天津港航道護岸軟基處理方法探討

李雙來 （天津海事局 天津300211）

0 引言

天津港是在淤泥質(zhì)海岸上建設(shè)的港口，港區(qū)陸域多為吹填造陸而成，陸域地基主要為淤泥、淤泥質(zhì)粘土或亞粘土，其土質(zhì)含水量高、強度低、壓縮性高、滲透性差。在這樣的軟土地基前沿修建碼頭，必須按照設(shè)計要求對護岸范圍內(nèi)軟土地基進行加固處理。由于港區(qū)的地貌地形變化較大，在前期地質(zhì)勘察中所獲取的地質(zhì)鉆探資料一般具有局限性，一些暗溝及疏浚后的地域不易被發(fā)現(xiàn)，結(jié)果導(dǎo)致在護岸施工開挖基槽時，發(fā)現(xiàn)個別地段的地基承載力明顯不足，抗沖刷能力差，不能滿足原有護岸斷面形式對地基承載力和沉陷的要求，易發(fā)生不均勻沉降、整體滑動等險情，必須進行地基處理，從而提高地基土層的承載力和護岸穩(wěn)定性。近年來，筆者在航道護岸工程施工管理中遇到了一些軟土地基情況，并根據(jù)不同情況、不同的制約因素，采取了不同的處理方法，現(xiàn)予以歸納，與讀者共同探討。

1 航道護岸軟基處理的方法

航道護岸軟基處理的方法非常多，對于淤泥地基的處理，大致分3類：①改善地基變形與穩(wěn)定性條件。例如：墊層法、鎮(zhèn)壓法和擠淤法等。②使土的孔隙減小，也就是使土顆粒盡量靠攏，例如：預(yù)壓加固法、強力夯實法和震動水沖法等。③使土顆粒膠結(jié)在一起，例如：硅化法、旋噴法和石灰加固法等。

1.1 墊層法

1.1.1 墊層法的介紹 根據(jù)航道護岸的具體狀況，通常情況下，墊層法的使用是比較廣泛的。如果建筑物基底下的持力層為軟粘土、淤泥等軟弱土層，不能滿足設(shè)計要求，在其厚度不超過2 m時，可將該土層全部挖出，把基礎(chǔ)置于硬土層上；但如持力層的軟土層較厚時，深度開挖不現(xiàn)實，就可考慮采用墊層法處理。例如，天津港的許多重力式護岸，通常情況下，都是使用墊層法進行軟基的處理，依據(jù)“就地取材，經(jīng)濟實用”的原則，通常采用的是碎石墊層（或塊石墊層）。

1.1.2 墊層的主要作用 ①增加地基的穩(wěn)定性。由于碎石墊層像筏式基礎(chǔ)，它不僅加深了建筑物基礎(chǔ)的埋置深度，而且使建筑物的荷載通過碎石墊層均勻地擴散到軟土地基上，減少了軟土層所受的附加應(yīng)力，這對防止地基內(nèi)部局部應(yīng)力集中所引起的剪切破壞有一定作用，不致引起深層滑動，又因基礎(chǔ)底部與碎石墊層間的摩擦力較大，增強了抵抗水平滑動的穩(wěn)定性。②減少基礎(chǔ)沉降量。因為沉降量是與地基的附加應(yīng)力成正比的，而緊靠底域內(nèi)的附加應(yīng)力比較大，這部分的沉降量也就大，將持力層的部分軟土換為碎石墊層后，就能夠大大減少基礎(chǔ)的沉降量，并可調(diào)整基礎(chǔ)的不均勻沉降。③加速下臥層軟土的固定。因為鋪在軟土層上的碎石墊層實質(zhì)上又是排水層，軟土受壓縮后固結(jié)擠出水分，通過透水的墊層滲出，加速軟土的固結(jié)，促使軟土由于固結(jié)所產(chǎn)生的抗剪強度較快增長，從而提高了地基的強度。碎石墊層在設(shè)計時應(yīng)作為基礎(chǔ)的一部分考慮，其寬度應(yīng)為護岸基礎(chǔ)的寬度加上2倍墊層的厚度，一般碎石墊層的厚度在0.3～0.5 m，施工時要將其夯實。

1.1.3 墊層法的具體施工方法 墊層法的具體施工方法是在軟土地基上鋪設(shè)厚度大約在0.5～1.2 m左右的墊層。進行墊層法施工時，必須保持攤鋪均勻，并且保證不要出現(xiàn)非常大的集中載荷作用。使用碎石墊層一方面能夠加深建筑物基礎(chǔ)的填埋深度，另一方面能夠使建筑物的荷載通過碎石墊層在軟土地基上均勻地擴散，使軟土層所受的附加應(yīng)力大大減少。通過這種方式，可以避免由于地基內(nèi)部局部應(yīng)力集中而導(dǎo)致的剪切破壞的問題，避免深層滑動問題的出現(xiàn)。而且，由于航道護岸的軟基基礎(chǔ)底部與碎石墊層之間存在非常大的摩擦力，從而使抵抗水平滑動的穩(wěn)定性得到大大的增強。

