◎ 洪標(biāo) 中交四航局第五工程有限公司

近年來，航運(yùn)行業(yè)得到了快速的發(fā)展，碼頭工程數(shù)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(qū)。由于碼頭工程重工作業(yè)量較大，對(duì)地基的穩(wěn)定性和安全性要求較高，但受沖積平原地質(zhì)條件影響，碼頭工程地基含水量較大，土質(zhì)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(xiàn)沉降，直接影響到工程地基的穩(wěn)定性與安全性。因此，防沉降施工成為沖積平原地區(qū)碼頭工程中一個(gè)重要施工項(xiàng)目，防沉降施工技術(shù)非常有研究價(jià)值，為此提出沖積平原地區(qū)碼頭工程地基防沉降施工技術(shù)研究。

1.沖積平原地區(qū)碼頭工程地基防沉降施工技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1 施工前準(zhǔn)備

開工前，對(duì)項(xiàng)目部管理人員進(jìn)行二級(jí)交底，由陸域形成施工技術(shù)主管對(duì)施工班組、操作工人進(jìn)行詳細(xì)的安全、技術(shù)交底。為了保證施工質(zhì)量，在施工前對(duì)材料和設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)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(xiàn)有原料進(jìn)行自檢試驗(yàn)后場內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)回填，外購原料提前做好原材料運(yùn)輸路線的規(guī)劃；挖掘機(jī)、土方車、裝載機(jī)、推土機(jī)、平地機(jī)、強(qiáng)夯機(jī)、鉆孔機(jī)、水循環(huán)式真空泵系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)場后，由技術(shù)主管組織技術(shù)、安全、機(jī)務(wù)等部門人員進(jìn)行專項(xiàng)驗(yàn)收，并履行驗(yàn)收簽字手續(xù)，驗(yàn)收時(shí)重點(diǎn)核查設(shè)備、操作人員的證件、設(shè)備的完好性及性能參數(shù)等等，符合要求方可投入使用[1]。設(shè)備驗(yàn)收合格后，建立設(shè)備管理臺(tái)賬，由機(jī)務(wù)部門進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。

此外，陸域形成及地基處理大面積施工前按要求進(jìn)行試驗(yàn)區(qū)施工，試驗(yàn)段施工完畢后，應(yīng)檢測和計(jì)算相關(guān)物理力學(xué)指標(biāo)、承載力、沉降量等各項(xiàng)施工工藝參數(shù)，將相關(guān)資料報(bào)備監(jiān)理；同時(shí)在第一時(shí)間安排試驗(yàn)檢測，以便指導(dǎo)后續(xù)施工[2]。根據(jù)試驗(yàn)區(qū)施工和檢測結(jié)果在正式展開施工時(shí)進(jìn)一步總結(jié)、修正或完善施工方法，召集操作人員重新改進(jìn)交底后方可轉(zhuǎn)入全面施工。各試驗(yàn)區(qū)需設(shè)置分區(qū)標(biāo)識(shí)牌，包括分區(qū)名稱、平面尺寸、設(shè)計(jì)參數(shù)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)等，同時(shí)在四周設(shè)置邊界標(biāo)示線、風(fēng)險(xiǎn)告示牌等安全設(shè)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(jù)現(xiàn)場情況，如清淤50cm后淤泥仍呈流塑狀，則需繼續(xù)清除直至淤泥呈軟塑狀，工程量以現(xiàn)場簽證為準(zhǔn)）。清表原則為徹底清除施工范圍內(nèi)的耕植土和腐質(zhì)土。根據(jù)現(xiàn)場施工過程中實(shí)際情況合理設(shè)置碼頭工程陸域排水設(shè)施[3]。同時(shí)由于現(xiàn)在正處于春季多雨季節(jié)，施工區(qū)域排水不暢，容易造成積水，若局部區(qū)域無法與整體排水系統(tǒng)銜接，可開挖小型積水坑進(jìn)行抽排水。

1.3 加壓式套管沖擊固結(jié)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(jié)法、復(fù)合地基法、加固土樁法等，加壓式套管沖擊固結(jié)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(zhì)量良好等優(yōu)勢，適用于地基土質(zhì)范圍為有一定含水量或含水量較大的軟土。

考慮到?jīng)_積平原地區(qū)碼頭工程地基含水量較高，因此通過對(duì)地基加壓式套管沖擊固結(jié)排水，降低工程地基含水量，提高地基承載力，以此達(dá)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(jù)本場地的地質(zhì)情況，針對(duì)整個(gè)場地（除現(xiàn)有道路及民房處采用強(qiáng)夯法處理）采用加壓套管沖擊固結(jié)排水處理，消散軟土中孔隙水壓力，能有效避免強(qiáng)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(qiáng)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(qū)內(nèi)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(jù)現(xiàn)場工程特點(diǎn)適當(dāng)調(diào)整。場地周邊設(shè)置排水溝以排除積水，在排水溝出水口挖設(shè)集水坑，集中排水。排水溝位置、數(shù)量等根據(jù)現(xiàn)場情況確定，施工完成后排水溝及時(shí)進(jìn)行回填，回填時(shí)，清除溝內(nèi)淤泥質(zhì)土，并回填混合料，根據(jù)相應(yīng)能量夯實(shí)。

