唐繼亮

（中交一航局第二工程有限公司，山東 青島 266071)

主要結(jié)合浙江省三門縣健跳一級漁港建設(shè)項(xiàng)目工程實(shí)際情況，對軟土地基上圍堤加載過程中灌注樁施工方案展開論述。

1 工程概況

1.1 工程概述

浙江省三門縣健跳一級漁港建設(shè)工程主要施工內(nèi)容為圍堤1180m(堤防等級4 級)；浮碼頭6 座；陸域回填約3.5 萬m；港區(qū)道路1.26 萬m；綜合執(zhí)法辦證中心800 m；港區(qū)水、電、通信、監(jiān)控等配套設(shè)施。該圍堤堤型為斜坡式斷面土石混合壩結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)設(shè)于海邊淤泥上，地基采用正方形布置的塑料排水板作排水固結(jié)處理，間距1.4m，深度20m。浮碼頭設(shè)三座高樁梁板式棧橋，樁基采用灌注樁與管樁，每條棧橋灌注樁2排，每排2根，緊靠圍堤布置，灌注樁直徑1m，深度38～42m，樁端進(jìn)入⑦層圓礫土層深度不小于2.5m，圍堤平面圖如下：

圖1 圍堤碼頭平面圖

1.2 工程地質(zhì)

根據(jù)《浙江省三門縣健跳一級漁港建設(shè)工程施工圖設(shè)計階段工程地質(zhì)勘察報告》，現(xiàn)場施工區(qū)域自上而下地質(zhì)層依次為，詳見下圖2：③1 淤泥、③2 淤泥質(zhì)粘土、⑥含角礫粉質(zhì)粘土、⑦圓礫土，圍堤回填范圍內(nèi)淤泥層較厚，最深達(dá)22.6m，土體抗剪強(qiáng)度差、固結(jié)系數(shù)小、擾動性大，在圍堤加載過程中易產(chǎn)生位移，位移對灌注樁施工及其樁身結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生很大影響。

圖2 浮碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖

2 問題提出

圍堤基礎(chǔ)設(shè)于海邊淤泥上，但整體工期較短，軟土未完成加固處理便進(jìn)行上層荷載的回填施工，滑動與抗滑之間的平衡性難以把握，在圍堤加載過程中一旦產(chǎn)生滑坡、位移，將對灌注樁施工及其樁身結(jié)構(gòu)造成不利影響。如何防止出現(xiàn)滑坡質(zhì)量事故，確定預(yù)防措施、灌注樁開工時機(jī)與施工平臺形式是施工的重點(diǎn)難點(diǎn)。

2.1 軟土基上圍堤滑坡產(chǎn)生機(jī)理

圍堤回填范圍內(nèi)淤泥層較厚，最深達(dá)22.6m，土體抗剪強(qiáng)度差，地基在設(shè)置豎向和水平向排水通道后，在新增荷載作用下逐漸固結(jié)，地基土體抗剪強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，但當(dāng)荷載增加過快時，土體所受滑動力矩將迅速增長，而抗剪強(qiáng)度增長較慢，當(dāng)所受滑動力矩大于抗滑力矩，土體開始剪裂，并產(chǎn)生連續(xù)滑動面，岸坡便極易發(fā)生失穩(wěn)、滑坡。施工過程中預(yù)防滑坡的重點(diǎn)是控制土體強(qiáng)度增長與荷載增加的協(xié)調(diào)性。

2.2 處理思路

當(dāng)壩基下軟弱土層較深時，滑動面可能貫穿土和堤身，可采用修正的圓弧滑動條分法，先計算出沒有土工織物加筋時最危險的滑弧位置，并假設(shè)土工布加筋后滑弧的位置不變，考慮各層土工織物提供水平的加筋力產(chǎn)生附加的抗滑力矩，需注意驗(yàn)證土工織物抗拔力是否滿足要求。

根據(jù)無土工布及有土工布加筋時最危險滑弧位置的安全系數(shù)計算結(jié)果及與現(xiàn)場滑坡區(qū)域沉降位移在高、低潮時的觀測數(shù)據(jù)得出：

