混凝土灌注桩在玉环大麦屿标准海塘工程中的应用

姚小槐,刘小坤

(1.浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020;2.浙江广川工程咨询有限公司,浙江 杭州 310020)

1 问题的提出

随着人口的增长与经济的高速发展,作为我国经济增长最活跃、工业化和城市化进程最快的区域—东部沿海地区,非农业建设用地的扩张与耕地资源量锐减、资源短缺与人民生活需求日益提高的矛盾不断尖锐,向海洋空间发展,以缓解沿海地区人地矛盾、维持社会可持续发展,具有重大战略意义。

从20世纪90年代开始,浙江沿海围垦工程迎来了新的建设高潮。然而在围垦工程从可研到施工验收阶段,问题不断涌现,主要有2类:一是工程本身沉降问题;二是工程有关政策处理问题(具体有滩涂、码头资源的征用问题)。玉环大麦屿标准海塘工程作为5万t级深水良港码头的配套工程,同样也受到上述问题的困扰。

2 设计与应用

2.1 工程概况

玉环县大麦屿标准海塘工程位于玉环县西南部的大麦屿港,属县重点工程,工程建设任务为防潮,开发利用沿海土地资源和滩涂资源,满足港区建设需要,促进大麦屿深水良港的开发建设,为规划5万t级码头顺利建成投入使用奠定基础。该工程等别为Ⅲ等,主要建筑物海堤级别为3级,海堤防洪设计标准为50 a一遇高潮位,允许部分越浪。龙口度汛采用汛期10 a一遇高潮位及其典型潮型设计,堵口采用非汛期5 a一遇高潮位及其典型潮型设计。

海堤堤线北接粮食中转码头,沿岸线南至大麦屿后,折向东与疏港大道相接。堤线全长1 517.2 m,其中北堤长192.8m,涂面高程0.5～-2.0 m;正堤长1 120 m,涂面高程-2.0～-4.5 m;南堤长 204.4 m,涂面高程-2.0～-5.0 m。

2.2 混凝土灌注桩的设计

2.2.1 工程设计条件

(1)水文条件。乐清湾属非涌潮地区,围区多年平均高潮位2.14 m,多年平均低潮位-1.90 m,多年平均潮位0.12 m。设计高潮位 (p=2%)5.34 m,设计低潮位(p=2%)-3.63 m。乐清湾为半封闭型港湾,湾内潮差较大,属强潮海湾,最大潮差达7.02 m以上。

(2)地质条件。根据勘探资料,海堤轴线地基上部图层主要为淤泥、淤泥质土和软塑状的软黏土组成,一般厚度为20～45 m,具有物理力学性质差,含水率高,孔隙比大、压缩性高、排水和固结条件差、天然强度低、沉降变形大等特点,是海堤沉降和抗滑稳定的主要控制层。下部主要为中等压缩性的黏土和粉质黏土等,含水率较上部低,工程地质条件好于上部,但埋深较深。海堤海涂涂面在涨潮时淹没在水下,退潮时大部露出水面。

2.2.2 设计成果

原设计采用塑料排水插板的地基处理方案对河道行洪、保持现有河道的出海口河势、渔船停泊等极为不利,而且实施起来政策处理阻力大且费用高。南侧堤北移30 m进行调整布置,即南侧堤与现有沙场北侧护堤衔接,保留现有北支庆澜塘河河口避风港120 m宽度,满足渔船的停泊要求。并通过断面方案调整,确保现有渔船出海航道不高于-2.0 m(涂面高程),能保持现有航道的畅通。调整后南侧堤 (桩号1+120～1+324.4 m)沿堤顶宽度两侧设C30混凝土灌注桩,共2排,排距6.2 m,桩径100 cm。外海侧灌注桩为连孔排桩布置,间距1.13 m;围区灌注桩则分桩号位置不同采用疏密不等布置,即桩号正1+120 m～正1+139 m间距3.0 m,桩号正1+139 m～正1+219.4 m间距1.13 m,桩号正1+219.4 m～正1+324.4 m间距3.0 m。灌注桩长为38.5～41.5 m。南侧堤平面图及南侧堤标准断面图如图1、2所示。

