張德恩
摘要:結(jié)合某石化碼頭圍堰工程項目,對工程場地土層地質(zhì)條件、圍堰處理方式的選取及斷面穩(wěn)定性--進行分析,經(jīng)過施工證明,采用三軸攪拌樁的處理方式可滿足工程要求。
關(guān)鍵詞:石化碼頭;干法施工;圍堰;穩(wěn)定性;數(shù)值模擬
中圖分類號:TU751 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-7973(2016)07-0041-02
1 工程概況
某項目主要內(nèi)容為圍堰工程,項目擬建碼頭為重力式碼頭,為年產(chǎn)150萬噸瀝青項目的配套液體化工碼頭,碼頭基礎(chǔ)構(gòu)件形式為扶壁式,圍堰按臨時結(jié)構(gòu)考慮,總長約1300m。根據(jù)設(shè)計要求,該圍堰工程主要-是保護碼頭主體建筑物和護岸建筑物的施工。碼頭工程由碼頭主體建筑物和護岸建筑物組成,碼頭主體建筑物底部開挖高程為15.5m,港池底部高程為15.2m。
2 工程場地土層地質(zhì)條件
碼頭工程場地位于欽州盆地西翼、江平盆地東翼,屬于濱海沉積地貌,上覆土層為第四系全新統(tǒng)陸海交互沉積層所覆蓋,下部巖體為侏羅系上統(tǒng)砂質(zhì)泥巖,泥質(zhì)粉砂巖等。自盆地中心向邊緣往外依次分布有第三系、白堊系、侏羅系、志留系地層。上述地層分布于組合,構(gòu)成軸向西南至東北的向斜構(gòu)造盆地。場地下伏侏羅系泥巖、泥質(zhì)砂巖產(chǎn)狀較平緩,無深大斷裂構(gòu)造通過,區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造相對較穩(wěn)定。
根據(jù)勘察鉆探揭露的地層情況,鉆孔深度范圍內(nèi)主要由第四系人工填土層(Q4m1)素填土、海相沉積層(Q4m)中砂、淤泥質(zhì)土、粘土、淤泥質(zhì)粘土、細(xì)中砂、粘土、圓礫及下伏侏羅紀(jì)上統(tǒng)東興組(J3dx)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂巖等地層組成。根據(jù)可研階段勘察報告中建議的各土層物理力學(xué)指標(biāo)如表1所示。
3 選取圍堰處理方式
圍堰的處理加固方式有多種,目前經(jīng)常采用的地下連續(xù)墻和鉆孔灌注樁等施工方法。傳統(tǒng)的深層攪拌樁工法是采用傳統(tǒng)的雙軸攪拌鉆機,施工時水泥漿注入充填在原土間隙中,而新型三軸攪拌鉆機則在充填水泥漿時加入高壓空氣,同時鉆機對水泥土進行充分?jǐn)嚢?,并換出大量原狀土。
本項目采用的是三軸攪拌樁的處理方式。三軸攪拌樁止水帷幕是利用三軸攪拌樁機就地切削土體,使土體與水泥漿液充分?jǐn)嚢杌旌闲纬芍顾暂^好的水泥土柱列式擋墻;水泥土的搭接采用套接一孔施工,實現(xiàn)了相鄰樁體完全無縫銜接;三軸攪拌樁施工無泥漿處理問題,能適用于填土、淤泥質(zhì)粘土、黏性土、砂性土、粉砂等各種土層,適用范圍非常廣。除單獨作為圍護結(jié)構(gòu)的止水帷幕外,還可用于地基土體加固,基坑內(nèi)被動區(qū)土體加固等。
由于采用的設(shè)備不同,新型的三軸鉆機成樁體強度及樁身均勻性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的雙軸鉆機,樁體的垂直性、樁與樁的平行性和搭接型程度都十分良好,保證了優(yōu)良可靠的防水性能,同時也有利于H型鋼的插入和回收,具有占地面積小,開挖深度大,施工進度快,可靠性強等許多優(yōu)點。與目前經(jīng)常采用的地下連續(xù)墻和鉆孔灌注樁等施工方法相比主要有以下特性:①擋水性強;②對周圍地基影響??;③多用途(能適應(yīng)各種地層);④工期短;⑤造價低。⑥廢土外運量遠(yuǎn)比其他工法要少。
4 圍堰穩(wěn)定性分析
由于圍堰是本項目碼頭主體結(jié)構(gòu)干法施工的屏障,對工程的成敗起關(guān)鍵的控制作用,確保圍堰在施工的過程中的安全穩(wěn)定以及防滲墻止水是決定整個工程的關(guān)鍵周堰穩(wěn)定驗算應(yīng)綜合分析,確保圍堰穩(wěn)定。
4.1 計算工況設(shè)置
工況一:一級圍堰已建成、施工防滲墻、圍堰內(nèi)外高水位+5.54m;
工況二:一級圍堰已建成、施工防滲墻、圍堰內(nèi)外低水位+0.30m;
工況三:二級圍堰已建成、圍堰外水位+4.64m;
工況四:二級圍堰已建成、圍堰外水位+5.69m(極端情況);工況四外坡穩(wěn)定計算時按水位下降至低水位時考慮。
4.2 計算結(jié)果
根據(jù)可研階段各土層指標(biāo)參數(shù)(見表1),采用直剪指標(biāo),應(yīng)用Geo-studio系列軟件Slope模塊對不同工況進行計算分析,計算結(jié)果如表2所示,典型工況計算圖如圖2-圖5所示。
4.3 結(jié)論
根據(jù)圍堰穩(wěn)定性計算結(jié)果可知,一級圍堰在施工防滲墻之前整體圍堰暫不能合攏,為安全起見,防滲墻應(yīng)分段施工,先施工東圍堰北段W3-W4段,再進行其它圍堰段防滲墻施工。陸域范圍基坑開挖,開挖坡度應(yīng)考慮陸域范圍的穩(wěn)定問題。建議項目施工過程中,特別是在一級圍堰基本施工完畢后應(yīng)進行補充勘察,并結(jié)合圍堰監(jiān)測情況布設(shè)孔位,相關(guān)勘察資料報告應(yīng)及時提交設(shè)計單位,以便根據(jù)最新的地質(zhì)資料進行穩(wěn)定性分析核算。
三軸水泥土攪拌樁施工前應(yīng)確保圍堰承載力能力滿足樁機平衡行走的要求。三軸水泥攪拌樁采用套打一孔(單側(cè)擠壓方式)成樁方法,每次成樁三根。完成后移機進行下三根施工,套打的孔不再噴漿,其余兩根仍按兩攪兩噴施工工藝進行成樁。如此重復(fù),直至完成。
為滿足圍堰穩(wěn)定性要求,三軸攪拌樁防滲墻設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)如下:①三軸水泥土攪拌樁28d齡期無側(cè)限抗壓強度不小于0.5MPa;②三軸水泥土攪拌樁樁長按實際地層控制:樁底進入強風(fēng)化巖層1m;③滲透系數(shù)不大于1×10-7cm/s,滿足基坑防滲需要。
5 結(jié)語
根據(jù)本項目的特點,結(jié)合相關(guān)規(guī)范規(guī)定,通過對圍堰(包括陸域部分)在施工過程中及主體基坑開挖時的沉降、孔隙水壓力、深層土體側(cè)向位移、地下水位等項目進行監(jiān)測,結(jié)果表明,穩(wěn)定性完全符合設(shè)計要求。總體來說,使用這種處理方式經(jīng)施工檢驗滿足圍堰穩(wěn)定性要求。