天津港航道护岸软基处理方法探讨

2011-03-18李双来天津海事局天津300211

天津科技 2011年4期

李双来（天津海事局天津300211）

0 引言

天津港是在淤泥质海岸上建设的港口，港区陆域多为吹填造陆而成，陆域地基主要为淤泥、淤泥质粘土或亚粘土，其土质含水量高、强度低、压缩性高、渗透性差。在这样的软土地基前沿修建码头，必须按照设计要求对护岸范围内软土地基进行加固处理。由于港区的地貌地形变化较大，在前期地质勘察中所获取的地质钻探资料一般具有局限性，一些暗沟及疏浚后的地域不易被发现，结果导致在护岸施工开挖基槽时，发现个别地段的地基承载力明显不足，抗冲刷能力差，不能满足原有护岸断面形式对地基承载力和沉陷的要求，易发生不均匀沉降、整体滑动等险情，必须进行地基处理，从而提高地基土层的承载力和护岸稳定性。近年来，笔者在航道护岸工程施工管理中遇到了一些软土地基情况，并根据不同情况、不同的制约因素，采取了不同的处理方法，现予以归纳，与读者共同探讨。

1 航道护岸软基处理的方法

航道护岸软基处理的方法非常多，对于淤泥地基的处理，大致分3类：①改善地基变形与稳定性条件。例如：垫层法、镇压法和挤淤法等。②使土的孔隙减小，也就是使土颗粒尽量靠拢，例如：预压加固法、强力夯实法和震动水冲法等。③使土颗粒胶结在一起，例如：硅化法、旋喷法和石灰加固法等。

1.1 垫层法

1.1.1 垫层法的介绍根据航道护岸的具体状况，通常情况下，垫层法的使用是比较广泛的。如果建筑物基底下的持力层为软粘土、淤泥等软弱土层，不能满足设计要求，在其厚度不超过2 m时，可将该土层全部挖出，把基础置于硬土层上；但如持力层的软土层较厚时，深度开挖不现实，就可考虑采用垫层法处理。例如，天津港的许多重力式护岸，通常情况下，都是使用垫层法进行软基的处理，依据“就地取材，经济实用”的原则，通常采用的是碎石垫层（或块石垫层）。

1.1.2 垫层的主要作用 ①增加地基的稳定性。由于碎石垫层像筏式基础，它不仅加深了建筑物基础的埋置深度，而且使建筑物的荷载通过碎石垫层均匀地扩散到软土地基上，减少了软土层所受的附加应力，这对防止地基内部局部应力集中所引起的剪切破坏有一定作用，不致引起深层滑动，又因基础底部与碎石垫层间的摩擦力较大，增强了抵抗水平滑动的稳定性。②减少基础沉降量。因为沉降量是与地基的附加应力成正比的，而紧靠底域内的附加应力比较大，这部分的沉降量也就大，将持力层的部分软土换为碎石垫层后，就能够大大减少基础的沉降量，并可调整基础的不均匀沉降。③加速下卧层软土的固定。因为铺在软土层上的碎石垫层实质上又是排水层，软土受压缩后固结挤出水分，通过透水的垫层渗出，加速软土的固结，促使软土由于固结所产生的抗剪强度较快增长，从而提高了地基的强度。碎石垫层在设计时应作为基础的一部分考虑，其宽度应为护岸基础的宽度加上2倍垫层的厚度，一般碎石垫层的厚度在0.3～0.5 m，施工时要将其夯实。

1.1.3 垫层法的具体施工方法垫层法的具体施工方法是在软土地基上铺设厚度大约在0.5～1.2 m左右的垫层。进行垫层法施工时，必须保持摊铺均匀，并且保证不要出现非常大的集中载荷作用。使用碎石垫层一方面能够加深建筑物基础的填埋深度，另一方面能够使建筑物的荷载通过碎石垫层在软土地基上均匀地扩散，使软土层所受的附加应力大大减少。通过这种方式，可以避免由于地基内部局部应力集中而导致的剪切破坏的问题，避免深层滑动问题的出现。而且，由于航道护岸的软基基础底部与碎石垫层之间存在非常大的摩擦力，从而使抵抗水平滑动的稳定性得到大大的增强。