3 施工实践

混凝土灌注桩施工于2008年11月开始施工,至2009年5月施工结束。

图1 南侧堤平面图

图2 南侧堤标准断面图

3.1 施工质量控制要点

(1)钻孔质量的控制:包括孔位、孔深、垂直度、清孔等质量控制;

(2)钢筋制作安装质量控制:钢筋笼的制作、安装就位质量控制;

(3)混凝土桩质量控制:包括混凝土质量、浇筑质量、桩头处理质量等质量控制。

3.2 实践结果

3.2.1 沉降与水平位移观测

地表沉降是由埋设在土工布上的沉降板观测得出。对标准海塘正1+000 m断面与南侧堤1+250 m修改断面进行了沉降的比较,具体见表1及图3、4。正1+000 m资料统计分析时段为2008年1月12日～2010年4月12日,正1+250资料统计分析时段为2008年8月12日～2010年4月12日。

表1 沉降观测资料

图3 正1+000 m轴线沉降情况图

图4 正1+250 m轴线沉降情况图

水平位移观测主要观测在上部荷载的作用下地基土不同深度的水平位移情况,采用测斜仪观测。正堤正 1+000 m断面及南侧堤正1+324.4 m断面水平位移比较见表2。观测资料统计时段为2008年4月5日至2009年12月19日。

表2 水平位移观测资料表 mm

从图3、4可以看出,南侧堤的沉降量 (轴线位置比较)要远远小于其他正堤的沉降量,并且后期曲线基本水平,沉降基本处于可控状态;水平位移量上下一致,达到设计要求。

3.2.2 造 价

调整后的断面方案为直立式灌注桩 (板墙)堤身方案。在剔除土地补偿和政策处理费用的情况下,调整后的设计方案建筑工程费用比原设计方案投资减少23.7万元,当考虑土地补偿及政策处理费用时,调整后比原方案减少总投资528.9万元。

3.2.3 外观质量

从施工工艺看,混凝土灌注桩技术成熟,在我省应用较多,质量容易控制。从港区规划看,调整后的直立断面结构实用美观,在满足防潮要求的前提下,有助于港区开发和提升港区景观层次。

3.2.4 工期及其他

由于混凝土灌注桩施工技术成熟,从工期上完全能保障。从政策处理角度看,调整后的设计方案保留了原沙场码头,保留现有北支庆澜塘河河口避风港120 m宽度,满足渔船的停泊要求。有效地解决了政策处理难度大且费用高的难题。并且由于堤身变小及结构的变化,堤身抛石量也大为减少,相应的料场征用量也适当减少。

3.3 存在问题

(1)成桩质量检测。由于南侧堤外海侧灌注桩大部分为连孔排桩布置,间距1.13 m,围区侧灌注桩则局部为间距1.13 m。由于工程地质、施工环境因素影响,致使成桩基本连成一体,给后续的成桩检测带来困难,对这部分的桩的质量检测只能凭施工中质量控制数据加以评判。

(2)与标准海堤其他断面的衔接。因南侧堤基础采用了混凝土灌注桩,相对沉降很小,而其他标准断面基础采用塑性排水板固结处理,堤身的沉降肯定比混凝土灌注桩要大得多,所以断面之间的衔接成了一个问题。

(3)沉降量的预留及控制。因灌注桩属于摩擦桩,不是端承桩,所以后期沉降尽管小,但是关系到海堤的验收,沉降量的预留及控制也是设计单位及施工单位应该考虑的问题。

4 结 语

玉环大麦屿标准海塘工程南侧堤采用了混凝土灌注桩施工,有效地解决了码头征用问题,减少了投资,沉降量处于相对可控状态,为工程验收创造了有利条件。