圖2 加壓式套管沖擊固結(jié)排水現(xiàn)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(jì)降水三周期，強(qiáng)夯三遍（兩遍點(diǎn)夯，一遍滿夯），每周期降水后進(jìn)行一遍強(qiáng)夯。第一周期降水6～8天，待場地地下水位降至作業(yè)面以下3m，且0～3m范圍內(nèi)土體的平均飽和度低于70%后進(jìn)行第一遍點(diǎn)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(diǎn)夯產(chǎn)生的超孔隙水壓力消散80%以上后進(jìn)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(qiáng)地下水位觀測，在預(yù)定的降水周期內(nèi)，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(jī)施壓，增壓施加恒壓不低于0.7MPa。強(qiáng)夯場地整體為矩形布置。夯點(diǎn)布置為正方形布點(diǎn)，每點(diǎn)間距為5m×5m，夯錘重量200KN，直徑Φ2.4m，圓形帶氣孔設(shè)置。每個(gè)夯擊點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)夯5-8次，點(diǎn)夯兩遍，夯擊能2000kN·m；滿夯兩遍，夯擊能1500kN·m；夯錘重20t，點(diǎn)夯落距≥12m，普夯落距≥10m，實(shí)際落距根據(jù)試驗(yàn)段確定。在遇有淤泥、隆起等異常情況時(shí)，及時(shí)與監(jiān)理和設(shè)計(jì)聯(lián)系。在兩遍點(diǎn)夯完成后，應(yīng)進(jìn)行兩遍普夯。滿夯之前應(yīng)拔出套管，套管位置處應(yīng)重點(diǎn)夯擊，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，每遍強(qiáng)夯測量土體沉降，每個(gè)夯點(diǎn)均測量并記錄。

強(qiáng)夯結(jié)束后，針對(duì)場坪未達(dá)到土基頂面控制高程的區(qū)域，采用每30cm分層碾壓攤鋪填料，最后用振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)高，壓實(shí)度控制根據(jù)道堆結(jié)構(gòu)路基設(shè)計(jì)要求執(zhí)行，按照上述流程完成積平原地區(qū)碼頭工程地基防沉降施工。

2.實(shí)例應(yīng)用分析

2.1 工程概況

安慶港宿松港區(qū)公用碼頭工程項(xiàng)目位于安徽省安慶市宿松縣復(fù)興鎮(zhèn)臨江產(chǎn)業(yè)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(jù)《水運(yùn)工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ146-2012），由于場地位于長江河床及河漫灘內(nèi)，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(gòu)筑物區(qū)域場地土類型為軟弱地土。碼頭區(qū)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(gòu)筑物區(qū)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(jié)合場地地形、地質(zhì)特點(diǎn)和使用要求，陸域采用加壓式套管沖擊固結(jié)排水處理+強(qiáng)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(jié)合該碼頭工程實(shí)際情況，按照上文技術(shù)流程對(duì)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(jī)選擇碼頭工程件雜貨倉庫、輔助作業(yè)區(qū)各四個(gè)區(qū)域，對(duì)四個(gè)區(qū)域地基承載力進(jìn)行檢測。利用KHFA-AF77測量儀對(duì)八個(gè)區(qū)域地基承載力測量，使用電子表格對(duì)測量數(shù)據(jù)記錄，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 地基承載力測量表（MPa）

如表2所示，《水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（JTS257-2008）規(guī)定，碼頭工程件雜貨倉庫地基承載力不能低于150MPa，輔助作業(yè)區(qū)地基承載力不能低于160MPa，否則視為工程地基施工項(xiàng)目不合格。從各個(gè)區(qū)域地基承載力測量情況來看，經(jīng)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(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（JTS257-2008）規(guī)定，地基承載力得到了明顯的提升。為了進(jìn)一步檢驗(yàn)沖積平原地區(qū)碼頭工程地基防沉降施工質(zhì)量，在施工完成后隨機(jī)布設(shè)8個(gè)測點(diǎn)，使用IHFA-A4F5水準(zhǔn)儀測量各個(gè)測點(diǎn)的沉降量，使用電子表格對(duì)測量數(shù)據(jù)記錄，具體數(shù)據(jù)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(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（JTS257-2008）規(guī)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(shù)據(jù)來看，經(jīng)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(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（JTS257-2008）規(guī)定。因此通過以上對(duì)碼頭工程地基防沉降施工質(zhì)量檢測，證明本次采取的防沉降施工技術(shù)具有良好的防沉降效果，可以有效保證沖積平原地區(qū)碼頭工程地基穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)技術(shù)適用于沖積平原地區(qū)碼頭工程地基防沉降施工。

3.結(jié)束語

沖積平原地區(qū)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(jié)合實(shí)際工程案例，設(shè)計(jì)了一個(gè)新的防沉降施工技術(shù)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(qū)碼頭工程地基穩(wěn)定性與安全性，為沖積平原地區(qū)碼頭工程地基防沉降施工提供了有力的技術(shù)支撐，具有一定的理論價(jià)值。由于本文研究技術(shù)目前尚處于初步探索階段，尚未在實(shí)際工程中得到大量的實(shí)踐與應(yīng)用，在某些方面或許存在不足，今后會(huì)在技術(shù)優(yōu)化方面展開深層次研究，豐富沖積平原地區(qū)碼頭工程地基防沉降施工技術(shù)理論。