陳波，周鑫強(qiáng)

摘 要：引堤工程中地基處理的方法很多，選定合理的地基處理方案對(duì)工程造價(jià)影響巨大。結(jié)合印尼爪哇7號(hào)燃煤電廠配套碼頭及取排水設(shè)施工程，通過(guò)多方案比選，最終運(yùn)用開(kāi)挖及推填塊石擠淤結(jié)合強(qiáng)夯的方案對(duì)引堤的地基進(jìn)行處理，縮短了工期，節(jié)省了造價(jià)，通過(guò)施工后的鉆孔檢測(cè)及沉降位移觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，對(duì)于軟土層厚度約10m的引堤工程，部分開(kāi)挖后對(duì)留下的不超過(guò)4m厚的淤泥層進(jìn)行擠淤是可行的，通過(guò)強(qiáng)夯既可以使塊石落底，減少堤底存留淤泥，又可以密實(shí)回填的塊石，減少工后沉降，取得了良好的效果。推填塊石擠淤施工中應(yīng)及時(shí)清除擠出的淤泥包，最后再理坡形成斷面，并要求擠淤塊石應(yīng)級(jí)配良好，對(duì)設(shè)計(jì)方案及施工方法進(jìn)行分析總結(jié)。

關(guān)鍵詞：引堤;開(kāi)挖;推填擠淤;強(qiáng)夯

中圖分類(lèi)號(hào)：U674.18 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006—7973（2019）11-0069-03

地基處理方法的選定，應(yīng)考慮土質(zhì)條件及加載方式、建筑物類(lèi)型及適應(yīng)變形能力、施工條件、材料來(lái)源和處理費(fèi)用等眾多因素，必要時(shí)可聯(lián)合應(yīng)用多種地基處理方法，水運(yùn)工程常用的地基處理方法有換填法、爆破法、排水固結(jié)法、強(qiáng)夯法、砂樁法、水泥攪拌樁法等，這些方法有各自的適用范圍，根據(jù)水運(yùn)工程地基設(shè)計(jì)規(guī)范，換填法一般適用于不大于4m的軟土[1]。一般情況下，利用填筑體自身的重力置換4m以?xún)?nèi)的淤泥是可行的，但若淤泥厚度超過(guò)4m，填筑體一般無(wú)法接底，使堤體成為懸浮式結(jié)構(gòu)，不利于堤身穩(wěn)定，因此，必須根據(jù)殘留淤泥的厚度及埋深等情況，采用強(qiáng)夯、反壓護(hù)腳或部分清淤等方法對(duì)拋石區(qū)進(jìn)行處理，以加強(qiáng)堤身安全，降低工后沉降。

1 工程概況

印尼爪哇7號(hào)燃煤發(fā)電工程是響應(yīng)“一帶一路”合作倡議的投資項(xiàng)目，新建機(jī)組是目前印尼單機(jī)容量最大的機(jī)組，配套碼頭及取排水設(shè)施工程為電廠配套項(xiàng)目，建設(shè)規(guī)模為2個(gè)14000DWT卸煤泊位、2個(gè)4000HP拖輪泊位、1個(gè)1000DWT重件泊位、一座1431m長(zhǎng)的輸煤棧橋、一座2268m長(zhǎng)的輸煤引堤（兼做隔熱堤）及相應(yīng)的取排水設(shè)施。

