关于港湾码头地基处理施工的分析

Abstract: Combined with the engineering example, this paper introduces vibro-replacement stone pile application of treating the bay dock soft soil foundation, discusses the related design parameters from the design angle, according to the construction test results, it checks the composite foundation bearing capacity.

Key words: the bay dock; foundation; construction; analysis

中图分类号：TU248.4 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2012)

某码头选址所在地软土层较厚，而码头面荷载较大，利用振冲碎石桩对软土地基进行加固，满足了码头结构对地基承载力的要求，有效地缩短了工期，减小了施工难度，降低了工程造价，取得了良好的效益。本文着重从设计角度，介绍碎石桩在本工程软土地基加固中的相关经验。沉箱重力式码头作为一种比较成熟的码头结构型式，耐久性好，维修方便，承受码头面荷载能力强，在承载力较好的地基上得到了广泛的应用。但在承载力较差的软土地基上，其应用受到一定限制，往往需要对地基进行处理。碎石桩加固软土地基具有显著的优点，施工速度快、适用性广、效果好、造价低，在港口工程地基处理中得到了较广泛的应用。

1 工程设计条件

1.1 码头使用荷载

本工程为某板材加工企业的配套码头，停靠该公司板材运输船，该船为滚装船舶，利用轮胎式起重机进行货物吊装，平板车进行货物滚装运输，码头需设置斜坡道。码头前沿设计堆货荷载：50kPa。轮胎式起重机荷载：标准起重能力 45t，最大起重能力75t，自重315t，共4个支腿。最大起重能力与自重总计390t，平均每个支腿压力 975kN。

1.2 自然条件

该码头所在地掩护条件良好，重现期 50 年的 H1%波高1.86m。海流实测最大涨潮点流速为 0.78m/s，涨潮垂线平均流速为 0.70m/s;实测最大落潮点流速为 0.66m/s，落潮垂线平均流速为 0.55m/s。

1.3 工程地质条件

根据勘探资料，地层由上至下划分为：粘土：湿，软塑～可塑，含少量砾石，属于中软土层，工程地质性质较差，地基承载力容许值 110kPa。细砂：饱和，稍密～中密，属于中软土层，工程地质性质较差，地基承载力容许值 f=100kPa。粉质粘土：湿，可塑，含少量砾石，属于中软土层，工程地质性质较差，地基承载力容许值 200kPa。碎石：饱和，稍密～中密，属于中硬土，地基承载力较高，地基承载力容许值 280kPa。强风化板岩：岩芯呈碎石土状，地基承载力较高，工程地质性质较好，地基承载力容许值 350kPa。中风化板岩：岩芯呈碎石土状，地基承载力较高，工程地质性质较好，地基承载力容许值 700kPa。

2 工程设计方案

2.1 结构方案选择

最初，本工程考虑采用预制 PHC 预应力混凝土管桩。碎石层桩端阻力特征值为 4000kPa，由于码头面荷载较大，若采用碎石层做桩端持力层，则桩基承载力不满足设计要求，因此必须将桩基贯穿碎石层，打入强风化岩层。但碎石层分布较为广泛，由于混凝土桩难以穿过碎石层，必须将 PHC 桩换成钢管桩方案，这样就大大增加了工程费用。

本工程为板材货运码头，码头面堆载较大(50kPa)，超过了高桩码头的常规堆载;同时，轮胎式起重机支腿压力非常大，起重机支腿作用位置难以固定，导致整个码头构件都必须加强，才能满足装卸机械的工作荷载要求。经计算比较，高桩方案面板、纵梁、横梁等构件尺寸都很大，裂缝开展宽度很难控制，钢筋易锈蚀，影响结构耐久性;钢管桩本身也较易锈蚀，耐久性较差。同时，本工程需设置斜坡道，以满足码头滚装作业要求。高桩方案斜坡道处结构复杂，施工困难。

经多方案比选，码头结构最终确定为沉箱重力式，采用振冲碎石桩对软土地基进行加固，以处理后的复合地基作为沉箱抛石基床的持力层。与高桩方案相比，采用沉箱方案，码头工程费用节约 31%。

2.2 码头结构方案

码头墙身结构采用沉箱结构，沉箱直接座落在抛石基床上。沉箱内回填开山石(含泥量小于 5%)，前仓回填至沉箱高度的一半，以减小沉箱前趾应力，后仓回填至沉箱顶。墙后抛石棱体采用 10～100kg 块石，外侧铺设 0.5m 厚的二片石垫层和 0.8m 厚的混合倒滤层。

抛石基床厚 2m，下部碎石垫层厚 1m，采用振冲碎石桩处理后的复合地基为基础持力层。

2.3 地基处理方案

基床下部粘土层、粉质粘土层、细砂层均采用振冲碎石桩处理方案，桩径 1m，碎石桩间距 1.6m，等边三角形布置，上部设 1m 厚碎石垫层并夯实。碎石桩振冲器功率以100kW 为主、75kW 为辅。碎石桩桩体材料采用碎石，含泥量小于 5%，粒径不大于 200mm，且粒料级配不得为单级。

设计过程中无现场试验资料，根据规范，对处理后复合地基承载力进行估算。

式中：fspk——复合地基承载力标准值(kPa);

m——面积置换率，取 0.35;

n——桩土应力比，粘土层取 4，粉质粘土层取 2，细砂层取 4;

fsk——加固后的桩间土承载力特征值(kPa)，设计时取天然地基承载力标准值;

经估算，加固后的粘土层、粉质粘土层、细砂层复合地基承载力标准值分别为 225.5kPa、270 kPa、205 kPa。

根据码头结构稳定性计算，基床底面应力最大值为 174kPa。因此根据估算结果，处理后的复合地基承载力满足设计要求。

3 质量检测

现场振冲碎石桩加固处理施工(试桩)结束后，对场地地基进行了质量检测，检测方法为 N63.5重型动力触探试验。

3.1 检测结果

现场对经振冲碎石桩加固处理后的复合地基进行了N63.5重型动力触探试验，检测孔 4 个，测试 42.4 米，各孔测试数据曲线见后附的钻孔 N63.5重型动力触探试验直方图。测试中的异常数据经剔除后，对结果综合统计，桩体承载力特征值分别为 440 kPa、404 kPa、420 kPa。对桩间土做 N63.5重型动力触探孔 1 个，承载力特征值为184kPa。

3.2 复合地基承载力计算

根据复合地基承载力特征值计算公式：

式中：f Pk——碎石桩承载力特征值(kPa)。

3.3 检测结果分析

3.3.1 根据检测结果，除去桩头松散体外，碎石桩桩体动探击数均不小于 6。

3.3.2 碎石桩桩体随着深度变化的密实度呈中密状态，说明桩体密实度较高。碎石桩桩间土分层密实度呈稍密状态。

3.3.3 根据检测结果推求的复合地基承载力较估算值大，可满足本工程对地基承载力的要求。

参考文献：

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