程 星，傅 貴

(江蘇交通科學(xué)研究院股份有限公司，南京 210000)

隨著現(xiàn)代工業(yè)化浪潮以及水運(yùn)成本低廉的明顯優(yōu)勢(shì)，進(jìn)出口貿(mào)易對(duì)港口碼頭的依賴(lài)性越來(lái)越強(qiáng)，同時(shí)碼頭的建立建設(shè)是港口發(fā)展的重要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[1]，中國(guó)水系水資源發(fā)達(dá)、河流縱橫，是世界上的航運(yùn)大國(guó)，僅江蘇省就有多達(dá)480 km的海岸線(xiàn)，早已規(guī)劃、建立了數(shù)量眾多的各類(lèi)碼頭[2-4]，然而，由于碼頭工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工程量巨大，自重會(huì)給地基土帶來(lái)極為沉重的負(fù)擔(dān)，常出現(xiàn)因?yàn)檐浲恋鼗休d能力缺陷而導(dǎo)致的土體變形與不均勻沉降，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物、承載樁臺(tái)的變形與裂縫，影響碼頭工程的穩(wěn)定運(yùn)行和正常使用.根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在碼頭工程建設(shè)歷史上，曾多次出現(xiàn)因?yàn)榇a頭地基失穩(wěn)而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)破壞，給國(guó)家和人民帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患[5-8]，因此，對(duì)航運(yùn)碼頭的土質(zhì)特性詳細(xì)分析，探究影響碼頭邊坡穩(wěn)定的影響因素及具體影響規(guī)律，具有十分重大的研究?jī)r(jià)值.

1 工程項(xiàng)目概況

本工程選擇江蘇省連云港港疏港區(qū)某沿海航運(yùn)碼頭作為研究對(duì)象，該航運(yùn)碼頭位于江蘇連云港市板橋鎮(zhèn)(見(jiàn)圖1)，燒香河北岸，西距G25長(zhǎng)深告訴公路2.5 km，北離G30連霍高速公路1.6 km，河對(duì)面是S242云港線(xiàn)，交通十分便利.

圖1 江蘇連云港港疏港某航運(yùn)碼頭地理位置示意圖

2 數(shù)值模擬

本文采用Plaxis有限元軟件進(jìn)行計(jì)算分析，

模型參數(shù)率定見(jiàn)文獻(xiàn)[9].將本項(xiàng)目在各工期內(nèi)的土體累計(jì)水平位移結(jié)果云圖(見(jiàn)圖2～圖5).

對(duì)比分析各圖可知，在整個(gè)施工期內(nèi)，碼頭項(xiàng)目工程最大累計(jì)水平位移有240 mm左右，其中，位移產(chǎn)生的最大區(qū)域主要出現(xiàn)在碼頭岸坡地基中的淤泥層，并且在土層深度增加、土質(zhì)逐漸變好的過(guò)程中，水平位移逐漸減小.進(jìn)一步分析可知，在整個(gè)施工期內(nèi)碼頭邊坡土體的水平位移有三部分造成，即碼頭后方堆載引起的水平位移、碼頭打樁引起的水平位移以及碼頭邊坡開(kāi)挖引起的水平位移，從這幾部分的位移大小來(lái)看，碼頭后方堆載引起的水平位移要大于碼頭打樁引起的水平位移，碼頭邊坡開(kāi)挖引起的水平位移值最小.

圖2 施工期內(nèi)累計(jì)水平位移計(jì)算云圖

圖3 堆載期內(nèi)累計(jì)水平位移計(jì)算云圖

圖4 打樁期內(nèi)累計(jì)水平位移計(jì)算云圖

圖5 邊坡開(kāi)挖期內(nèi)累計(jì)水平位移計(jì)算云圖

將施工過(guò)程中，研究工程邊坡斷面3 m深與10 m深的土體側(cè)向位移(見(jiàn)圖6～圖7).

結(jié)合研究工程實(shí)際土質(zhì)情況以及研究工程邊坡斷面不同深度土體位移情況(見(jiàn)圖6～圖7)，可得到以下結(jié)論：

(1)研究工程邊坡土體側(cè)向位移主要發(fā)生在0～-7 m的軟土層區(qū)域，而-12 m以下的粉土層和粉砂層的力學(xué)性能較好，基本沒(méi)有側(cè)向位移.同時(shí)，土體深度越大，受施工影響產(chǎn)生的土體側(cè)向位移就越小.

(2)分析對(duì)比圖6與圖7，可見(jiàn)斷面上各不同深度的土體單元在施工后的任一時(shí)間，其側(cè)向位移的方向都是朝向海測(cè)，即迎水面方向移動(dòng)的，這主要是因?yàn)橛孢@一側(cè)土體含水量大，土體力學(xué)性能較差，結(jié)構(gòu)較不穩(wěn)定，因此這側(cè)的土體容易滑動(dòng)側(cè)移，導(dǎo)致整個(gè)邊坡結(jié)構(gòu)土體朝迎水面移動(dòng).

(3)在通常情況下，軟土邊坡滑動(dòng)面在剪切應(yīng)力達(dá)到滑移破壞前都會(huì)產(chǎn)生塑性變形，為防止這一工程事故發(fā)生帶來(lái)的巨大損害，必須及時(shí)進(jìn)行岸坡穩(wěn)定監(jiān)測(cè)，尤其是在邊坡開(kāi)挖、打樁、后方超堆載等不利作業(yè)情況下.

(4)在碼頭工程建設(shè)和維護(hù)中，當(dāng)有效應(yīng)力趨于穩(wěn)定，土體內(nèi)孔隙水壓力基本不隨時(shí)間而變化時(shí)，軟土的變形仍然不會(huì)終止，且以蠕動(dòng)的形式繼續(xù)在體積大小方面發(fā)生變化，這種現(xiàn)象嚴(yán)重危害碼頭的穩(wěn)定，并會(huì)影響建成碼頭的正常使用，因此，必須對(duì)軟土地區(qū)地基處理措施展開(kāi)更為系統(tǒng)的研究，盡量避免因軟土蠕動(dòng)變形對(duì)碼頭使用帶來(lái)的不利影響.

圖6 3 m深土層土體側(cè)向位移

圖7 10 m深土層土體側(cè)向位移

3 結(jié) 論

本文針對(duì)航運(yùn)碼頭自重大，給地基基礎(chǔ)造成極大負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重影響碼頭邊坡穩(wěn)定的問(wèn)題，采用Plaxis有限元軟件，選擇江蘇省連云港港疏港區(qū)某沿海航運(yùn)碼頭作為研究對(duì)象,對(duì)其影響碼頭邊坡穩(wěn)定的具體規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)律，研究發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)施工期內(nèi)碼頭邊坡土體的水平位移碼頭后方堆載引起的水平位移、碼頭打樁引起的水平位移以及碼頭邊坡開(kāi)挖引起的水平位移這三部分組成，且這三個(gè)因素對(duì)碼頭岸坡穩(wěn)定的影響作用逐次減小，同時(shí)，根據(jù)實(shí)測(cè)資料來(lái)看，土體深度越大，受施工影響產(chǎn)生的土體側(cè)向位移就越小，且位移都朝向迎水面移動(dòng).

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