本工程位于西爪哇島西北角的萬(wàn)丹灣，處于爪哇海與巽他海峽的交匯處，設(shè)計(jì)平均水位標(biāo)高約0m，引堤段地形標(biāo)高約在0m～-5m之間。依據(jù)水深不同，將引堤劃分為兩個(gè)區(qū)：深水區(qū)標(biāo)高約-3m～-5m;淺水區(qū)標(biāo)高約0m～-3m。深水區(qū)引堤先挖除部分淤泥，開(kāi)挖邊坡為1：3，采用推填塊石擠淤的地基處理方式，擠淤塊石的厚度為3.0m～4.0m，推填塊石擠淤后緊接著進(jìn)行強(qiáng)夯處理，單點(diǎn)夯擊能量為2000kN.m～4000kN.m。引堤為斜坡堤結(jié)構(gòu)，采用陸上推填1～500kg堤心石，設(shè)計(jì)頂高程2.0m，堤頂凈寬8.9m，北側(cè)采用700～800kg護(hù)面塊石，南側(cè)采用200～300kg護(hù)面塊石，頂部?jī)蓚?cè)現(xiàn)澆擋浪墻，引堤面設(shè)置有路面結(jié)構(gòu)和管帶機(jī)圈梁基礎(chǔ)，圈梁基礎(chǔ)橫梁高0.6m，設(shè)置有3根聯(lián)系縱梁，縱梁高0.4m，引堤深水區(qū)典型斷面圖見(jiàn)圖1。淺水區(qū)引堤地基處理與深水區(qū)相同，上部結(jié)構(gòu)采用陸上推填1～500kg堤心石，里段采用100～200kg護(hù)面塊石，兩側(cè)現(xiàn)澆擋浪墻，擋浪墻頂高程為3.0（2.5）m，引堤過(guò)渡段北側(cè)采用300～400kg護(hù)面塊石，南側(cè)采用200～300kg護(hù)面塊石，兩側(cè)現(xiàn)澆擋浪墻，引堤淺水區(qū)典型斷面圖見(jiàn)圖2。

2 地基處理方式的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1地質(zhì)條件

依據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，工程場(chǎng)地復(fù)雜程度等級(jí)為二級(jí)（中等復(fù)雜場(chǎng)地），地基復(fù)雜程度等級(jí)為一級(jí)（復(fù)雜地基），主要巖土層有：全新世海陸交互相沉積層（Q4mc）、上更新統(tǒng)（Q3al+pl）沖洪積層及火成巖層[2]。本工程引堤處淤泥、淤泥質(zhì)土層具有壓縮性大、強(qiáng)度低、承載力低等不良工程特性，需要經(jīng)過(guò)加固處理方能滿(mǎn)足引堤使用要求，平均厚度約10m，下臥土層主要為粘土～粉質(zhì)粘土層和砂層，巖層埋深較深。

引堤處主要土層物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表1。

2.2方案比選

2.2.1方案比選

依據(jù)地質(zhì)情況分析，若全斷面采用開(kāi)挖換填塊石的方案，肯定能滿(mǎn)足穩(wěn)定和工后沉降的需求，但此時(shí)工程費(fèi)用已不再經(jīng)濟(jì)，可先挖除一部分淤泥，使剩余淤泥不超過(guò)4m厚，再進(jìn)行推填塊石擠淤，在利用石料自重進(jìn)行初步擠淤后，此時(shí)再采用強(qiáng)夯的方法進(jìn)行疊加處理，即在推填塊石擠淤和整平碾壓后，采用點(diǎn)夯，對(duì)置換的堤芯塊石進(jìn)行強(qiáng)夯，在壓縮、密實(shí)堤芯塊石的同時(shí)排開(kāi)淤泥，使塊石穿透淤泥層落底，起到擠密、提高地基承載力的作用。

在項(xiàng)目的初步設(shè)計(jì)階段，對(duì)引堤的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了多方案比選[3]，各結(jié)構(gòu)方案優(yōu)缺點(diǎn)分析詳見(jiàn)下表2。

上述結(jié)構(gòu)方案均能滿(mǎn)足引堤的使用要求，從引堤結(jié)構(gòu)的后期沉降、造價(jià)及施工方面綜合比較分析，開(kāi)挖推填塊石擠淤方案具有使用船機(jī)設(shè)備少、施工速度快、后期沉降量小、工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，因此引堤結(jié)構(gòu)推薦開(kāi)挖推填塊石擠淤方案。

2.2.2推薦方案

在水運(yùn)工程中，推填塊石擠淤用于處理淤泥厚度小于4m的地基是比較常見(jiàn)的。但是如本工程這樣長(zhǎng)距離推填塊石擠淤處理深厚的軟土地基的設(shè)計(jì)和施工在印尼水運(yùn)工程中尚屬首例。