（1）滑坡是由于土工布在船拋碎石時被拖出而無土工布或鋪設(shè)的土工布的技術(shù)指標(biāo)未達(dá)到設(shè)計指標(biāo)及車輛荷載作用共同導(dǎo)致。根據(jù)計算得出的滑動半徑、深度、長度，對后續(xù)施工進(jìn)行調(diào)整后，圍堤其他樁號地段在碎石墊層和首層60cm 拋石混合料回填均后未發(fā)生滑坡現(xiàn)象。

（2）作用在最危險圓弧滑動范圍的荷載越多，荷載產(chǎn)生的滑動力越大，但抗滑力增長幅度較小，則滑動風(fēng)險越大。

（3）高潮時現(xiàn)場潮水絕大部分橫向作用于圍堤邊坡坡面上，即使是天文最大潮作用在回填加載層頂部的荷載也相當(dāng)有限，即高潮時提供的抗滑力更大，土體較穩(wěn)定。

因此可以首先通過抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算得出最危險滑弧范圍，并考慮安全系數(shù)，避免在該區(qū)域范圍內(nèi)施加不必要的荷載，同時需根據(jù)土工織物的抗拉強(qiáng)度及抗拔力作鋪設(shè)方案優(yōu)化，以保證其能正常提供加筋力，同時盡量選擇漲潮期間回填加載。

3 圍堤加載中外側(cè)灌注樁施工方案

3.1 施工時機(jī)

3.1.1 方案的比選

根據(jù)圖2可知，第一排灌注樁位于堤身上，第二排灌注樁緊靠鎮(zhèn)腳層外側(cè)。灌注樁施工時機(jī)有三種方案：

（1）在圍堤加載前施工完成，但圍堤在分層加載過程中會發(fā)生沉降、位移甚至滑動，連續(xù)的位移產(chǎn)生的巨大水平力不斷作用于樁身上，將使灌注樁發(fā)生較大的位移，且灌注樁抗彎性能若無法滿足此水平力產(chǎn)生的彎矩，將會產(chǎn)生大的裂縫而破壞；

（2）在圍堤施工完成后開始施工，無法滿足工期要求，將造成至少3 個月的延期；

（3）在圍堤加載過程中施工，此種方案是工程常用方案，但需確定圍堤加載到什么程度才開始施工，可根據(jù)圍堤沉降位移觀測數(shù)據(jù)資料分析后進(jìn)行推斷。

3.1.2 具體時間的確定

根據(jù)經(jīng)過調(diào)整的分層加載厚度，一次加載60～80cm，堤身混合料填筑需分6 次填筑完成。位移在堤身混合料第一次加載后開始觀測，不計碎石墊層拋填產(chǎn)生的位移，3 條棧橋后側(cè)設(shè)置的位移觀測點(diǎn)位移數(shù)據(jù)如下：

表1 1～4 次圍堤加載位移觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

3#觀測點(diǎn)，加載標(biāo)高至+5.5m，截至2021年5月31日累計位移107.13mm，累計時間112d，平均位移0.96mm/d；4#觀測點(diǎn)，加載標(biāo)高至+5.3m，截至2021年5月31日累計位移99.31mm，累計時間112d，平均位移0.89mm/d。期間最大位移約2.5mm/d，最小趨于穩(wěn)定。根據(jù)深層土體水平位移觀測數(shù)據(jù)，預(yù)計至最終位移穩(wěn)定，還將產(chǎn)生5～6cm 位移量。此時，圍堤大部分位移已經(jīng)發(fā)生，若再加載，地基固結(jié)度不滿足要求，可能會發(fā)生滑動破壞。綜合位移量、地基固結(jié)度與工期等因素，確定圍堤混合料加載四層，至最終標(biāo)高差約1.0m，且沉降位移穩(wěn)定后開始施工。

3.1.3 注意事項(xiàng)

