码头后方陆域形成与地基处理方案比选研究

2021-08-17梁祖钊广东茂名滨海控股有限公司

珠江水运 2021年14期

梁祖钊广东茂名滨海控股有限公司

吴狄林茂名港集团有限公司

1.工程概况

茂名港博贺新港区东区化工码头后方罐区，主要与配套化工码头2个5万吨级油品化工泊位（E10泊位和E12泊位）、一个1万吨级的油品化工品泊位（E11泊位），该码头岸线总长度792米，码头设计年吞吐量510万吨。根据工程总体布置，后方罐区位于茂名港博贺新港区东防波堤北端内侧和东阁岭东侧的海域上，项目现状泥面标高约-7.6～+2.2m，场地呈西北侧高东南侧低，造陆区域面积19.1万m2，为一不规则图形，南北向最长432.5m，东西向最长565.3m，总回填量约176.22万m³。

该项目现状为海域，需对项目场地南侧新建围堰，由新建围堰和东防波堤及西侧东阁岭山体形成封闭区域，在封闭区域内进行陆域形成和地基处理施工。根据罐区技术要求，陆域形成和地基处理交工标高为设计场地高程减去结构层厚度，设计场地平均高程约7.5m，考虑0.8m结构层厚度，地基处理交工标高定为6.70m。陆域形成之前，场地四周边界条件为：东侧和南侧为东防波堤，堤顶高程最低为6.0m，西侧为现有山体，北侧为新建围堰，围堰顶高程为5.5m。

2.工程地质情况

图1 总平面布置图

根据勘察报告，钻探深度内土层分布较有规律，自上而下依次为：①1淤泥混砂、②1粉砂、②2中粗砂、③残积土、④1全风化岩和④2强风化岩。

①1淤泥混砂：灰色，流～软塑状，高塑性，土质不均，混砂。平均标贯击数N<1击。

②1 粉砂：灰色，松散状，土质不均，含较多碎贝壳。仅分布于部分钻孔中。平均标贯击数N=3.8击。

②2中粗砂：灰色，松散状，土质不均，含碎贝壳。分布较连续，层位较稳定。平均标贯击数N=3.1击。

第二大层分布底高程为-5.01m～-12.39m。

③残积土：灰色，一般多为粉质粘土状或砂性土状，粉质粘土多呈可塑～硬塑状，中塑性，土质不均，含砂粒；砂性土呈松散～中密状，土质不均。仅分布于部分钻孔中。平均标贯击数N=16.2击。

第三大层分布底高程为-8.59m～-18.76m。

④1全风化岩：褐灰色，褐黄色，原岩结构已基本破坏，矿物成分除石英外，大部分风化变异，浸水软化，为全风化花岗岩。平均标贯击数N=37.7击。

④2强风化岩：褐灰色，褐黄色，局部暗红色，原岩结构已大部分破坏，矿物成分以石英、长石为主，浸水软化，岩芯手捻易碎，为强风化花岗岩。平均标贯击数N>50击。在已勘探的钻孔中强风化岩顶面高程变化范围为-5.01m～-19.71m。

3.工程回填料来源情况

回填料来源1：该项目将与化工码头项目同步建设，化工码头港池及航道疏浚将产生足够数量的疏浚物料，可作为项目回填料的来源，其中化工码头疏浚量只有96万m3，还需要从茂名港博贺新港区港池内补充80.22万m3疏浚物料。

回填料来源2：距离项目东侧1km范围的陆域为东阁岭山体，根据《茂名博贺新港区片区控制性详细规划》，东阁岭山体需要开山造陆，作为码头后方堆场及罐区用地，东阁岭开山将形成大量的土石渣需要外运处理，开山形成的土石渣可以作为项目回填料的来源，东阁岭开山土石渣除了可以用于造陆回填料，也可以用于其他政府投资建设项目。

4.陆域形成方案

工程场地地基处理交工标高+6.7m，与现泥面相差约4.5～14.3m。本区域陆域范围面积较小，可采用以下两种方案进行陆域形成：

方案一：吹填结合开山填海形成陆域

本工程周边先修建围堰形成掩护后，利用本工程的港池及码头区的疏浚土方进行吹填造陆，根据港池及码头区勘察资料，疏浚土方多为中粗砂、中粗砂混淤泥、残积土等。该方案具有就地取材、造价较低、造陆速度快、不增加集疏运通道负担、避免大量疏浚土外抛等优点。缺点是吹填会形成较厚软土层，相应地基处理较复杂且处理工期长。根据港池及码头区的疏浚要求，本项目港池、航道和码头疏浚土方共95万m3，吹填至库区造陆区后，该区域形成陆域标高约为+2.5m。然后标高+2.5m以上拟铺设一层高强土工加筋布，之后铺设厚度约1m排水垫层，之后打设塑料排水板，然后继续回填开山土石到+6.0m，进行强夯法地基处理，之后分2层回填碾压到+6.7m交工标高。总计需要回填排水垫层和山皮石80.2万方(不含地基处理期间沉降填方)。

方案二：开山填海形成陆域

即从现泥面高程开始回填开山土石形成陆域。为保证强夯地基处理深度，可先将场地回填到+5.0m后进行强夯地基处理，之后分4层回填碾压至标高+6.7m。此方案优点在于回填土土质易于控制，后期地基处理费用低，地基承载力较高，施工速度快，缺点为回填土方量比方案一多，回填造价较高，港池疏浚土方需要外抛。根据总平面布置，需要回填土方量为156.3万方(不含地基处理期间沉降填方)。