（1）堆載高度確定。擠淤深度一般按拋石層底的壓力和軟土層的地基承載力相平衡的原理進(jìn)行計(jì)算，但這種方法計(jì)算較繁瑣，計(jì)算結(jié)果也不夠精確。本工程采用地基處理手冊(cè)[4]推薦的壓載法計(jì)算公式：

（1）

式中： 為淤泥十字板抗剪強(qiáng)度（kPa）; ?分別為淤泥及換填堆石密度（10-3 kg/m3）;B為換填體的寬度（m）;D為換填體在淤泥中下沉深度（m）。

換填體高出淤泥面的高度：

（2）

經(jīng)計(jì)算拋石擠淤的堆載高度為+2.0m。

（2）強(qiáng)夯。在利用堤芯塊石自重進(jìn)行初步擠淤后，此時(shí)采用強(qiáng)夯的方法進(jìn)行疊加處理，單點(diǎn)夯擊能量為2000kN.m ～4000kN.m，第一遍夯點(diǎn)與第二遍夯點(diǎn)均按正方形布置，夯點(diǎn)間距5m，單點(diǎn)夯擊10擊，滿(mǎn)夯1遍，單擊夯擊能量為1000kN.m，每點(diǎn)3擊，夯印搭接1/4。實(shí)際夯點(diǎn)擊數(shù)及夯點(diǎn)間距應(yīng)按試夯所得夯擊擊數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定，同時(shí)滿(mǎn)足以下條件：①單擊夯擊能<4000kN.m時(shí)，最后兩擊平均夯沉量不大于50mm，單擊夯擊能為4000kN.m時(shí)，最后兩擊平均夯沉量要求不大于100mm;②夯坑周?chē)孛娌粦?yīng)發(fā)生過(guò)大的隆起;③不因夯坑過(guò)深而發(fā)生起錘困難。

為保證施工順利進(jìn)行，加強(qiáng)處理效果，強(qiáng)夯施工前須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)夯工藝試驗(yàn)以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)和處理效果，確定最佳夯擊能量、強(qiáng)夯工藝及控制標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)全場(chǎng)的設(shè)計(jì)和施工。試夯范圍：?jiǎn)螇K試驗(yàn)區(qū)長(zhǎng)度50m，試夯夯錘底面積為5m2，錘重約20～26t，落距約為15m～20m，視單擊夯沉量確定適宜的夯擊數(shù)和遍夯間歇時(shí)間等參數(shù)。試夯結(jié)束后，間隔兩個(gè)星期進(jìn)行檢測(cè)，以檢驗(yàn)強(qiáng)夯加固效果和加固深度。試夯效果檢測(cè)采用現(xiàn)場(chǎng)載荷板試驗(yàn)，載荷板試驗(yàn)在交工面進(jìn)行，載荷板尺寸1.5mx1.5m，每個(gè)試驗(yàn)區(qū)布置1個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，要求處理后回填層的承載力容許值不小于200kPa。

（3）施工要求。推填塊石擠淤總體由陸側(cè)向海側(cè)推進(jìn)，擠出淤泥、施工呈條帶狀，施工中擠出的淤泥將對(duì)已處理區(qū)域形成反壓作用，減弱后續(xù)區(qū)域擠淤效果，因此，嚴(yán)防回填料把拱起的淤泥包裹形成淤泥包，造成回填層的不均勻，應(yīng)及時(shí)清除擠出的淤泥包。

在施工中，為使擠淤達(dá)到設(shè)計(jì)深度，應(yīng)盡可能快速、連續(xù)、全斷面推填堆高塊石擠淤體，最后再理坡形成斷面，并要求堤芯塊石應(yīng)級(jí)配良好，本項(xiàng)目堤芯石具有良好的級(jí)配，10kg以下的塊石含量和含泥、砂量均小于10%，堤芯石最大重量不大于500Kg。

