某碼頭吹填場地工后沉降控制方法的應(yīng)用與分析

【摘要】吹填場地的工后沉降完成時間長，沉降量大，而某吹填場地采用綜合方法處理后，實施效果理想。結(jié)合該工程實例，本文分析了設(shè)計和施工采用的措施，提出一些建議，以供類似工程參考。

【關(guān)鍵詞】吹填場地；工后沉降；振沖密實法

在濱海、濱河和濱湖區(qū)域，由吹填料形成陸域后，經(jīng)過地基處理達到工程場地要求，用作工程場地，這類吹填造地的情況經(jīng)常可見，但吹填場地對于工程場地來說，往往又是一大工程隱憂的產(chǎn)生之處，因為新吹填的土體即使在地基處理后承載力達到了要求，但工后沉降量卻難以滿足，如果工后沉降要得到較好的控制，帶來的將是大量的地基處理費用以及很長的地基處理周期。

1、工程背景

?？诟蹍^(qū)某碼頭擴建工程擬形成后方陸域，主要用于堆場和倉庫建設(shè)，地面荷載按照40kpa考慮。根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告，顯示擬建工程范圍內(nèi)揭露的地層有第四系全新統(tǒng)海相沉積（Q4m）的淤泥夾砂層；第四系下更新統(tǒng)淺海-濱海潮坪相（Q1m）沉積粘性土夾砂層；第三系上新統(tǒng)濱淺海相沉積的（N2m）粘性土夾砂層。

擬建工程陸域形成方案，原方案計劃在北側(cè)護岸、西側(cè)護岸、南側(cè)坡地、東側(cè)外圍堤所圍成區(qū)域內(nèi)大面積吹填疏浚物和部分海砂形成面層標高為4.4m的陸域，地基處理方法考慮將整體區(qū)域分為A區(qū)和B區(qū)，A區(qū)為吹填土較深區(qū)域，考慮打排水板形成豎向排水通道，進行堆載預(yù)壓，卸載后再進行強夯，夯能為1500KJ，而B區(qū)為吹填土較淺區(qū)域，直接實施強夯，夯能為3000KJ。擬建工程整體工期為四年半，地基處理工期考慮為兩年。

但在吹填區(qū)域已經(jīng)吹填了小部分淤泥疏浚物后，由于港區(qū)整體戰(zhàn)略調(diào)整的需要，使用需求發(fā)生變化，如建設(shè)工期要求提前一年半，地面荷載提高到了60kpa，工后沉降量要求小于30cm。工程條件發(fā)生改變，必須做出相應(yīng)變更，方能滿足實際情況的要求。

2、現(xiàn)狀條件分析

如果按擬建工程吹填和地基處理的原方案進行，雖場地承載力可以滿足60kpa的要求，但對于工后沉降，根據(jù)勘察單位對現(xiàn)狀補充勘察的資料，分別計算吹填場地地基處理完成交付使用前、交付使用1～3年后及最終沉降（計算荷載：施工期只考慮自重下固結(jié)，交付使用后的使用荷載為60kPa）。由于該吹填區(qū)域下臥淤泥較厚，在沒有豎向排水通道的情況下，固結(jié)較慢。到交付使用前，淤泥在上部土體自重下固結(jié)度為40%，殘余沉降較大，都在60-70cm左右。完工后碼頭投入正常使用，使用荷載60kPa，第一年的年沉降量在16-28cm左右，沉降量逐年遞減，到第三年的年沉降量為8-10cm，經(jīng)計算交工后第6年沉降逐步穩(wěn)定。

綜上所述如果對吹填場地如不做地基處理方案調(diào)整，場地使用的前3年維修費用高，且較頻繁，工后沉降較大，無法滿足要求。

3、吹填方案和地基處理方案變更

為了減少維修費用，保證正常使用，減少工后沉降，吹填方案和地基處理方案都結(jié)合實際情況進行綜合調(diào)整：

3.1吹填方案

如繼續(xù)采用大量吹填疏浚物（淤泥、淤泥質(zhì)砂土）作為吹填物料，則需要較長的固結(jié)沉降時間，因此，需要將吹填物料替換為中粗砂或開山土石等優(yōu)質(zhì)吹填物料?？疾熘苓呂锪锨闆r，決定A區(qū)域采用海砂吹填，而B區(qū)采用海砂和平整山坡地多出來的土石方回填，在滿足功能需求同時得以將費用增加量控制在最小。