方案三：吹填形成陆域

本项目周边先修建围堰形成掩护后，利用化工码头项目的港池及码头区的疏浚土方进行吹填造陆，根据港池及码头区勘察资料，疏浚土方多为中粗砂、中粗砂混淤泥、残积土等。该方案具有就地取材、造价较低、造陆速度快、不增加集疏运通道负担、避免大量疏浚土外抛等优点。缺点是吹填会形成较厚软土层，相应地基处理较复杂且处理工期长。

5.地基处理标准与方案

5.1 设计荷载和地基处理标准

按照港区场地的使用要求及陆域周围围堰稳定性要求，确定场地地基处理设计标准如下：

（1）地基承载力：陆域形成方案一对应场地地基承载力特征值不小于80kPa。陆域形成方案二对应场地地基承载力特征值不小于120kPa。

（2）残余沉降量：道路及场地（不含罐体）设计使用年限内，陆域形成方案一对应场地不大于350mm。陆域形成方案二对应场地不大于200mm。

5.2 地基处理必要性

本工程回填造陆尚未进行，按以往工程经验和项目条件，三种陆域形成方法均有必要对回填后的地基进行处理。

（1）吹填结合回填形成陆域区域：本工程吹填土来源主要是港池和航道表层土，根据邻近区域勘察资料显示，土层主要由中粗砂、淤泥混砂、残积土等组成，吹填施工过程中由于水力搬运、混合作用，最后陆域形成的吹填层会以含水量较大的淤泥混砂土为主，含一定量的中粗砂等颗粒。吹填土含水量高、强度低，属于高压缩性土，为达到场地使用要求，必须进行以提高土体强度、减少使用期间沉降量为目的的地基处理。

（2）回填形成陆域区域：新近回填土处于松散、不均匀状态，不经处理无法满足工程要求，故必须进行地基处理以消除沉降，满足使用要求。

综合所述，虽然本工程使用荷载较小，但为解决后期地基沉降，本工程需进行地基处理。

5.3 地基处理方案（见表1）

表1 陆域形成和地基处理方案造价对比表

5.3.1.吹填结合回填法陆域形成对应地基处理方案

根据陆域形成方案，场地首先吹填港池疏浚土方至+2.5m标高，场地进行排水、晾晒后，为满足回填需要，铺设一层高强加筋布，之后铺设厚度约1m的排水垫层，可选用中粗砂或筛分的石渣（最大粒径不大于20mm，且含土量不超过15%），为加速吹填土的固结速度，在排水垫层上打设塑料排水板，间距1.1m～1.2m，正方形布置，排水板打设深度为原泥面以下约1m，平均长度约7.5m。

排水板打设完成后，场地静置一段时间，之后场地回填开山土石到+6.0m高程，进行强夯法施工。初步拟定强夯的平均单击夯击能3000kN.m，夯点间距5m，夯击2遍。点夯后再进行两遍满夯，满夯夯击能1000kN.m，夯印搭接1/4。夯坑用开山土石回填，之后分2层回填开山土石并碾压密实至标高+6.7m。

5.3.2.回填法陆域形成对应地基处理方案

根据陆域形成方案，场地在周围围堰施工完成后，从场地西北侧逐步分块回填开山土石，以免形成淤泥集中区。首先回填开山土石至+5.0m标高，即可进行强夯法施工。

进行强夯法施工。初步拟定强夯的平均单击夯击能4000kNm，夯点间距5m，夯击2遍。点夯后再进行两遍满夯，满夯夯击能1000kN.m，夯印搭接1/4。夯坑用开山土石回填，之后分4层回填开山土石并碾压密实至标高+6.7m。

5.3.3 吹填的地基处理方案

根据陆域形成方案，场地周边先修建围堰形成掩护后，从场地西北侧逐步进行吹填，吹填区域采用插打塑料排水板后，然后进行堆载预压处理，场地首先吹填港池疏浚土方至+5m标高，待吹填表面排水晾晒满足施工要求时，铺设1层土工布与2层土方格栅，铺设1m厚中粗砂垫层，进行塑料排水板打设，间距0.8m～1m，正方形布置，排水板打设深度为原泥面以下约1m，平均长度约9.5m，排水板打设完成后再铺设2层土方格栅，以增强地基在后续堆载填筑施工中的稳定性，为后续分级填筑施工创造条件。

在砂垫层上分两层进行堆载预压，每层堆载厚度为2m，共4m，均采用中粗砂进行堆载，整改场地分4个堆载区域摊铺，过程中严格控制堆载填筑厚度与高差，单区域堆载时间预计60天，经检测地基固结度达到96%以上，方可卸载至+7m标高，再进行振冲碾压至标高+6.7m。

6.方案比选

从造价上分析，方案一的造价是最低的。

从工期上分析，方案一时间最短，方案二次之，方案三最长。综合考虑后续地质详勘工作及罐基础施工，方案一与方案三可以快速提供大量工作面，整体工期可以节约。

从材料供应上分析，方案一的材料来自疏浚物与东阁岭开山石，方案三的材料来自于港区疏浚物，两种均可有效解决港区疏浚物的去处，实现变废为宝，可节约项目投资资金，方案二材料全部来自东阁岭开山石，对土石方需求量大，项目成本相对较高，且该土石方质量高，可通过加工及外卖创造利润，大量使用土石方回填降低了利润空间。

从工艺上分析，以上三个方案的工艺都比较成熟，但方案二使用的机械设备多，效率较低。

经过综合对比，选定方案一作为实施方案是结合实际的最优方案。