洪國(guó)文

（廈門港務(wù)疏浚工程有限公司，福建 廈門 361012）

1 異常沉降的原因分析

1.1 碼頭結(jié)構(gòu)

廈門港東渡港區(qū) 14#-15#泊位為沉箱重力式結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。

圖1 碼頭斷面圖

1.2 異常沉降的原因分析

重力式碼頭結(jié)構(gòu)的漏砂一般與倒濾層有關(guān)。當(dāng)?shù)篂V層損壞，在自重、外部荷載和地下水作用下產(chǎn)生漏砂。漏砂原因是多方面的，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，主要漏砂原因如下：

1.2.1 沉箱結(jié)構(gòu)縫

當(dāng)沉箱產(chǎn)生不均勻沉降和位移，形成縫隙導(dǎo)致倒濾層局部流失，最終導(dǎo)致碼頭后方漏砂，碼頭前沿出現(xiàn)不同程度的沉降。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量調(diào)查，沉降發(fā)生較集中，主要分布在軌橋下（寬約 7m 范圍內(nèi)）沿南北向條狀下沉，局部呈向漏斗形。因此，從沉箱間縫隙流失的可能性不大。

1.2.2 沉箱下方塊石棱體

當(dāng)沉箱下方塊石棱體及倒濾層產(chǎn)生不均勻沉降和位移或其他等因素，導(dǎo)致倒濾層局部損壞，最終導(dǎo)致碼頭后方漏砂，碼頭前沿出現(xiàn)不同程度的沉降。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量調(diào)查，沉降發(fā)生較集中，主要分布在軌橋下（寬約 7m 范圍內(nèi)）沿南北向條狀下沉，局部呈向漏斗形。因此，從沉箱下方塊石棱體及倒濾層流失的可能性不大。

1.2.3 上部塊石棱體

胸墻后方為 10—100kg 塊石，坡面為二片石和混合倒濾層，底面為二片石，外側(cè)為回填砂。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量調(diào)查，沉降較集中在塊石棱體坡面上方，即軌橋下寬約7m 范圍內(nèi)。

因此，塊石棱體坡面倒濾層損壞造成回填砂流失的可能性較大。

2 兩種修復(fù)方案的比較論述

2.1 雙液注漿法施工方案

在坡面倒濾層前方的10—100kg 塊石棱體中通過(guò)加固形成一道連續(xù)的不透水墻體。一次性加固控制細(xì)顆粒的移動(dòng)，從而控制地面沉降。

采用雙液注漿法，對(duì)現(xiàn)狀碼頭采用以水泥漿和水玻璃為原材料的雙液注漿法施工，注漿加固位置設(shè)置在胸墻與混合倒濾層之間的塊石回填層中[1]。

注漿孔間距：采用梅花樁布孔，縱向孔間距為0.8m，橫向行車道內(nèi)孔間距為1.0m，單孔擴(kuò)散半徑不應(yīng)小于500mm，注漿頂為混合倒濾層頂面，注漿深度為穿透二片石進(jìn)入下臥砂層1.0m。注漿點(diǎn)斷面如圖2 所示。

圖2 注漿斷面示意圖

該施工工藝?yán)碚撋峡尚?，但在?fù)雜的回填塊石地層中，注漿的可灌性、可控性及穩(wěn)定性較差。注漿過(guò)程會(huì)出現(xiàn)大地空洞無(wú)法注漿飽滿的現(xiàn)象，且采用水玻璃凝結(jié)速度較快，在潮起潮落時(shí)，漿液流失尤為嚴(yán)重，施工質(zhì)量較難控制。經(jīng)施工方案專家論證，專家組一致棄用該方案。

2.2 水泥漿整體固結(jié)（水泥土攪拌樁+高壓旋噴樁相結(jié)合）施工方案

在坡面倒濾層上部回填砂層中施工水泥漿整體固結(jié)。將下沉區(qū)域的全部細(xì)顆粒砂固結(jié)，使整個(gè)回填砂層變成一個(gè)具有承受海水侵蝕的整體，加固控制細(xì)顆粒的移動(dòng)，從而控制地面沉降。

水泥漿整體固結(jié)法施工采用大直徑的水泥土攪拌樁+高壓旋噴樁相結(jié)合的施工工藝。固結(jié)加固作業(yè)先施工直徑1m 的水泥攪拌樁、樁距暫定0.9m、排距0.9m，中間空隙部位為樁徑0.6m 的高壓旋噴樁。施工平面布置及斷面如圖3 所示：