為減小灌注樁施工中，圍堤回填加載帶來的負(fù)面影響，實(shí)現(xiàn)二者交叉施工有機(jī)結(jié)合，可采用以下措施：

（1）控制車輛荷載，盡量選用小噸位的運(yùn)輸車輛，運(yùn)輸車輛盡量遠(yuǎn)離岸坡坡頂卸料，采用履帶式推土機(jī)推進(jìn)。

（2）回填荷載量較大時，盡量選擇在漲潮時回填，利用潮水橫向荷載作用的有利時機(jī)進(jìn)行加載。

（3）控制回填間隔時間，根據(jù)設(shè)計規(guī)定的沉降、位移控制值來指導(dǎo)和控制加載，確保土體在有效固結(jié)后再進(jìn)行上部回填。

（4）開辟多條運(yùn)輸便道，縮短運(yùn)輸車輛在圍堤上的回填運(yùn)輸距離，避免土體在車輛荷載的持續(xù)作用下發(fā)生液化等不利現(xiàn)象。

（5）石料卸放后及時推平，禁止在坡肩集中堆載，以分散其荷載作用力，避免集中荷載作用造成滑坡或超孔隙水壓力等不利影響。

（6）岸坡存在失穩(wěn)跡象時，要立即停止加載，盡量選擇高潮時采取削坡、坡頂減載及反壓等措施處理，如：①支擋工程：穿過海側(cè)滑弧打設(shè)6m 的松木樁作為抗滑樁，由木樁與土體之間的摩擦力提供水平方向的抗滑力，用以抵消滑坡體的滑動力?？够瑯都性O(shè)置在滑坡的前沿部位，且將樁長的1/4～1/3 埋置于滑坡面以下的穩(wěn)固層中；②減荷反壓：采用反壓措施，拋填護(hù)腳塊石于滑坡體前沿及坡腳，對坡腳進(jìn)行壓腳處理，增強(qiáng)抗滑力。

3.2 灌注樁施工平臺的分析

海邊淤泥上施工灌注樁，必須設(shè)置灌注樁施工平臺，而平臺的形式、穩(wěn)定性與安全性對工程質(zhì)量與成本有較大影響，因此平臺形式需合理可靠。

3.2.1 方案比選

施工平臺的方案一般有三種：

（1）采用振動錘打設(shè)大直徑鋼管，大型工字鋼連接搭設(shè)。

（2）采用小鋼管代替大直徑鋼管作支撐柱，鋼管之間進(jìn)行上下兩層連接，人工搭設(shè)水上工作平臺。

（3）對淤泥采用人工打設(shè)排水板進(jìn)行淺層地基加固處理后，直接在樁周填筑細(xì)石宕渣作為施工平臺。

第一種方案需調(diào)用大型機(jī)械設(shè)備，機(jī)械調(diào)遣費(fèi)、臺班費(fèi)及材料費(fèi)等耗用成本較大，經(jīng)濟(jì)性較差。第二種方案較為經(jīng)濟(jì)，但棧橋的第一排樁周范圍已填筑宕渣，小鋼管無法插入泥面，埋深不足將導(dǎo)致鋼管架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性較差。第三種方案，緊靠圍堤的第一排灌注樁宕渣平臺在圍堤基礎(chǔ)施工時已進(jìn)行了深層地基處理，第二排灌注樁施工較晚，淤泥有較長的固結(jié)時間，通過在淤泥層上鋪設(shè)一層編織布作為加筋層并打設(shè)排水板對該地基進(jìn)行加固處理，使其淺層土體固結(jié)，加大其粘聚力與摩擦角，增加其承載力，可保證安全順利施工，且經(jīng)濟(jì)、簡便。

經(jīng)分析，最終確定采用宕渣平臺。

3.2.2 施工方法

（1）土工布加工。成品編織土工布寬度4m，在場地加工成寬度11m，長度15m 的一幅土工布兩條。加工時搭接長度為20cm，采用包縫拼接，機(jī)械縫制，針腳順直均勻。

