港口项目排水固结法地基处理技术质量管理研究

2020-11-29杨伟强湛江港集团股份有限公司

珠江水运 2020年7期

杨伟强湛江港（集团）股份有限公司

1.前言

港口项目一般前方建设码头，后方配套建设大面积道路、堆场及仓库，所配套道路、堆场及仓库具有堆载面积大、荷载变化频繁、荷载较重的特点，尤其许多港口项目建设在淤泥、淤泥质土等软土地基上且软弱土层较厚，因此场地一般先采用排水固结法进行地基处理，以提高地基承载力、改善地基变形性能、减少使用期地基沉降及不均匀沉降。

2.排水固结法原理及主要方法

排水固结法基本原理是软土地基在附加荷载作用下，土壤中孔隙水逐渐被挤压排出，孔隙比会逐渐减小而使地基产生固结变形。在变形的同时，超静孔隙水压力会逐渐消散，土的有效应力增加，地基的强度逐步增大。

港口项目排水固结法目前主要采用堆载预压法、真空预压法（如所需预压荷载较大，部分项目也会采用真空联合堆载排水固结法），其排水通道设置基本采用施打塑料排水板，为减少由于次固结而产生的沉降，排水固结法多采用超载预压。以下就堆载预压法及真空预压法这两种排水固结法进行研究和探讨。

3.排水固结法施工主要质量问题

经对采用堆载预压法或真空预压法进行陆域地基处理的港口项目进行调查了解，排水固结法地基处理施工可能出现主要质量问题有以下方面：

第一、在土层复杂地质条件下，施工图设计阶段勘察布点过疏，且各分区试插点位较少，未充分揭示软土层分布情况，造成部分区域排水板底仍有较厚软土层，地基处理不到位。

第二、在软弱土基上进行回填及砂垫层施工，施工工艺不当，未控制上载速度，造成局部区域隆起或突然下沉。许多港口项目利用港池及航道疏浚土进行后方陆域吹填，如吹填土中含软土，而在回填及砂垫层施工时未控制施工荷载，极易出现该问题。由于对表层软弱土基的扰动，经扰动的软土对沉降的发展过程，特别是后期沉降速率的收敛会有很大影响；另由于拱淤情况，地基处理后在路场基层施工时将形成弹簧土，需重新进行基底换填，影响工程进度，增加工程投资。

第三、地基处理后固结度未达到设计要求，导致使用过程中产生较大沉降，特别在土质分布不均匀地质条件下，将产生较大不均匀沉降，造成以下影响：

首先，路场整体沉降严重，与桩基建筑物及项目周边产生较大高差，衔接部位经常维修。项目周边主要是需保持路场与港外道路顺接，以满足车辆及机械通行要求；桩基建筑物外围主要是进出管线损坏。

其次，项目路场不均匀沉降严重，影响生产作业及安全。由于路场不均匀沉降严重，将导致部分箱位出于安全生产考虑，只能降低堆箱层数；由于跑道梁不均匀沉降，场地吊无法正常生产作业，需经常进行调整；由于地基不均匀沉降，许多地下管线变形拉裂，特别给水管线漏水频繁，经常维修。

4.排水固结法质量管理要点及措施

排水固结法地基处理施工，在符合设计文件及相关规范要求的同时，建议从以下方面加强把控：

4.1 根据现场地质条件确定回填及砂垫层施工方案

排水固结法地基处理的填筑过程，应特别重视前期填土的填筑工艺。对于软土地基，应避免使用大型的机械设备，一次性加载不宜过大，前期宜采用小型设备进行多层法施工，避免对表面软土的扰动。

4.2 根据地质情况确定插板深度

4.2.1 根据地质分布情况布设勘探点

港口工程在施工图设计阶段，道路、堆场区域设计单位基本根据水运工程岩土勘察规范（JTS 133-2013）表5.4.3-1（港口工程施工图设计阶段勘察线、勘探点布置表）要求布置勘察线、勘探点，如为岩土分布高度变化较大地质条件，应按该表注①要求“相邻勘探点间岩土层急剧变化而不能满足设计、施工要求时，应增补勘探点”，对勘探点进行加密。