圖3 樁位平面圖

該方案比注漿加固方法更具有可控性，穩(wěn)定性也較好，工期較短，成本較低。經(jīng)施工方案專家論證，專家組一致同意該工藝為傳統(tǒng)重力式碼頭前沿因塊石棱體坡面倒濾層損壞造成回填砂流失而出現(xiàn)面層異常沉降的修復(fù)方案。

3 結(jié)合老舊碼頭現(xiàn)狀地質(zhì)優(yōu)化方案

由于海天碼頭已營(yíng)運(yùn)一二十年，碼頭前沿面層已經(jīng)過(guò)多次加固翻鋪處理，沉降處上部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)三層連鎖塊兩層水穩(wěn)層，面層厚度達(dá)到1.5～2.0m。

專家組論證同意的施工方案為水泥攪拌樁+高壓旋噴樁整體固結(jié)法，該現(xiàn)狀地質(zhì)不適合攪拌樁及旋噴樁作業(yè)，需先將上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行大開挖處理，會(huì)對(duì)碼頭生產(chǎn)交通有較大影響，且工期較長(zhǎng)，不能滿足港區(qū)生產(chǎn)需求。因水泥攪拌樁+高壓旋噴樁整體固結(jié)施工主要是固結(jié)砂層，故優(yōu)化水泥漿整體固結(jié)方案，采用上部引孔+高壓旋噴樁整體固結(jié)的施工工藝，該工藝僅需拆除面層連鎖塊，底部的連鎖塊及水穩(wěn)層均保留，大大減少開挖量，對(duì)原結(jié)構(gòu)層也進(jìn)行了有效的保護(hù)。該優(yōu)化方案經(jīng)各參建單位從質(zhì)量、進(jìn)度、費(fèi)用、安全環(huán)保等各方面進(jìn)行綜合評(píng)審，因地制宜確定為此類沉降修復(fù)的最合適施工方案[2]。

4 引孔+高壓旋噴樁整體固結(jié)施工方案

4.1 方案概述

在大面積施工前必須先做好試驗(yàn)段的施工，驗(yàn)證加固效果，試驗(yàn)段選取在沉降較嚴(yán)重區(qū)域，試驗(yàn)段長(zhǎng)度50m，試驗(yàn)段施工結(jié)束后，總結(jié)試驗(yàn)段的施工經(jīng)驗(yàn)。然后根據(jù)試驗(yàn)段的施工情況，對(duì)施工材料及施工參數(shù)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

采用引孔+高壓旋噴樁施工工藝，固結(jié)加固作業(yè)先進(jìn)行上部引孔作業(yè)，引孔至砂層后再進(jìn)行高壓旋噴樁施工。高壓旋噴直徑800mm，水平間距為800mm，豎向間距800mm。施工平面布置如圖5 所示：

圖5 樁位平面布置圖

圖6 高壓旋噴樁施工工藝流程圖

4.2 引孔工藝流程

鉆機(jī)組裝調(diào)試→施工放線定位樁位及高程→相關(guān)人員復(fù)核、驗(yàn)收建筑物軸線、樁定位→螺旋鉆機(jī)就位→鉆桿對(duì)正樁位→調(diào)整鉆桿垂直度→開動(dòng)電機(jī)鉆孔→運(yùn)輸取出的粘土至場(chǎng)外→測(cè)量孔深→記錄備案

（1）根據(jù)施工圖和的控制點(diǎn)精確施放各軸線和樁位，然后在樁位上訂小木樁做好標(biāo)志。

（2）樁位放線完備后，匯請(qǐng)監(jiān)理或業(yè)主相關(guān)人員驗(yàn)線，復(fù)核樁位。

（3）按規(guī)定安裝好機(jī)械的電路、電器，檢驗(yàn)機(jī)械的施工性能，并做好機(jī)械的調(diào)試，直至機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

（4）引孔至倒濾砂層后，停止引孔后應(yīng)立即進(jìn)行高壓旋噴樁施工[3]。

4.3 高壓旋噴樁施工方法

4.3.1 高壓旋噴樁施工工藝流程

4.3.2 高壓旋噴樁主要施工方法

（1）技術(shù)交底工作。施工前首先熟悉施工設(shè)計(jì)文件，理解設(shè)計(jì)意圖，做好技術(shù)交底。

（2）測(cè)量工作。施工前測(cè)量班要精確地根據(jù)技術(shù)交底的樁位平面圖放出施工樁位，樁位中心點(diǎn)用釬子插入地下，并用白灰明示，同時(shí)用石灰撒出處理范圍邊線。