在设计时，应该将碎石垫层作为基础的一部分，碎石垫层的宽度应为护岸基础的宽度与垫层厚度的二倍之和，通常情况下，碎石垫层的厚度保持在0.3～0.5 m范围之间，在进行施工时必须夯实碎石垫层。

1.2 搅拌桩软基处理技术

通常情况下，采用垫层法处理软基即可满足护岸设计要求，但有时软土层很厚，土质又差，采用碎石垫层仍不能解决问题，或者护岸建在远离岸边的水域中，采用垫层法不现实。此时应考虑采用桩基将建筑物的荷载传递到深处的硬土层上，或传递给桩周边的土体，以保证建筑物对稳定性和沉降的要求。桩基是一种深基础地基处理方法，一般在下列情况下采用以下措施：①接近地表为软弱土层，下卧硬土层，而挖去土层不经济或不现实时；②建筑物的荷载大，不容许发生较大沉降，而基础范围内的地基压缩性相差悬殊时；③基坑开挖遇到流砂层较厚时，渗水现象严重，基坑不成型，采用降低水位开挖基坑不经济或不现实时；④利用桩承台侧向推力，以稳定边坡时；⑤护岸有特殊要求，如作为码头设施等。

航道护岸工程的桩基结构采用的是木桩和钢筋混凝土桩，一般为摩擦桩，确定单桩承载力，通常通过静力触探估算单桩垂直承载力。静力触探在桩基中的应用主要是确定打入式预制桩（或木桩）的单桩垂直承载力，以及沉桩的可能性和桩尖持力层等。静力触探与打入式预制桩的工作原理很相似，探头阻力能反应土层天然结构及其沿深度的变化，能确定各层土的摩阻力。

深层搅拌水泥桩对于淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土的处理是非常适用的。对于具有侵蚀性的泥炭土或者地下水进行处理时，必须首先通过试验确定深层搅拌水泥桩的适用性。尤其是在冬季进行施工时，必须重视处理效果受到较低温度的影响。在进行深层搅拌桩的施工时，通过使用搅拌头，搅拌水泥浆和软土，每个标段必须要有大于或者等于5根的试桩，并且应该在试桩完成之后，正式开始水泥搅拌桩的施工。

1.3 施工步骤

通常情况下，可以将搅拌桩软基处理技术的施工分为下面9个主要步骤：①桩位放样钻机就位；②钻机的检验和调整；③正循环钻进至设计深度；④将高压注浆泵打开；⑤反循环提钻并喷水泥浆；⑥至工作基准面以下0.3 m，对下钻进行重复搅拌并加喷水泥浆至设计深度；⑦反循环提钻至地表；⑧结束成桩；⑨进行下一根桩的施工。

项目经理部应该安排特定的人员进行水泥搅拌桩的施工，做好整个施工过程的监督和管理工作。应该对全部的施工机械进行编号，并且设计出各种职位的铭牌，将它们悬挂在钻机明显的地方。例如，应该设计出钻机长、现场负责人、现场技术员、水泥搅拌桩桩长等的铭牌，保证每个人都能够清楚各自的职责，防止各个岗位人员对工作互相推诿，将责任严格落实到人。水泥搅拌桩开钻之前，必须使用水对整个管道进行清洗，同时，对于管道中是否出现堵塞问题进行严格的检查，一直等到排空水之后，才可以进行水泥搅拌桩开钻工作。为了使水泥搅拌桩桩体垂直度符合相关的标准，应该悬挂一吊锤在主机上，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右各个方向的距离相等来进行控制。现场施工人员必须严格做好施工原始记录，施工原始记录主要包含：浆深度、停浆标高；灰浆泵压力、管道压力；施工桩号、施工日期、天气情况；钻机转速；钻进速度、提升速度；浆液流量、每米喷浆量和外掺剂用量；复搅深度。