： … 地 ＭＩＣ ＦＡ ＴＲＬＡＮＤ ＩＣ ＦＡＩＲＬＡＮＤ ◎李灼烁广东省航盛建设集团有限公司 摘要：本文依托某工程实例，在同条件下，通过采用单增加竖向排水通道（水下排水板） 与采用部分置换同时增加竖向排水通道（水下砂桩）两种不同方案得出的结果对比，分析 在水下深层软弱地基加固处理中各自的施工效果及工期、费用情况等，为今后类似工程 提供设计或者施工参考，同时提出一些个人的见解。 关键词：水下软弱地基方案对比 １．概述 基土的承载力，然后采用常规的重力式 探讨各自的优劣和适用条件。 在深层软弱地基上修建重力式斜坡 斜坡堤结构施工工艺—陆上进占法进 堤结构的防波堤及护岸，国内多采用爆 行施工，这样既能减少污染、保护海洋 ２．施工描述 破挤淤的处理方式加固地基，并形成堤 生态环境，又减少了工程土石方材料用 ２．１工程地质 体。但采用爆破挤淤工艺同时也需要大 量，节约了工程造价，起到了良好的社会 本施工区域位于海安湾顶，属于海 量的堤体回填块石材料，材料使用量和 和经济效益。经过我司施工后，目前该 蚀水下堆积阶地地貌，地形平坦开阔。 造价往往都比较高。对于部分块石材料 项目已经投入运营，也达到了设计的预 东侧防波堤和护岸段分布范围内流泥、 比较缺乏的地区，采用该工艺严重影响 期目标。 了工程造价和工程施工进度；同时由于 淤泥、淤泥质土等软弱土层广泛分布， 基于实践经验，本文针对两种工艺 覆盖厚度大，层厚比较均匀。各层土质 爆破挤淤过程产生的冲击波及炸药残 施工过程的有关情况进行对比，并初步 特性描述如下： 留，对周围人群、水体和海洋生态环境 也会造成比较大的影响。 我司承建的海安新港工程，为软弱 地基，地质情况是淤泥质土、水下淤泥 比较厚，如为满足防波堤及护岸的结构 要求采用爆破挤淤的处理方式加固地 基，居于上述造价高、工期长、对环境影 响大等不利因素，将无法满足业主对造 价、工期、环境在方面的要求。为此，设 计单位进行了大胆尝试和创新，采用了 水下排水板、水下砂桩对软弱地基土进 行初步处理来加快地基的固结，提高地 图１：Ｉ程住置图。 ５３ Ｌ 繁 孔 柱 状 圈 诂 孔 挂 裴 圈 卫－－● ［２００３１￣０ 删 ｆ舶 右如 ■晰 ■■■糊 一．口唾 ｌ瑚Ｌ－’ｌｚ ２ ｌ■ ————＿—■４ 『－Ｉ●＇ ・０ ■Ⅱ●■ － １ｌ● ， ｍ” Ｉ瑚Ｉ∞Ⅱ＾６ Ｉ●■棚瞳Ｉ 嘲 －ｌ 。 ｎ 帐Ｉ瓤穗扛∞ｍ Ｉ－雌ｔ Ｉ ■ ｌ● 。ｊ洲７， ｍｌＩｔｅｍｌ２０峨¨Ｊ捌雌晴ｌ 矗喇■ －ｋ，， ｍ ｌ缸明 ｄ Ｉ曩籼Ｉ ■ 地 － － ’ 黼 斑 ＾ ｛ 囊 ＿ ■ 啪 ●±●¨ｌ椭 甜 ● ＾ Ｊ■ 地 ■ ● 量 一 ■ ＿ ¨ 毫 瞥 ■ 矗 青 ＩＩ 一 流泥层：分币较稳定，厚度小， ■ Ｊ－ 点 直 ＿ ● ● 一 耋 ● 一 ： ｍ Ｈｌ 髓 祥 ●嵋 － １ 悍 糟 ｔ０ 一 ｔ∞ 艏Ｊ蝇女 ０ 、娴 ＾ 伸ａ掣／ ＼具震陷、不透水性、高空隙比、高压缩 ０ 斑竹ｑ‘ 蜥 鞠■ ０ 栅★舒雌 嚷 性 ７ 性及力学强度极低的特点，易造成严 谛 ■薯越女醣－柙■ ｔ ■ 重沉陷等不良现象。 Ｉ ｆｒ 量 ● 淤泥层：分布较稳定，厚度大，具 震陷、不透水性、中等灵敏±及高空 ｆ ＼ 一 ｄｌａｔ？捌 继碰 隙比、高 缩眭、低承载力等特点，对 ０ 箍§ 静 １ Ｏ 硝■■ ｌｌｌｌｔｉ，ｌ￣． 、埽崩 Ｊ目Ｅ－ ＝霄ｑ 一 甘 一 郜 舯＾ｔ ｌ 础易产生沉陷不良工程特质，建议 ０ ０ Ｏ ＾－－ ｌ ０ 面ＩＩＬＩｌ￣Ｋ 一． 