（3）樁機(jī)定位。移動(dòng)旋噴樁機(jī)到指定樁位，將鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔位中心，同時(shí)整平鉆機(jī)，放置平穩(wěn)、水平，鉆桿的垂直度偏差控制在1%以內(nèi)。就位后，首先進(jìn)行低壓（0.5MPa）射水試驗(yàn)，用以檢查噴嘴是否暢通，壓力是否正常。

（4）制備水泥漿。樁機(jī)移位時(shí)，即開始按設(shè)計(jì)確定的配合比拌制水泥漿。首先將水加入桶中，再將水泥和外摻劑倒入，開動(dòng)攪拌機(jī)攪拌10～20 分鐘，而后擰開攪拌桶底部閥門，放入第一道篩網(wǎng)（孔徑為0.8mm），過(guò)濾后流入漿液池，然后通過(guò)泥漿泵抽進(jìn)第二道過(guò)濾網(wǎng)（孔徑為0.8mm），第二次過(guò)濾后流入漿液桶中，待壓漿時(shí)備用。在實(shí)際施工時(shí)，可使用比重計(jì)隨時(shí)測(cè)量漿液比重，水灰比1：1 的水泥漿液比重為1.49。

（5）插管。插入噴漿桿。在插桿過(guò)程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，可用較小壓力（0.5～1.0MPa）邊下管邊射水。

（6）提升噴漿桿、攪拌。當(dāng)噴漿桿下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，停止鉆進(jìn)，接通高壓管路，開動(dòng)泥漿泵、鉆機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并用儀表控制壓力，分別達(dá)到預(yù)定標(biāo)高時(shí)開始提升，繼續(xù)旋噴和提升，直至達(dá)到預(yù)期的加固高度后停止。旋噴過(guò)程中，鉆孔中正常的冒漿量控制在20%以下。超過(guò)20%或完全不冒漿時(shí)，應(yīng)查明原因，采取相應(yīng)措施。發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)立即停止提升和旋噴，排除故障后復(fù)噴，復(fù)噴高度不小于50cm。

（7）特殊地層處理。遇到特殊地層，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況可重復(fù)高壓噴漿、攪拌。使下沉區(qū)域的全部細(xì)顆粒砂完全固結(jié)，讓整個(gè)回填砂層變成一個(gè)具有承受海水侵蝕的整體，保證細(xì)顆粒砂不隨海水流失，區(qū)域不再沉降。

（8）清洗。向漿液罐中注入適量清水，開啟高壓泵，清洗全部管路中殘存的水泥漿，直至基本干凈。并將粘附在噴漿管頭上的土清洗干凈。

（9）移位。移動(dòng)樁機(jī)進(jìn)行下一根樁的施工。

（10）補(bǔ)漿。由于漿液的析水作用，一般均有不同程度的收縮，使固結(jié)體頂部出現(xiàn)凹穴，因此噴射注漿作業(yè)完成后，要及時(shí)用水灰比為相對(duì)應(yīng)的水泥漿補(bǔ)灌。

（11）施工記錄。在施工過(guò)程中專人進(jìn)行詳細(xì)的施工記錄，包括：測(cè)量定位、漿液配比、噴漿壓力、漿液流量、噴嘴提升速度、成樁深度及復(fù)噴等。

5 結(jié)論

老舊重力式碼頭運(yùn)營(yíng)多年后，一般會(huì)出現(xiàn)胸墻后方塊石棱體坡面倒濾層損壞造成回填砂流失，導(dǎo)致前沿面層異常沉降。常規(guī)的面層翻鋪處理只能解決短期內(nèi)的平整度要求，治標(biāo)不治本，出現(xiàn)持續(xù)暴雨天氣時(shí)存在著塌陷安全隱患。本文通過(guò)對(duì)異常沉降的原因分析，對(duì)比雙液注漿和水泥漿整體固結(jié)的修復(fù)方案，對(duì)于塊石棱體坡面倒濾層損壞造成回填砂流失的情況采用對(duì)下沉回填砂區(qū)域進(jìn)行整體水泥漿固結(jié)法加固，將下沉區(qū)域的全部細(xì)顆粒砂固結(jié)，使整個(gè)回填砂層變成一個(gè)具有承受海水侵蝕的整體，保證細(xì)顆粒砂不隨海水流失，區(qū)域不再沉降，此施工方法比注漿更具有可控性，穩(wěn)定性也較好，工期較短，造價(jià)較低。根據(jù)多次翻修造成地質(zhì)變化情況，因地制宜優(yōu)化水泥漿固結(jié)修復(fù)方案，更好地達(dá)到修復(fù)效果，為其他類似結(jié)構(gòu)的修復(fù)提供借鑒。