4.2.2 施工前根据地质条件做好排水板试插

各分区在插板施工时，应先进行插板深度的试插探摸。地质条件较复杂时，建议在每个10m×10m间距的试插区域的四个角和中心位置进行探摸以确定合适的插板深度。在确定好该探摸区域的插板深度后做好施工编号和记录，并在现场做好标识，试插完成后将试插记录报相关单位确定插板深度。

4.3 控制好荷载、预压时间及排水通道三个影响地基处理效果主要因素

4.3.1 荷载控制

4.3.1.1 严格控制加载速率

严格控制加载速率，保证各级荷载下地基的稳定性，避免部分堆载过高而引起的地基局部破坏。关于加载期沉降速率限值问题，并不是代表土体不发生滑动，就可以放宽沉降速率限值，继续加荷。当加载速率过快，测得沉降量较大时，即使土体未呈现滑动状态，但实际已被扰动，特别对于高灵敏土，更一定程度上破坏了土的性状，延长固结时间，影响排水固结效果。因此预压过程应分级加荷，等到前期荷载作用下地基强度增加到足以承受下一级荷载时，方可施加下一级荷载，直至设计荷载。

4.3.1.2 确保预压荷载满足设计要求

为保证地基处理效果达到设计预期，需保证上部附加荷载满足设计要求。

（1）采用堆载预压时，堆载高度不属于隐蔽工程，不易发生偷工减料情况，施工质量较容易得到管控。

（2）采用真空预压时，为保证附加荷载满足设计要求，关键在于保证真空度，真空度监测需通过真空表观测来实现，较不直观，对现场管理要求较高，需从以下几方面进行把控：

①保证真空膜的密封质量。特别要注意砂垫层面杂物清理、排水板头埋设及插板时形成的孔洞回填密实，避免真空膜刺破或拉破。

②定时测读并记录真空度变化情况，发现真空度异常及时采取处理措施。测读时如发现膜下真空度下降时，多为真空膜密封有问题，应检查、发现并修补好漏洞；若泵上真空度明显下降，则应对真空泵及水箱进行检修关停真空泵。检修时，须立即关闭止回阀，防止水箱中存水被抽干而造成真空泄漏，影响真空预压效果。

③定期对真空表检查，更换异常真空表。

4.3.2 控制预压时间

一是严格按设计要求有效预压时间及沉降速率控制指标确定卸载时间，避免提前卸载。

二是在预压过程中，如出现停电、真空泵损坏、真空膜破损等原因引起真空度不满足设计要求情况，应相应延长预压时间。

4.3.3 保证排水通道施工质量

4.3.3.1 根据地质情况选择排水板及厂家

目前对于新吹填的淤泥和流泥等超软土地基,一般认为采用防淤堵的整体式塑料排水板比采用普通塑料排水板加固效果更加理想;而对于新吹填的黏土和粉质黏土等土性较好的软土地基,现场试验对比结果表明,采用整体式塑料排水板和普通塑料排水板加固效果相近。另考虑到排水板生产到施工完成周期较长，为保证排水通道畅通，排水板尽量选择原生板。

确定排水板型及材料后，厂家选择宜进行考察比选，并抽样送检。目的一方面根据工程进度了解厂家供货能力是否符合要求，另一方面由于不同厂家采用滤膜不同，滤膜渗透系数可能差别较大，将对排水效果产生较大影响。

4.3.3.2 保证排水板施工符合设计及规范要求

（1）施工前测放出每根塑料排水板打设板位。为避免漏打和偏位，各分区施工前应在已放样确定的各块范围内，用GPS放出控制点，再用测绳测按设计间距放出每根塑料排水板打设板位，最后用排水板芯插入砂垫层作标记。

（2）宜采用可测深排水板。在港口项目中，排水板施工工程量一般较大，施工单位多数安排多台插板机日夜施工，施工单位及监理单位管理人员较难时时监控到位，为保证排水板施插深度，宜采用可测深排水板，在各分块排水板施工后，采用排水板深度探测仪按一定比例进行抽检，核对塑料排水板施工原始记录表所记录排水板施插深度是否无误。