容许承载力ｆ＝４Ｉ）ｋＰａ。 ０ 囤 杜 走 ● 一孵● 积 淤泥质粘土爱：分布较稳定，厚 量 一｜ 度大，其 度变化随深海方向逐渐增 人。该层具震陷、不透水、高压缩性、 嘲 低承载 、固结程度低等特点，对拟 图２：工程地质剖析图。 建物产生长期的沉降现象。该层建议 工 容许承载力ｆ＝４ＯｋＰａ。 从地质剖面和柱状图可以看 出，本区域软弱土层基本厚度为 工程地质 置地质剖面斟 胡 ｔ１：７∞ ｍｔ １：２５０ １７ｍ～１９ｍ，需要对该层土进行处理 （ｍ） Ｋ… Ｌ一一一一一一一一Ｌ 后方以满足场地建设要求。经过初步 （僦Ｉｌ垂劬 分析，如采用通用的爆破挤淤工艺， 璐 鞠 、几训 断面比较大，工程造价也很高， 翘 同时奉区域附近用于回填用块 材 ０ ， －＾ 料也不是很充足，需尽可能进行优化 设计。 考虑到本区域软弱地基十位于水 一 －Ｊ一￣～叫ｎ＾ 下，经过综台分忻，决定采用置换或 ——一。一 增加竖向排水通道的方式，可通过利 。 用堤身上部的重力式结构形成堆载预 压，进而达到加固土体、增加承载力 的效果。根据设计要求，东侧堤采用 ｆｑｍ】 水下排水板处理方式加固土体，危险 翻— Ｉ －－ Ｉ 品码头护岸采用水下砂桩处理方式加 囹－ 豳 一 面 豳一囫” 固土体。 ｎ 田＊ “ 圆 一 ２．２设计方案 图３：钻孔柱状图。 ２．２＿１设计平面图 —～］学术园地ｆ ＡＣＡＤＥＭＩＣ ＦＡＩＲＬＡＮＤ ｆ ｌｌ 图４：施工区域平面图。 本项目利用危险品码头护岸与东侧 基本相同。设计基本要求：先清除原地 砂桩进行处理。水下打砂桩布总布置 防波堤及北边的重力式码头组成闭合区 面的淤（浮）泥层，跟着抛填１．５ｍ中粗 长度２０ ５．３ｍ，宽度３７．５ｍ，砂桩直径 域，在闭合区域内回填后形成码头后方 砂，作为排水层，再进行水下砂桩／水下 为 ４００ｍｍ，打至淤泥质粘土层底下 陆域堆场。从场地平面布置看，两个结 排水板施工，然后进行上部结构施工。 构形式也基本相同，具有比较好的可对 比性。其平面相对位置见图４。 ２．２．２设计方案 层３２０ｋＮ／ｍ土工布和一层１ １０ｋＮ／ｍ １ｍ，采用正方形布置，间距１．５ｍ，振 ≤５％。水下砂桩起到部分置换同时增 构位置相对距离比较近，地质情况和结 上部结构包括加筋材料（加筋材料由 动法成桩，桩体材料为中粗砂，含泥量 一土工格栅共同组成），加筋材料上抛填 加排水通道以加快软弱地基排水固结 堤芯块石，然后进行护面及上部挡浪墙 的作用。 东侧堤区域采用Ｂ型水下塑料排水 危险品码头护岸水下区域采用 板进行处理。水下排水板平面布置长度 本区域段除了水下软弱地基处理 施工。 方式不同，其它结构布置及处理要求 臆Ｅ可 ４ －，薯０ １ 疆 ． ‘瓤。 ， 帅 器 Ｉ Ｉ １ Ｉ粕 ．ｌｘＩ铷 １ Ｈ 。 Ｉ 止，１ 目 １ 蔷 ＋ ， ｌ 、、、 ‘ 。 ／ 。 一 ｝若 ～ ／ ， ， 、 ＾ｋ 口ｊ嘶 廿酶喝 — 兰： ｄ－． Ｊ ｌ ｝Ｉ 叵● ｚ Ｉ５ Ｊ ÷ 拿 一 ｌ Ｉ Ｉ ｌ ｜．｜ ｔ［２ ｌ ｌ ｕｕ 劐 Ｉ６｝连： Ｉ 口一ｊ∞ Ｉ互：！！翌 图５：危险平码头护岸断面图。 （：ＦＡ１ＨＬＡ Ｄ 图６：东侧堤典型断面困。 ３０３ｍ，宽度５３ｍ。按１．３ｍ×１．３ｍ正方形 制抛填砂的高程和平整度。 部分采用陆上直接来料进占法施丁。 布设。