3 地基處理效果

3.1鉆孔檢測(cè)

引堤整體穩(wěn)定性的需要，推填塊石擠淤應(yīng)處理至軟土層底部。通過(guò)鉆孔檢測(cè)來(lái)查明塊石的落底情況，主要是通過(guò)鉆探查明巖土（拋石體、混合層）分布，依據(jù)施工勘察報(bào)告，引堤施工完成后地基土從上至下劃分為以下土層：①-2層拋石體、混合層，成分主要為玄武巖塊石，少量碎屑及砂填充，塊石粒徑大于200mm，堆積年限0.5～1.0年，拋石體巖性成分為玄武巖，抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，邊坡較穩(wěn)定;拋石體的下臥土層為②-3層粉質(zhì)粘土和②-4層細(xì)砂[5]。拋石體均落底，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

為確定地基處理加固效果，強(qiáng)夯施工結(jié)束后，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量檢測(cè)。檢測(cè)手段主要為現(xiàn)場(chǎng)載荷板試驗(yàn)，尺寸1.5mx1.5m，檢測(cè)點(diǎn)布置原則為每400m布置1個(gè)載荷板試驗(yàn)點(diǎn)。依據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告，處理后引堤地基承載力特征值不小于200kPa，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

3.2沉降位移觀測(cè)

觀測(cè)工后沉降是檢驗(yàn)地基處理效果的一個(gè)有效方法，因此堤身填筑完成后，選擇若干個(gè)觀測(cè)斷面埋設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行工后沉降觀測(cè)，依據(jù)引堤水工建筑物位移觀測(cè)記錄，引堤大部分最后100d的沉降速率小于0.04mm/d[6]，依據(jù)規(guī)范判斷沉降已經(jīng)達(dá)到基本穩(wěn)定狀態(tài)，工后沉降較小。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）對(duì)于軟土層厚度約10m的引堤工程，開(kāi)挖后對(duì)留下的不超過(guò)4m厚的淤泥層，采用推填塊石擠淤結(jié)合強(qiáng)夯的地基處理方案，通過(guò)本項(xiàng)目的鉆孔檢測(cè)及工后沉降位移觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，塊石落底情況良好，工可沉降較小已經(jīng)達(dá)到基本穩(wěn)定狀態(tài)，方案可行并且是比較經(jīng)濟(jì)。

（2）開(kāi)挖推填塊石擠淤后，通過(guò)強(qiáng)夯既可以使塊石落底，減少堤底存留淤泥，又可以密實(shí)回填的塊石，減少工后沉降，具體的夯擊能量可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試夯確定。

（3）推填塊石擠淤總體由陸側(cè)向海側(cè)推進(jìn)，應(yīng)盡可能快速、連續(xù)、全斷面推填堆高塊石擠淤體，施工中應(yīng)及時(shí)清除擠出的淤泥包，最后再理坡形成斷面，并且擠淤塊石要求應(yīng)級(jí)配良好。

參考文獻(xiàn)：

[1] JTS147-2017，水運(yùn)工程地基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司.神華國(guó)華印尼爪哇7號(hào)2×1050MW燃煤發(fā)電工程巖土工程勘察報(bào)告（初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)階段）[R].廣州：中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，2016年10月.

[3] 中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司.神華國(guó)華印尼爪哇7號(hào)2×1050MW燃煤發(fā)電工程配套碼頭工程初步設(shè)計(jì)[R].廣州：中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，2016年10月.

[4] 龔曉南. 地基處理手冊(cè)[M].第三版. 北京： 中國(guó)建筑工業(yè)出版社， 2008.

[5] 核工業(yè)金華工程勘察院.神華國(guó)華印尼爪哇7號(hào)2×1050MW燃煤發(fā)電工程配套碼頭工程及取排水設(shè)施工程（引堤）施工勘察報(bào)告[R]，核工業(yè)金華工程勘察院，2018.4.27.

[6] JGJ8-2016，建筑變形測(cè)量規(guī)范[S].