（2）土工布鋪設(shè)。一幅土工布加工好后，人工運(yùn)至淤泥邊，土工布縱向垂直于堤身，沿棧橋方向鋪設(shè)，臨時采用小石塊鎮(zhèn)壓。一邊須與原圍堤基礎(chǔ)土工布搭接至少1.5m，壓于其第一級平臺下，另一邊須超過第二排灌注樁7～8m。

（3）打設(shè)排水板。排水板采用a 型，間距1.0m，正方形布置。首先用剪刀在土工布剪一條長約12cm 的口子，人工用竹竿帶著排水板插入泥面下至少4m，直到不能再下為止。插到要求深度后，拔竿剪斷排水板，排水板高于泥面50cm。

（4）填筑宕渣。宕渣采用細(xì)石料，粒徑最好不大于20cm，以免影響后續(xù)成孔作業(yè)。宕渣分層填筑，每層60～80cm，間隔時間25～30 天，小型汽車運(yùn)輸，小型推土機(jī)整平。由于泥面標(biāo)高約+1m，設(shè)計高水位為+3.27m，所以宕渣平臺標(biāo)高在考慮預(yù)留沉降量后高于設(shè)計高水位即可，則整個平臺需分四次填筑。

3.2.3 操作要點(diǎn)

（1）土工布一端必須與原圍堤基礎(chǔ)土工布可靠搭接，增強(qiáng)其后端錨固，以防被拔除。

（2）排水板打設(shè)需滿足深度要求，且注意排水板應(yīng)與竹竿一起下沉，否則無法滿足排水要求。

（3）灌注樁施工完成后，在保證樁身完整性及強(qiáng)度的同時，需盡早將宕渣進(jìn)行清除。

4 實(shí)施效果

（1）2#、3#棧橋灌注樁及1#棧橋第一排灌注樁在施工過程中未出現(xiàn)異常問題，宕渣平臺穩(wěn)固，未產(chǎn)生滑動；但灌注樁施工完成后，通過測量數(shù)據(jù)反映，樁在發(fā)生位移。從澆筑完后至澆注帽梁前，樁頂累計向海側(cè)位移約2～4cm。分析主要為后方圍堤位移所致，根據(jù)最大裂縫寬度計算，其位移不會對灌注樁樁身產(chǎn)生大的裂縫。

（2）通過對宕渣平臺下部地基處理，保證了灌注樁施工平臺的穩(wěn)定及工程質(zhì)量，減小了土體滑動對樁身造成的不利影響；同時與鋼管架平臺相比，成本較小。

（3）采用小直徑鋼管架平臺，需搭設(shè)面積648m，鋼管等材料考慮能再次利用，搭設(shè)單價為250元/m，合計162000 元。

（4）采用宕渣平臺，土工布鋪設(shè)面積495m，3.7元/m，小計1832 元；打設(shè)排水板1872m，0.8 元/m，小計1498 元；需要人工10 個工日，200 元/工日，小計2000 元；填筑宕渣約2000m，宕渣大部分可以再次利用于圍堤上，按其損失量500m計算，25 元/m，小計7500 元；挖掘機(jī)挖除宕渣臺班2 個，費(fèi)用4000 元；合計費(fèi)用約16830 元。

經(jīng)計算，節(jié)約成本約14.5 萬元。

5 結(jié)語

（1）本文結(jié)合滑坡產(chǎn)生原因，細(xì)化圍堤加載操作要點(diǎn)，分析確定灌注樁施工時機(jī)及施工平臺形式，實(shí)現(xiàn)了圍堤與樁基交叉施工的有機(jī)結(jié)合，保證工程質(zhì)量。

（2）灌注樁平臺的方案充分利用了工程本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并拓展改進(jìn)，對宕渣平臺下部地基處理，保證了灌注樁施工平臺的穩(wěn)定及工程質(zhì)量，減小了土體滑動對樁身造成的不利影響；同鋼管架平臺相比，成本較小，對類似工程具有一定的參考借鑒價值。