插板深度需根据地层条件确定， （３）进行水下砂桩／水下排水板施 采用载重汽车配合推土机和挖掘机直 并控制排水扳打人到淤泥质粘土层底， 』＝。砂桩施工主要控制成桩深度和成桩 接在岸上进行填筑，育利于加快土体 小进人Ｆ县粉土质粉砂层。水下排水板 质量；排水板施工主要控制打设深度和 固结排水和堤身成型稳定。提高整体 主要起到增加竖向排水通道，加快水下 回带质量，确保达到设计和规范要求。 稳定性。 软弱地基排水固结的作用。详细情况见 （４）铺设水下土工加筋垫层。土工 （７）按照重力式斜坡堤的一般施上 下面断而图。 加筋垫层由一层３２０ｋＮ／ｍ土ｌＴ布和一层 ＿Ｔ艺，进行护面及上部其它结构施工。 ２．３施工方法 ｌｌ０ｋＮ／ｍ￣２Ｔ＿格栅共同组成，采用铺排 ２．３．１主要施工工艺 船一次性进行铺设并即时进行垫层上 ３．施工效果分析 （Ｉ）水下浮泥清淤采用绞吸式挖泥 压脚工作。 ３．１沉降监测结果 船进行施工。施丁过程中注意控制到平 （５）水下堤芯石抛填。堤芯石分为 按照现行工程规范及设计要求，本 面的平整度和超深量，清淤余泥吹填到 水下抛填和陆上推填两种施工方法。 项目主要开展的监测项日主要是堤身的 岳方陆域。 在一１．０ｍ以下高程，采用小型开底驳船 沉降与位移监测工作。由于位移结果对 （２）采用皮带供砂船直接抛填砂 进行抛填。以减少堤身的不均匀沉降和 堤体的形成和稳定影响比较小，不进行 垫层。施—Ｉ 艘在平潮时间进行抛填， 提高堤身稳定性，同时尽量保护下层的 比较分析。根据现场埋设的永久观测点 如果存在涨落潮则根据水流及波浪方 土工加筋垫层。 观测结果分析，东侧堤、危险品码头护 向，采用逆流抛填，并及时探测水深，控 （６）水上堤芯石抛填。一１．０ｍ以上 岸工后沉降分别为１ １ ３ｍｍＳ￣［１９９ｍｍ。使 ５６ ———］掌术园地ｌ ＡＣＡＤＥＭＩＣ ＦＡＩＲＬＡＮＤ 护岸监测点Ｈ１ １２００ ｌＯ∞ ■■ 一 ８００ ￡ ６００ ４０Ｏ ｒ ２Ｏ０ ０ 护岸监测点Ｈ２ １２ＯＯ 用期未发现明显的沉降情况；护岸 。一●●●●●●●●●●●●一●●●●●●●●●●●●●●●●● 和东侧防波堤堤体均达到设计预想 效果。工程质量合格，满足工程要 求。也为后续项目提供了良好的施 工条件和创造施工工作面。 １ＯＯＯ ｒ ８０ｏ Ｅ Ｅ ６００ ｒ ● 以下主要就东侧堤及护岸两部 分设置的监测点的沉降监测效果进 行分析： ４００ ● ２ＯＯ １ ．．． 其中护岸取Ｈ１、Ｈ２两个点，东 侧堤取Ｄ６、Ｄ７两个点的施工过程监 测记录，统计曲线如图７。 ３．２沉降对比分析 Ｏ 东侧堤监测点Ｄ６ ３０ｏ０ （１）从以上四个监测点的对比 可以看出，护岸采用水下砂桩进行 ２ＳＯ０ 处理后总体沉降量比东侧堤采用水 下排水板的总体沉降量要小。两种 ２∞０ Ｅ Ｅ １５００ 方案累计沉降量差接近２ｍ。由于沉 降盘埋设是在水下抛石后进行，在 开始陆上推填前的沉降情况未能进 行有效分析对比。但从现场实际材 ｌ０００ ５ＯＯ 料用量统计上对比，采用水下排水 Ｏ 板的东侧堤上部结构施工材料损耗 系数约为９０％，而采用水下砂桩的 ３ＳＯ０ 护岸上部结构施工材料损耗系数约 为５８％，两者实际累计沉降量差异 并不如以上监测点体现的大，但总 体情况看，采用水下砂桩处理的沉 ３ｏｏ０ ２ＳＯＯ ￣，ｏｏｏ １ＳＯ０ １０Ｏ０ 降结果要比采用水下排水板的小， 显然砂桩具有明显的替换和增加 排水作用效果。 