大连港二十五万吨级矿石专用码头55万m2非均匀回填地基处理工程

蒋庆(大连港集团有限公司)

郑天立(中交水运规划设计院)

柴世忠(中化岩土工程有限公司)

一、概述

大连港矿石专用码头基础处理工程，位于大连市金州区大孤山半岛的东南端，距离大窑湾港区约4公里。场地主要地貌单元为丘陵坡地，场区内最大标高80.0m，最低标高1.0m左右，地形起伏较大，当拟建矿石堆场爆破挖填分别达到17.35m、34.0m、40.0m的设计标高时，最大填土厚度超过30m。设计在经过基础处理方案充分论证和比选后，确定采用强夯方案对填方区的人工填土分层进行加固处理，设计选用的能级分别为8000kN.m、5000kN.m、3000kN.m和1500kN.m，总处理面积约为55万m2，其中8000kN.m能级强夯处理面积346968m2，5000kN.m能级强夯处理面积19699m2，3000kN.m能级强夯处理面积38504m2，1500kN.m能级强夯处理面积160463m2，在国内属于较大规模强夯基础处理工程。本工程基础处理方案设计由中交水运规划设计院负责，基础处理施工由中化岩土工程有限公司承担，试验及工程检测评价由大连理工大学振动与强度测试中心负责。

二、地质概况

拟建港区陆域绝对高程40m左右以下为板岩分布区，以上为石英岩，丘陵表面0.5-3.8m松散的残坡积碎石层、混合粉土或粉质粘土。

(1)强风化板岩控制厚度0.3-1.6m，原始层理清晰，黄褐色、黄色，多风化呈碎块或碎片状，呈土状较少。

(2)中风化板岩黄褐色、灰色，薄层状，层理发育，岩芯多呈碎块状或碎片状，控制厚度0.6-9.1m。

(3)微风化板岩浅灰褐色，薄层状结构较致密，质地坚硬，岩芯较完整，多呈柱状。

(4)石英岩灰白色、灰色，以中风化为主，块状，坚硬，性脆，节理裂隙发育，岩芯多呈角砾或块状，少量为短柱状，控制厚度0.5-6.4m。

场区采石区内板岩和石英岩岩层倾向SW、S或SE，倾角近于直立，节理和小断裂发育。钻孔中未发现较大的断裂破碎带。区内分布的碎块石、各类风化岩均可作为填料。堆场的回填区为浪蚀礁平台及水下岸坡上部，可直接回填。

场区整平后，填方区填土成分将以碎块石和风化岩为主：

碎石素填土，黄褐色，干，松散，主要由板岩及石英岩碎石组成，欠固结。地基承载力标准值f_k=120kPa。

三、强夯设计

1.8000kN.m能级强夯

第一遍夯击能量8000kN.m，夯击次数不少于14击，连续夯击，之后，用开山石回填夯坑。停夯标准为最后两击沉降量不大于10cm。第二遍夯击能量8000kN.m，夯击击数不小于14击，连续夯击，之后，用开山石回填夯坑。停夯标准为最后两击沉降量不大于10cm。第三遍夯击能量3000kN.m，夯击击数不小于8击，连续夯击，之后，用开山石回填夯坑。停夯标准为最后两击沉降量不大于5cm。

第一遍夯点的间距为10.0m，正方形布置，第二遍夯点在第一遍四个相邻主夯点的中间插点，间距亦为10.0m，正方形布置；第三遍夯点分别在第一、二遍相邻两个主夯点中间插点，间距5.0m。夯点整体呈正方形布置。

如果该强夯层为最表面一层，强夯完成后进行满夯，能量1500kN.m，每点3击，彼此搭接。

2.5000kN.m能级强夯

第一遍夯击能量5000kN.m，夯击次数不少于12击，连续夯击，之后，用开山石回填夯坑。停夯标准为最后两击沉降量不大于10cm。第二遍夯击能量5000kN.m，夯击击数不小于12击，连续夯击，之后，用开山石回填夯坑。停夯标准为最后两击沉降量不大于10cm。第三遍夯击能量5000kN.m，夯击击数不小于8击，连续夯击，之后，用开山石回填夯坑。停夯标准为最后两击沉降量不大于10cm。

第一遍夯点的间距为8.0m，正方形布置，第二遍夯点在第一遍四个相邻主夯点的中间插点，间距8.0m，正方形布置；第三遍夯点分别在第一、二遍相邻两个主夯点中间插点，间距4.0m。夯点整体呈正方形布置。

