沿海地区码头多为地质条件复杂的土层或为吹填土，其具有高压缩性、高孔隙比、高灵敏度、低承载力、低强度等特点，这给码头的建设带来很大的难题。这此难题主要可以归结为以下四个方面：地基承载力和稳定性问题；沉降、水平位移及不均匀沉降问题；渗透破坏；动荷载下的地基液化、失稳和震陷。

 

　　二、地基处理的目的

 

　　由于港口码头工程与一般的工业与民用建筑工程，所涉及的地基处理问题相比，它具有规模大、投资高的特点，井且随着装卸的大型化、港口码头的现代化，对码头地基承载力提出了新的要求。若不进行地基处理，必定严重影响码头的安全使用，而且对码头建设工程的质量、工期和造价也将产生很大的影响。码头地基处理主要包括以下4个方面的内容：提高地基的抗剪强度及承载力；减少工后沉降；改善地基的动力特性；改善透水特性。

 

　　三、动力排水固结法的设计

 

　　1、动力排水固结法的特点

 

　　动力排水固结法是在强夯法的基础上发展起来的，该法先在软土地基设置竖向和水平向排水系统，以一定的时间间隔施加冲击动应力，形成超孔隙水压力，超孔隙水压力通过设置的排水系统快速排出，使有效应力增加，快速实现软土地基的固结。针对沿海地区码失存在的软弱土层，采用动力排水固结法能在较短的工期内达到较高的固结度，井能显著减少工后沉降等。

 

　　2、加固机理

 

　　强夯时，夯锤产生体波和面波，瑞利波（面波）携带大约2/3的能量，以夯坑为中心沿地表向四周传播，对地基土不产生加固作用；而体波则由剪切波和压缩波携带向地下传播，当这部分能量释放在需要加固的土层上时，土体就得到了加固。动力排水固结法先是利用强大的夯击能破坏原有的软弱土体结构，经过一段时间后，重新生成工程性能良好的土体结构，使土体结构重塑井且在动应力的作用下，土体颗粒将发生移动，产生超孔隙水压力，这种超孔隙水压力通过排水系统排水，使有效应力增加.

 

　　四、袋装土挡埝施工

 

　　1、施工工艺流程测量放线→袋布检验→素土运输至现场→人工装袋→码放整齐

 

　　2、施工工艺

 

　　1）使用GPS或全站仪测放出袋装土挡埝的轴线及边线，并插竹竿进行标示，在轴线竿上对应的高程处用红油漆做好标记。

 

　　2）袋装土所用的素土由自卸汽车运至施工现场，并堆放在埝体码放边线外。袋布检验合格后，人工在现场用铁锹将素土装袋。

 

　　3）素土装袋后，人工将其搬运至码放区域内进行码放，码放前袋口必须进行封口。

 

　　4）码放施工时层与层之间错缝码放，避免出现通天缝。袋装土码放施工时注意对袋布的保护，如袋布出现破损应进行等强度修补。

 

　　3、埝体的维护

 

　　1）每天派人根据吹填区内水位的情况，及时在适当位置打开缺口将水排出，避免埝体所受侧压过大而失稳。

 

　　2）每天安排专人进行不定时巡视，如发现沉降、位移、渗水等异常及时通知各个部门积极采取措施组织人员进行维护，保证埝体安全稳定。

 

　　3）安排测量人员定期测量埝顶标高，对标高不足处及时予以加高。

 

　　4、铺设中粗砂垫层

 

　　在砂性土工作垫层上铺筑400mm厚的中粗砂垫层。砂的含泥量不应大于3%，干密度应大于1.5t/m3，渗透系数大于1x10-2cm/s。具体施工要求参见相关规范。砂垫层允许施工偏差±40mm。

 

　　1）施工方法

 

　　用载重1～2吨的小型农用车在已吹填完的粉砂层上试行驶，待确认粉砂层的板结程度能够满足小型农用车的通行条件后，使用吹沙船直接从海里吹到施工区域，由人工辅助机械进行整平。

 

　　2）施工要点

 

　　①砂垫层采用中粗砂，含泥量小于3%，干密度大于1.5t/m3，渗透系数大于1×10-2cm/s。砂垫层回填前砂子质量需进行检验，合格并报监理工程师批准后方可以用于本工程。

