長江流域沖積平原地區碼頭陸域地基處理技術研究

◎ 洪標 中交四航局第五工程有限公司

近年來，航運行業得到了快速的發展，碼頭工程數量逐漸增多，長江流域的碼頭工程大部分修建在沖積平原地區。由于碼頭工程重工作業量較大，對地基的穩定性和安全性要求較高，但受沖積平原地質條件影響，碼頭工程地基含水量較大，土質為多軟土，如果不采取任何措施的情況下，碼頭工程地基很容易出現沉降，直接影響到工程地基的穩定性與安全性。因此，防沉降施工成為沖積平原地區碼頭工程中一個重要施工項目，防沉降施工技術非常有研究價值，為此提出沖積平原地區碼頭工程地基防沉降施工技術研究。

1.沖積平原地區碼頭工程地基防沉降施工技術設計

1.1 施工前準備

開工前，對項目部管理人員進行二級交底，由陸域形成施工技術主管對施工班組、操作工人進行詳細的安全、技術交底。為了保證施工質量，在施工前對材料和設備進行準備。碼頭工程陸域形成施工主要材料為原場地開挖料及部分外購材料，現有原料進行自檢試驗后場內轉運回填，外購原料提前做好原材料運輸路線的規劃；挖掘機、土方車、裝載機、推土機、平地機、強夯機、鉆孔機、水循環式真空泵系統等設備進場后，由技術主管組織技術、安全、機務等部門人員進行專項驗收，并履行驗收簽字手續，驗收時重點核查設備、操作人員的證件、設備的完好性及性能參數等等，符合要求方可投入使用[1]。設備驗收合格后，建立設備管理臺賬，由機務部門進行動態管理。

此外，陸域形成及地基處理大面積施工前按要求進行試驗區施工，試驗段施工完畢后，應檢測和計算相關物理力學指標、承載力、沉降量等各項施工工藝參數，將相關資料報備監理；同時在第一時間安排試驗檢測，以便指導后續施工[2]。根據試驗區施工和檢測結果在正式展開施工時進一步總結、修正或完善施工方法，召集操作人員重新改進交底后方可轉入全面施工。各試驗區需設置分區標識牌，包括分區名稱、平面尺寸、設計參數及試驗數據等，同時在四周設置邊界標示線、風險告示牌等安全設施，確保施工安全。

1.2 地基清表、清淤

后方場地首先清表30cm，溝塘處清淤暫定50cm（根據現場情況，如清淤50cm后淤泥仍呈流塑狀，則需繼續清除直至淤泥呈軟塑狀，工程量以現場簽證為準）。清表原則為徹底清除施工范圍內的耕植土和腐質土。根據現場施工過程中實際情況合理設置碼頭工程陸域排水設施[3]。同時由于現在正處于春季多雨季節，施工區域排水不暢，容易造成積水，若局部區域無法與整體排水系統銜接，可開挖小型積水坑進行抽排水。

1.3 加壓式套管沖擊固結排水施工

常用的軟土地基處理方法有表層處理法、換填土層法、排水固結法、復合地基法、加固土樁法等，加壓式套管沖擊固結排水施工地基處理較前述方法有成本低、工序簡單、施工工期短、施工質量良好等優勢，適用于地基土質范圍為有一定含水量或含水量較大的軟土。

考慮到沖積平原地區碼頭工程地基含水量較高，因此通過對地基加壓式套管沖擊固結排水，降低工程地基含水量，提高地基承載力，以此達到地基防沉降的目的，具體施工流程如圖1所示。

如圖2所示，根據本場地的地質情況，針對整個場地（除現有道路及民房處采用強夯法處理）采用加壓套管沖擊固結排水處理，消散軟土中孔隙水壓力，能有效避免強夯造成軟土形成“彈簧土”的問題。加壓套管降水采用真空泵強排水，真空套管立管采用10m管深，間距12m，排距10m。增壓管深度一般為4 ～6 m，間距為3.5 m，排距為5m[4]。施工區內布置降水觀測管，以便觀察水位情況[5]。降水觀測管按每1600m2布置一根，施工過程中可根據現場工程特點適當調整。場地周邊設置排水溝以排除積水，在排水溝出水口挖設集水坑，集中排水。排水溝位置、數量等根據現場情況確定，施工完成后排水溝及時進行回填，回填時，清除溝內淤泥質土，并回填混合料，根據相應能量夯實。