如果该强夯层为最表面一层，强夯完成后进行满夯，能量1500kN.m，每点3击，彼此搭接。

3.3000kN.m能级强夯

第一遍夯击能量3000kN.m，夯击次数不少于8击，连续夯击，之后用开山石回填夯坑。停夯标准为最后两击沉降量不大于5cm。第二遍夯击能量3000kN.m，夯击击数不小于8击，连续夯击，之后，用开山石回填夯坑。停夯标准为最后两击沉降量不大于5cm。第三遍夯击能量3000kN.m，夯击击数不小于8击，连续夯击，之后，用开山石回填夯坑。停夯标准为最后两击沉降量不大于5cm。

第一遍夯点的间距为6.0m，正方形布置，第二遍夯点在第一遍四个相邻主夯点的中间插点，间距6.0m，正方形布置；第三遍夯点分别在第一、二遍相邻两个主夯点中间插点，间距3.0m。夯点整体呈正方形布置。

如果该强夯层为最表面一层，强夯完成后进行满夯，能量1500kN.m，每点3击，彼此搭接。

夯后地基承载力标准值fk=250kPa。

四、区域划分及处理概况

1.区域划分

根据堆场平面布置，将大连二十五万吨级矿石专用码头工程陆域填方区分为T1、T2、T3三个区：

T1区当填土标高达到10m时采用8000kN.m能级处理，达到17.35m时分别采用3000kN.m和8000kN.m能级处理；

T2区当填土标高分别达到21.5m、28.5m、33.0m时，采用8000kN.m能级处理，达到40.0m时，分别采用3000kN.m、8000kN.m能级处理；

T3区当填土标高分别达到15.5m、22.5m、27.0m时，采用8000kN.m能级处理，达到34.0m时，分别采用3000kN.m、8000kN.m、5000kN.m能级处理；

2.处理概况

本工程强夯处理面积大，设计能级高，强夯分层多，施工场地狭小，施工难度大。为完成本工程施工，共投入7台能够进行8000kN.m能级强夯施工的专用设备，历时一年，克服土方和基础处理交叉作业的影响，圆满完成完成了全部工程施工，工程交验一次合格，目前，工程已投产运行，效果良好。

五、试验检测

1.试夯检测

为了验证强夯处理效果，强夯前，在21.5m标高进行了夯前测试，共布置4个DPT钻孔，测试结果如下表1所示。

强夯后，在本层布置4个钻孔进行超重型动力触探试验，共完成进尺41m，其中碎石填土层40.8m，强风化板岩0.2m，测试深度11m。试验结果如下表所示。

检测结果表明，强夯后，在检测深度范围内，承载力标准值f_k大于250kPa，变形模量E₀大于15Mpa，满足设计要求。

试验性施工阶段，在40m 标高层布置了3台静载荷试验。40m标高层的轨道梁部位，设计要求地基承载力标准值f_k=400kPa。根据此要求，8000kN.m能级强夯的夯点间距调整为7m×7m正方形中间插点，取消3000kN.m辅助加固夯点，满夯能级由1500kN.m调整为4000kN.m。其它区域未作调整，仍按原设计方案施工。试验实测记录如下表所示。

典型的P-S曲线如下图所示。

图1 1号试验点静力荷载试验实测载荷-沉降关系曲线

图2 2号试验点静力荷载试验实测载荷-沉降关系曲线

图3 3号试验点静力荷载试验实测载荷-沉降关系曲线

从图可以看出，p-s曲线基本上为近视直线，或缓变型关系，没有明显的拐点。3个试验点的最终沉降量分别为24.95mm、21.90mm和18.71mm,最终沉降值与承压板宽度的比值没有达到按照规范要求可以确定的承载力基本取值标准，说明地基的承载力特征值大于400kPa，设计确定的强夯施工参数是可行和可靠的，可以按此进行工程施工。

六、矿石堆场最终工程质量检验及结语

1.检测评价

矿石堆场最终检测是在40m标高层上进行的，共布置7台静载荷试验点，试验结果如表4。

典型p-s曲线如图4所示。

图4 静力载荷试验实测载荷-沉降关系曲线

从上表可以看出，2个试验点的最终沉降量比较大，分别达到了32.53mm和71.23mm，但从p-s曲线可以看出，在加载范围内，曲线并没有出现拐点，说明地基并未发生屈服破坏现象。其余各试验点的最终沉降量均比较小，均小于25mm，p-s曲线没有明显拐点，曲线近视为直线，说明地基承载力特征值大于400kPa，满足设计要求。

2.结语

经过试验性施工及质量检测，认为强夯基础处理方案可行，设计参数合理，强夯后地基土的物理力学指标满足设计要求。场地大面积强夯处理后，经过综合检测，矿石堆场、皮带机基础等全部分项工程质量满足设计要求，工程一次交验合格，达到预期效果。

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