 

　　②砂子吹至施工区边缘，用人工辅助机械进行砂垫层的抛填整平工作，如无法满足吹沙船施工条件，使用运沙车的方式进行抛理砂垫层。

 

　　③铺设砂垫层时，吹填粉砂后直接在上面进行排水板打设，并进行流水作业。

 

　　④砂垫层的验收，用探挖法测出中粗砂的铺设厚度，并把资料报监理工程师进行验收。

 

　　五、塑料排水板施工

 

　　根据设计要求打设塑料排水板，塑料排水板在砂垫层表面外露250mm。打设最后一根塑料排水板距加固区边界不大于0.4m。打设塑料排水板前后均应测量砂垫层表面标高，以便推算打板期间沉降量。中粗砂垫层施工完成后，采用陆地打板机施打塑料排水板。塑料排水板呈正方形布置，打设间距为800mm，A区打设底标高至-8.0m，其他区域打设底标高至-13.0m。

 

　　1、材料质量控制

 

　　塑料排水板的规格型号和质量要满足设计及规范要求。打设前将出厂合格证、技术性能鉴定书（原件）及检测证明报监理工程师。排水板芯不允许使用再生料。

 

　　2、塑料排水板施工流程

 

　　砂垫层验收→排水板桩位测量放样→插板机移机定位（保证桩管垂直度）→装排水板桩靴→下插桩管至标高→上拔桩管至其下端离地0.5m→按要求切割排水板外露25cm→回填排水板桩孔、装桩靴→移机至下一排水板桩位

 

　　3、施工步骤

 

　　塑料排水板施工时所需的打板机及振动锤等设备，先用汽车运至施工区域附近，用吊车将打板机及振动锤等设备吊至加固区内，然后进行组装。打设塑料排水板采用轻型门架式打设机。施工将严格遵守规程的要求，并按以下施工步骤进行实施：

 

　　1）在已放样确定的各加固块范围内，用经纬仪和钢尺按正方形布置测放出塑料排水板打设板位（测放误差控制在±30mm以内），并用竹签或废排水板芯等插入砂垫层作标记。

 

　　2）插板机移机定位，安装排水板桩靴。施打作业时，板机的桩靴落地定位由插板机操作员在控制室内控制，其误差控制在±70mm范围内。

 

　　3）施工操作人员根据安装在插板机上的金属活动垂针和刻度盘，控制桩管下插时的垂直度，偏差不得大于±1.5%。

 

　　4）开机打设至设计标高。

 

　　5）上拔桩管至桩管下端高出砂垫层面50cm。上拔桩管时，施工人员应仔细观察排水板有没有回带现象，若回带长度超过50cm，则在板位旁40cm处补打一根。

 

　　6）切割排水板，外露长度严格按设计要求做好控制。排水板施工过程中，派专人做好施工原始记录，以备抽查。

 

　　7）移机进行下一根排水板施工。

 

　　8）塑料排水板验收合格后，及时用粉砂仔细填满打设时在板周围形成的孔洞，清理加固区杂物和打设板过程中回带上来的淤泥，以便更好地形成排水通道。

 

　　9）测量打板后的粉砂面层高程，塑料板打设完成后，预压区高程测量方格网采用10m×10m，用水准仪测出各点高程。并整理好资料及时报送监理工程师验收。

 

　　10）做好排水工作。打塑料板过程中，会有水从塑料板孔中流出，为了不影响施工，要及时进行排水。

 

　　4、施工质量保证措施

 

　　1）本工程使用的塑料排水板，必须具有产品出厂合格证的技术性能检定书。塑料排水板的规格、质量和排水性能等指标，必须符合塑料排水板技术参数与要求。

 

　　2）每批塑料排水板运抵工地后，应进行外观检查和验收，方法、数量与标准执行水运工程塑料排水板应用技术规程（JTS206-1-2009）的有关规定。

 

　　3）对同批次生产的塑料排水板，每20万m抽样一组进行检验（少于此数额时也抽样一组）；对不同批次的塑料排水板，则分批次抽检。

 

　　4）不准使用存在板体断裂和滤膜撕破等现象的排水板

 