ＳＯＯ （２）从沉降曲线分析，护岸采 Ｏ 用水下砂桩在开始陆上施工后其沉 降过程基本分为两个阶段，沉降稳 图７：沉降监测效果统计曲线。 ５７ 定基本发生在堆载初期和施工一个月后 下砂桩占优。但结合工程上部结构综合 抛砖引玉，提供其它借鉴。 （上部加载较大）；堤体沉降稳定时间 考虑，在上部断面尺寸和堆载厚度基本 由于监测时间和监测条件的， 基本在两个半月到三个月，沉降稳定时 一致的情况下，水下排水板处理区域上 在完成砂垫层后到开始进行陆上抛填 间比较长。而水下排水板工艺其沉降过 部结构增加材料损耗比水下砂桩多约 的时间段没有进行监测，同时本项目只 程基本发生在施工期前半个月，堤体沉 ３０％。按照本工程施工费用，上部块石 监测了结构的沉降位移，对土体沉降和 降稳定基本出现在一个月到一个半月， 沉降稳定比较快。 综合单价为９５元／ｍ ，平均回填高度为 固结效果反映的数据不够充分，在有条 ４ｍ，水下排水板处理单位面积增加１１４ 件的情况下，建议进一步监测，以便全 元，相比之下，水下排水板工艺有一定的 面了解土层的固结机理。 由于在施工过程中采用了土工格栅 （３）从沉降稳定后期结果分析， 水下砂桩在沉降收敛后残余沉降量约 优势，但水下砂桩与水下排水板的费用 ２ｃｍ，稳定性比较理想。水下排水板工 差异仅为１６元／ｍ 。具体工程项目需根 和机织土工布，加筋作用明显，但也存 艺残余沉降量约为３０ｃｍ，工后沉降量 据上部结构情况及处理情况进行综合 在局部不均匀沉降和塌陷情况，在以后 比较大，应在施工过程充分考虑工后沉 分析决定采用何种工艺。 降量，避免断面尺度不足。 ５．结语 项目设计中建议增加砂垫层厚度或者 最好采用袋装砂被，以减少堤身的不均 匀沉降和塌陷发生。 ４．施工工艺、费用分析 ４。１工艺分析 本工程的对比分析是基于围堤上部 结构具有相似性，结构荷载差异不大的 水下砂桩、水下排水板目前基本采 情况进行的。总体上看，采用水下排水 用专业船机进行施工，施工过程移船定 板或水下砂桩对水下深层软弱土层进行 位原理一样，机械效能基本差异不大。 处理提高地基承载能力均可行，效果也 从处理效果看，砂桩具有加快排水 水下砂桩基本采用人工喂料，灌水振冲 比较明显。 密实，对施工效率有所影响。而水下排 水板由于成卷振动插入，水下切割排水 和置换挤密部分土体作用，而排水板主 板，其施丁动作效率相对比较高。但一 要是增加竖向排水通道，加快软土层 般情况下，水下排水板平面布置密度比 固结排水作用。两者作用效果不同，处 水下砂桩大，增加了移船定位频率，因 理完效果也不同，砂桩处理效果比较明 此两者相对效率基本差别不大。 ４．２费用分析 显，一般情况下建议采用砂桩处理效果 比较理想，但具体项目中，应根据工程 参考文献： 会．地基处理手册（第二版）［Ｍ］，北京：中 国建筑工业出版社．１９９９． 根据本工程现场施工条件和周边 结构、材料供应、施工费用等综合对比 ［１］地基处理手册（第二版）编写委员 材料供应情况，排水板、砂桩用填料砂 分析后进行选取。 均从外地运输进场，市场供应途径类 从本工程施工过程看，在排水板、 似。按照实际发生成本计算，砂桩直接 砂桩布置间距的选取和不同地厨情况的 ［２］ＪＴＪ２５０—９８《港口工程地基规范》［Ｓ］． 工程费约１８０元／ｉｎ ，排水板直接工程费 适用性还有进一步优化的可能，限于目 ［３］ＪＴＳ２０１—２０１１《水运工程施工通则》 约５０元／ｍ。。排水板施工费用明显比水 前条件还没有办法进行分析，希望可以 ［Ｓ］． ５８