3.2地基處理

吹填區(qū)完成面標高4.4m，吹填海砂厚度6-11m，吹填砂區(qū)域?qū)ο虏坑倌嗤凛^厚的區(qū)域考慮采用沉管砂樁處理，砂樁間距1.5m×1.5m，正方形布置，樁徑0.3m。砂樁的砂料為中粗砂，中粗砂含泥量不大于5%，而下臥淤泥層較薄的區(qū)域只需表層振沖密實。另，工程要在大面積實施地基處理前，進行了試驗區(qū)施工，取得實際反饋后，調(diào)整技術(shù)要求，方可大面積施工。

除了對主要吹填海砂層處理外，還有考慮下部軟弱土層，保護淤泥和淤泥加砂層。

吹填區(qū)原軟弱土層厚度在2-5m，目前施工方已經(jīng)吹填部分疏浚物其中靠近A區(qū)南側(cè)較多，北側(cè)護岸較少，軟弱層厚度在4-6m，相對分部均勻。如僅對上部吹填砂層進行地基處理，不對軟弱下臥層進行處理，場地工后沉降計算得知約35-55cm，仍不能滿足要求。因此，要求振沖密實處理時，振動頭要插入軟弱層底部，形成置換砂樁，減少工后沉降。

經(jīng)核算，如果采用砂樁方案后，在施工期現(xiàn)有自重荷載下的沉降基本完成，但是如果開始施加設(shè)計使用荷載，會繼續(xù)沉降，但計算工后沉降量可控制在30cm以內(nèi)。

4、質(zhì)量控制點管理措施

4.1振動沉管砂樁施工

灌砂率：經(jīng)計算單樁平均灌砂量為1.12m3。工前，監(jiān)理單位對我部砂斗進行了測量，斗容為0.7m3，單樁灌砂2斗（實際灌砂不少于1m3，平均灌砂率92%。），實際施工過程中由監(jiān)理單位旁站監(jiān)督保證灌砂率符合設(shè)計要求。

點位：有施工員內(nèi)業(yè)布點，測量人員現(xiàn)場放樣，并在點位插木樁進行標識。施工過程中要求實際振沖點位誤差不大于8cm。

4.2振沖密實施工

深度：振沖的深度為3m-11m，平均深度約7.5m。4組振沖器共分為2種規(guī)格，2組14m，2組為9m，振沖桿上標識刻度，現(xiàn)場指揮人員按區(qū)塊指揮振沖器下放深度。

留振時間及密實電流：嚴格控制密實電流，仔細區(qū)分瞬間電流和密實電流，保證電壓值控制在380V±20V之間?？刂婆_操作人員與現(xiàn)場指揮人員密切配合，保證振沖器上提速度符合要求，留振時間充足。

5、結(jié)論與建議

通過對設(shè)計方案論證和改進，對施工過程嚴密監(jiān)控，本工程吹填場地的關(guān)鍵要素控制效果十分理想。載荷板實驗結(jié)果顯示地基承載力達到了200kpa；通過建立31個沉降觀測點，對吹填陸域進行工后沉降監(jiān)測，結(jié)果顯示，投產(chǎn)兩年后，場地沉降基本穩(wěn)定，平均沉降量僅為17cm，且沉降差最大不超5cm，砂層振沖密實程度高，表層下部1m，標貫均為16擊以上。

本工程施工過程中加大了使用荷載，又縮短了工期，對吹填場地工后沉降控制均為不利影響，但通過綜合手段：

（1）采用合適當(dāng)?shù)貙嶋H情況的優(yōu)質(zhì)吹填物料，如中粗砂等；

（2）選擇對吹填料合適的地基處理方法，如振沖密實法對砂層的處理效果比較好，而局部軟弱層較厚區(qū)域采用沉管砂樁。

（3）大面積開展地基處理前，先進行試驗區(qū)施工，用以調(diào)整振沖技術(shù)參數(shù)和設(shè)備功率選型，將達到更好效果。

（4）選擇與土壤的動力耦合特性更好的振沖器[2]，會達到更好效果。

在各種不利的情況下，將吹填場地的完成效果做到相對最佳。

參考文獻：

[1]黃繼義.振沖密實法在砂性地基處理中的應(yīng)用[J].中國水運，2009年7月.

[2]《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2012.

作者簡介：

溫志文，湛江南海西部石油勘察設(shè)計有限公司，廣東湛江。