在設(shè)計時，應(yīng)該將碎石墊層作為基礎(chǔ)的一部分，碎石墊層的寬度應(yīng)為護岸基礎(chǔ)的寬度與墊層厚度的二倍之和，通常情況下，碎石墊層的厚度保持在0.3～0.5 m范圍之間，在進行施工時必須夯實碎石墊層。

1.2 攪拌樁軟基處理技術(shù)

通常情況下，采用墊層法處理軟基即可滿足護岸設(shè)計要求，但有時軟土層很厚，土質(zhì)又差，采用碎石墊層仍不能解決問題，或者護岸建在遠離岸邊的水域中，采用墊層法不現(xiàn)實。此時應(yīng)考慮采用樁基將建筑物的荷載傳遞到深處的硬土層上，或傳遞給樁周邊的土體，以保證建筑物對穩(wěn)定性和沉降的要求。樁基是一種深基礎(chǔ)地基處理方法，一般在下列情況下采用以下措施：①接近地表為軟弱土層，下臥硬土層，而挖去土層不經(jīng)濟或不現(xiàn)實時；②建筑物的荷載大，不容許發(fā)生較大沉降，而基礎(chǔ)范圍內(nèi)的地基壓縮性相差懸殊時；③基坑開挖遇到流砂層較厚時，滲水現(xiàn)象嚴重，基坑不成型，采用降低水位開挖基坑不經(jīng)濟或不現(xiàn)實時；④利用樁承臺側(cè)向推力，以穩(wěn)定邊坡時；⑤護岸有特殊要求，如作為碼頭設(shè)施等。

航道護岸工程的樁基結(jié)構(gòu)采用的是木樁和鋼筋混凝土樁，一般為摩擦樁，確定單樁承載力，通常通過靜力觸探估算單樁垂直承載力。靜力觸探在樁基中的應(yīng)用主要是確定打入式預(yù)制樁（或木樁）的單樁垂直承載力，以及沉樁的可能性和樁尖持力層等。靜力觸探與打入式預(yù)制樁的工作原理很相似，探頭阻力能反應(yīng)土層天然結(jié)構(gòu)及其沿深度的變化，能確定各層土的摩阻力。

深層攪拌水泥樁對于淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭土和粉土的處理是非常適用的。對于具有侵蝕性的泥炭土或者地下水進行處理時，必須首先通過試驗確定深層攪拌水泥樁的適用性。尤其是在冬季進行施工時，必須重視處理效果受到較低溫度的影響。在進行深層攪拌樁的施工時，通過使用攪拌頭，攪拌水泥漿和軟土，每個標段必須要有大于或者等于5根的試樁，并且應(yīng)該在試樁完成之后，正式開始水泥攪拌樁的施工。

1.3 施工步驟

通常情況下，可以將攪拌樁軟基處理技術(shù)的施工分為下面9個主要步驟：①樁位放樣鉆機就位；②鉆機的檢驗和調(diào)整；③正循環(huán)鉆進至設(shè)計深度；④將高壓注漿泵打開；⑤反循環(huán)提鉆并噴水泥漿；⑥至工作基準面以下0.3 m，對下鉆進行重復(fù)攪拌并加噴水泥漿至設(shè)計深度；⑦反循環(huán)提鉆至地表；⑧結(jié)束成樁；⑨進行下一根樁的施工。

項目經(jīng)理部應(yīng)該安排特定的人員進行水泥攪拌樁的施工，做好整個施工過程的監(jiān)督和管理工作。應(yīng)該對全部的施工機械進行編號，并且設(shè)計出各種職位的銘牌，將它們懸掛在鉆機明顯的地方。例如，應(yīng)該設(shè)計出鉆機長、現(xiàn)場負責(zé)人、現(xiàn)場技術(shù)員、水泥攪拌樁樁長等的銘牌，保證每個人都能夠清楚各自的職責(zé)，防止各個崗位人員對工作互相推諉，將責(zé)任嚴格落實到人。水泥攪拌樁開鉆之前，必須使用水對整個管道進行清洗，同時，對于管道中是否出現(xiàn)堵塞問題進行嚴格的檢查，一直等到排空水之后，才可以進行水泥攪拌樁開鉆工作。為了使水泥攪拌樁樁體垂直度符合相關(guān)的標準，應(yīng)該懸掛一吊錘在主機上，通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右各個方向的距離相等來進行控制?，F(xiàn)場施工人員必須嚴格做好施工原始記錄，施工原始記錄主要包含：漿深度、停漿標高；灰漿泵壓力、管道壓力；施工樁號、施工日期、天氣情況；鉆機轉(zhuǎn)速；鉆進速度、提升速度；漿液流量、每米噴漿量和外摻劑用量；復(fù)攪深度。

2 結(jié)束語

以上為天津港地區(qū)航道護岸軟基處理的主要方法。結(jié)合不同港口地形、地質(zhì)的具體情況，采取何種方法，應(yīng)因地制宜。在做好調(diào)查、勘探等前期工作的同時，應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)合理、工藝簡便、材料來源、工程造價和工期、安全可靠等因素，經(jīng)方案比選后確定，以此達到提高地基承載力和穩(wěn)定性，降低造價，縮短工期，提高效益的目的。■

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