　　5）现场排水板材料必须用帆布覆盖或存放于工地材料仓库中，以防日晒雨淋加速材料老化。

 

　　6）排水板施工前，按设计分区放各区边界线，分区测量定出板位，并用排水板芯条或竹片插入砂层作定位标记，其板位偏差控制在±30mm以内。

 

　　7）插板机定位时，管靴与板位的偏差控制在±50mm范围内。在插板机上设置配有刻度盘的活动金属垂针，在施插排水板前检查插板套管的垂直度，并控制其垂直度偏差不大于±1.5%。在插板机架上用红漆或点焊作好明显的打设深度标记，以便插板机手控制插板深度和质检员观察记录。打设塑料排水板底标高偏差不大于±50mm。

 

　　8）一个区段的排水板验收合格后，及时用砂垫层砂料仔细填满打设时在排水板周围形成的孔洞，并将排水板埋置于砂垫层中。

 

　　六、施工监测

 

　　沿海地区码失地质条件非常复杂，且变异性很大，而动力排水固结法的固结与设计理论不是很完善，为提高该法的施工质量，井保证加固后地基的均匀性，应在强夯施工过程中实施施工监测动力排水固结法的施工监测主要包括：孔隙水压力监测、沉降监测、水平位移监测等。

 

　　1、孔隙水压力监测

 

　　孔隙水压力监测是动力排水固结法施工监测中最重要的监测，它直接影响整个强夯施工的工期。在强夯过程中，通过孔隙水压力监测得到孔隙水压力的消散时间，从而确定两遍夯击之间的时间间隔，科学指导施工。同时，通过绘制孔隙水压力随时间的变化曲线，还可以分析地基土的孔隙水压力的分布情况、变化规律和}趋势，修正夯击能量、夯击击数及夯击遍数，探讨夯击能与孔隙水压力消散的规律和强夯的有效加固深度，从而估算地基土的固结程度。

 

　　2、沉降监测

 

　　沉降监测可分为地表沉降监测、分层沉降监测以及夯沉量监测。

 

　　地表沉降监测现场常用沉降板进行监测，通过地表沉降监测，可以分析土体变形及沉降量，评价地基加固效果，计算地基土的平均固结度。

 

　　分层沉降监测现场常用分层沉降环进行监测，由于地表沉降监测结果是地基土的总沉降量，而地基各土层的固结压缩情况无法区分开来，为了了解各深度土层的压缩密实情况，应进行分层沉降监测。

 

　　夯沉量是指夯坑的下沉量。主要监测仪器为水准仪，夯坑外侧土体的隆起量为夯坑周围土体表面前后两次标高之差。在土层被压密的同时，随着击数的增加，夯坑周围的表面土体也不断隆起，夯沉量监测比较直观地监测夯坑周围土体的沉降或隆起，可掌握软土沉降和变形规律。

 

　　3、水平位移监测

 

　　水平位移监测通常采用测斜来了解强夯过程中土体的侧向水平位移。测斜监测应采用测斜仪导向滚轮置于测斜导管的导向槽内下放到测斜孔底，测斜仪自下而上逐点测定，每个测点平行测读两次，同一监测方向正反各监测一次。通过观测土体的侧向位移情况，以此判断夯击过程中土体的剪切变形及地基的稳定情况同时，还应计算每次强夯后深层土水平位移，绘制深层土水平位移图，分析深层土水平位移随深度变化规律和特点。

 

　　七、结论

 

　　1、沿海地区码失工程地质条件复杂，在条件许可的情况下，采用动力排水固结法能达到快速实现软土地基的固结、减少工后沉降、缩短工期的目的；

 

　　2、采用动力排水固结法处理沿海地区码失软弱地基时，应合理正确地选择各种参数，才能达到有效而经济的目的；

 

　　3、通过信息化的施工监测，能保证动力排水固结法施工的质量，控制施工进度。在施工结束后进行必要的工后检测，可有效地了解加固效果，井对其它类似工程提供参考。

 

　　参考文献：

 

　　[1]中华入民共和国标准.JGJ79-2002.建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

 

　　[2]陈思周.秦皇岛港己码头堆场工程地基处理设计及研究[D].天津：天津大学，2002.