二對應場地地基承載力特征值不小于120kPa。

（2）殘余沉降量：道路及場地（不含罐體）設計使用年限內，陸域形成方案一對應場地不大于350mm。陸域形成方案二對應場地不大于200mm。

5.2 地基處理必要性

本工程回填造陸尚未進行，按以往工程經驗和項目條件，三種陸域形成方法均有必要對回填后的地基進行處理。

（1）吹填結合回填形成陸域區域：本工程吹填土來源主要是港池和航道表層土，根據鄰近區域勘察資料顯示，土層主要由中粗砂、淤泥混砂、殘積土等組成，吹填施工過程中由于水力搬運、混合作用，最后陸域形成的吹填層會以含水量較大的淤泥混砂土為主，含一定量的中粗砂等顆粒。吹填土含水量高、強度低，屬于高壓縮性土，為達到場地使用要求，必須進行以提高土體強度、減少使用期間沉降量為目的的地基處理。

（2）回填形成陸域區域：新近回填土處于松散、不均勻狀態，不經處理無法滿足工程要求，故必須進行地基處理以消除沉降，滿足使用要求。

綜合所述，雖然本工程使用荷載較小，但為解決后期地基沉降，本工程需進行地基處理。

5.3 地基處理方案（見表1）

表1 陸域形成和地基處理方案造價對比表

5.3.1.吹填結合回填法陸域形成對應地基處理方案

根據陸域形成方案，場地首先吹填港池疏浚土方至+2.5m標高，場地進行排水、晾曬后，為滿足回填需要，鋪設一層高強加筋布，之后鋪設厚度約1m的排水墊層，可選用中粗砂或篩分的石渣（最大粒徑不大于20mm，且含土量不超過15%），為加速吹填土的固結速度，在排水墊層上打設塑料排水板，間距1.1m～1.2m，正方形布置，排水板打設深度為原泥面以下約1m，平均長度約7.5m。

排水板打設完成后，場地靜置一段時間，之后場地回填開山土石到+6.0m高程，進行強夯法施工。初步擬定強夯的平均單擊夯擊能3000kN.m，夯點間距5m，夯擊2遍。點夯后再進行兩遍滿夯，滿夯夯擊能1000kN.m，夯印搭接1/4。夯坑用開山土石回填，之后分2層回填開山土石并碾壓密實至標高+6.7m。

5.3.2.回填法陸域形成對應地基處理方案

根據陸域形成方案，場地在周圍圍堰施工完成后，從場地西北側逐步分塊回填開山土石，以免形成淤泥集中區。首先回填開山土石至+5.0m標高，即可進行強夯法施工。

進行強夯法施工。初步擬定強夯的平均單擊夯擊能4000kNm，夯點間距5m，夯擊2遍。點夯后再進行兩遍滿夯，滿夯夯擊能1000kN.m，夯印搭接1/4。夯坑用開山土石回填，之后分4層回填開山土石并碾壓密實至標高+6.7m。

5.3.3 吹填的地基處理方案

根據陸域形成方案，場地周邊先修建圍堰形成掩護后，從場地西北側逐步進行吹填，吹填區域采用插打塑料排水板后，然后進行堆載預壓處理，場地首先吹填港池疏浚土方至+5m標高，待吹填表面排水晾曬滿足施工要求時，鋪設1層土工布與2層土方格柵，鋪設1m厚中粗砂墊層，進行塑料排水板打設，間距0.8m～1m，正方形布置，排水板打設深度為原泥面以下約1m，平均長度約9.5m，排水板打設完成后再鋪設2層土方格柵，以增強地基在后續堆載填筑施工中的穩定性，為后續分級填筑施工創造條件。

在砂墊層上分兩層進行堆載預壓，每層堆載厚度為2m，共4m，均采用中粗砂進行堆載，整改場地分4個堆載區域攤鋪，過程中嚴格控制堆載填筑厚度與高差，單區域堆載時間預計60天，經檢測地基固結度達到96%以上，方可卸載至+7m標高，再進行振沖碾壓至標高+6.7m。

6.方案比選

從造價上分析，方案一的造價是最低的。

從工期上分析，方案一時間最短，方案二次之，方案三最長。綜合考慮后續地質詳勘工作及罐基礎施工，方案一與方案三可以快速提供大量工作面，整體工期可以節約。

從材料供應上分析，方案一的材料來自疏浚物與東閣嶺開山石，方案三的材料來自于港區疏浚物，兩種均可有效解決港區疏浚物的去處，實現變廢為寶，可節約項目投資資金，方案二材料全部來自東閣嶺開山石，對土石方需求量大，項目成本相對較高，且該土石方質量高，可通過加工及外賣創造利潤，大量使用土石方回填降低了利潤空間。

從工藝上分析，以上三個方案的工藝都比較成熟，但方案二使用的機械設備多，效率較低。

經過綜合對比，選定方案一作為實施方案是結合實際的最優方案。

7.結語

綜合項目現場兼具開山土石方和疏浚土充分供應的特點，通過對上述三種方案從經濟成本、工期時間兩方面進行對比分析，選定吹填疏浚土結合回填開山土石方的陸域形成方案。本項目的成功實踐可為類似工程提供參考。