圖2 加壓式套管沖擊固結排水現場圖

完成加壓套管降水布置后，開展加壓套管降水施工，地基處理累計降水三周期，強夯三遍（兩遍點夯，一遍滿夯），每周期降水后進行一遍強夯。第一周期降水6～8天，待場地地下水位降至作業面以下3m，且0～3m范圍內土體的平均飽和度低于70%后進行第一遍點夯；第二周期降水5～7天，待場地地下水位降至地面以下5m。第三周期降水2～3天，且第二遍點夯產生的超孔隙水壓力消散80%以上后進行第三遍滿夯。第一周期降水過程中采用真空降水，日常加強地下水位觀測，在預定的降水周期內，若地下水位降幅速率偏低，不滿足要求，需提前增加增壓措施。第二周期降水開始同步增加增壓措施，增壓采用空壓機施壓，增壓施加恒壓不低于0.7MPa。強夯場地整體為矩形布置。夯點布置為正方形布點，每點間距為5m×5m，夯錘重量200KN，直徑Φ2.4m，圓形帶氣孔設置。每個夯擊點進行強夯5-8次，點夯兩遍，夯擊能2000kN·m；滿夯兩遍，夯擊能1500kN·m；夯錘重20t，點夯落距≥12m，普夯落距≥10m，實際落距根據試驗段確定。在遇有淤泥、隆起等異常情況時，及時與監理和設計聯系。在兩遍點夯完成后，應進行兩遍普夯。滿夯之前應拔出套管，套管位置處應重點夯擊，以達到設計要求，每遍強夯測量土體沉降，每個夯點均測量并記錄。

強夯結束后，針對場坪未達到土基頂面控制高程的區域，采用每30cm分層碾壓攤鋪填料，最后用振動壓路機壓實至設計標高，壓實度控制根據道堆結構路基設計要求執行，按照上述流程完成積平原地區碼頭工程地基防沉降施工。

2.實例應用分析

2.1 工程概況

安慶港宿松港區公用碼頭工程項目位于安徽省安慶市宿松縣復興鎮臨江產業園港口路下游約500m處，長江左岸，下游距望東長江公路大橋約37km。根據《水運工程抗震設計規范》（JTJ146-2012），由于場地位于長江河床及河漫灘內，且分布有軟（弱）土，所以判定場地屬于抗震不利地段。

碼頭、場地土類型為中軟土；后方堆場、小型構筑物區域場地土類型為軟弱地土。碼頭區域覆蓋層厚度15≤dov＜50m，估算等效剪切波速，綜合判定場地類別為Ⅱ類場地；后方堆場、小型構筑物區域覆蓋層厚度 15≤dov＜50m，參考房建部分等效剪切波速，場地類別為Ⅲ類場。結合場地地形、地質特點和使用要求，陸域采用加壓式套管沖擊固結排水處理+強夯法處理方案，主要工程量如表1所示。

表1 陸域形成主要工程量表

2.2 施工效果與討論

結合該碼頭工程實際情況，按照上文技術流程對碼頭工程地基防沉降施工。碼頭工程地基防沉降施工的目的是提高地基承載力，因此在施工完成后，隨機選擇碼頭工程件雜貨倉庫、輔助作業區各四個區域，對四個區域地基承載力進行檢測。利用KHFA-AF77測量儀對八個區域地基承載力測量，使用電子表格對測量數據記錄，具體數據如表2所示。

表2 地基承載力測量表（MPa）

如表2所示，《水運工程質量檢驗標準》（JTS257-2008）規定，碼頭工程件雜貨倉庫地基承載力不能低于150MPa，輔助作業區地基承載力不能低于160MPa，否則視為工程地基施工項目不合格。從各個區域地基承載力測量情況來看，經過地基防沉降施工后地基承載力均符合要求，大于最小限值，符合《水運工程質量檢驗標準》（JTS257-2008）規定，地基承載力得到了明顯的提升。為了進一步檢驗沖積平原地區碼頭工程地基防沉降施工質量，在施工完成后隨機布設8個測點，使用IHFA-A4F5水準儀測量各個測點的沉降量，使用電子表格對測量數據記錄，具體數據如表3所示。

表3 碼頭工程地基沉降量測量表（mm）

如表3所示，《水運工程質量檢驗標準》（JTS257-2008）規定，碼頭工程地基沉降量最大不能超過10.55mm，否則視為地基防沉降施工不合格。從碼頭工程地基沉降量測量數據來看，經過地基防沉降施工后地基沉降量均符合要求，小于最大限值，符合《水運工程質量檢驗標準》（JTS257-2008）規定。因此通過以上對碼頭工程地基防沉降施工質量檢測，證明本次采取的防沉降施工技術具有良好的防沉降效果，可以有效保證沖積平原地區碼頭工程地基穩定性，設計技術適用于沖積平原地區碼頭工程地基防沉降施工。

3.結束語

沖積平原地區碼頭工程地基承載力較弱，防沉降施工是提高地基承載力的重要手段，此次結合實際工程案例，設計了一個新的防沉降施工技術方案，有效提高了地基承載力，減小了地基沉降量，提高了沖積平原地區碼頭工程地基穩定性與安全性，為沖積平原地區碼頭工程地基防沉降施工提供了有力的技術支撐，具有一定的理論價值。由于本文研究技術目前尚處于初步探索階段，尚未在實際工程中得到大量的實踐與應用，在某些方面或許存在不足，今后會在技術優化方面展開深層次研究，豐富沖積平原地區碼頭工程地基防沉降施工技術理論。