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广东省惠州港一期通用码头(改造)配套项目8万m2淤泥质土地基高能级强夯置换处理工程

dcworld发表于2016-07-18 13:31  来源:中国强夯网 加入收藏  170次      

赵志杰  胡兵  谢崇华(中国化学工程第十三建设公司珠海公司)

水伟厚(上海申元岩土工程有限公司)

一、工程概况

广东省惠州港一期通用码头(改造)配套项目软基处理工程位于已建惠州港一期通用码头两侧,其东侧为配套工作船码头修改工程,包括5000吨集装箱堆场和工作船码头(以下简称5000吨码头区),西侧为一期码头改造工程,包括40000吨级码头,木片区堆场(以下简称木片区)。本期软基处理工程包括上述二处陆域及堆场软基处理。其中,5000吨码头区软基处理实际完成处理40817㎡;木片区软基处理实际完成面积41865㎡。

该工程由中国化学工程第十三建设公司大亚湾分公司施工,建设单位为惠州港业股份有限公司,设计单位为中交第四航务工程勘察设计院(5000吨码头区),中国航舶第九设计院(木片区)。

二、工程地质概况

拟建场地原始地貌为:北部为陆地,中间为东西向狭长的滨海水域,南面为一海岛,后经炸山填海填平了海沟,并先期建设了惠州港一期通用码头,现施工场地较为平坦,高程为1.74~5.02m。该区域地震基本烈度为Ⅵ度到Ⅶ度区的分界线附近,区域地质稳定性一般。其地质构造,据钻探揭露,按照岩土体成因及颗粒组成,岩土体类别从上至下分别为第四系人工堆积层(Qml)、第四系海相沉积层(Qm)、第四系残积层(Qel)与侏罗系基岩(J,)分述如下:

(1)第四系人工堆层(Qml)

块石(层序号1):浅灰、灰褐色以开山炸山的强风化和中等风化凝灰质砂岩和角砾岩块石为主,块石直径大者可达1.5m以上,钻进困难。夹碎石、砂砾及少量粘性土,堆积时间长达十年,已完成自重固始,呈稍密状,稍湿。在本场地该层最深处达23.80m,平均层厚13.94m。厚度有从北往南逐渐变大的趋势。

(2)第四系海相沉积层(Qm)

淤泥(层序号2):灰黑色,土质较均匀,局部夹粉细砂及贝壳碎片,饱和,流塑状。层厚不均匀,最薄处0.70m,最厚处为5.80m,平均层厚3.25m。

(3)第四系残积层(Qel)

粉质粘土(层序号3):灰黄色、浅灰色,含小量未风化角砾成分,原岩结构可辨。湿,可塑~硬塑状,湿。为凝灰质砂岩风化残积而成,其中砂含量约占20~30%。层厚不均匀,最薄处为0.70m,最厚处为8.20m,平均层厚4.25m。

(4)侏罗系基岩(J)

基岩类型为火山沉积岩, 岩性为凝类质砾岩和角砾岩,厚层状构造,钻探深度内揭露有强风化、中风化基岩。

强风化凝灰质砂岩(层序号4):灰绿、浅灰色,湿,岩芯呈半土状,裂隙发育,揭露厚度0.40—2.90m,层顶最高处标高为-8.68m,最低处标高-24.76m。

中等风化凝灰质砂岩(层序号5):青灰色、浅灰色,岩芯呈5~20㎝短柱状,岩质较硬,风化裂隙发育。层顶最高处标高为-2.50m,最低处标高24.4m,此层在个别孔岩性为棕红色角栎岩。

土层主要物理力学指标见表1,木片区距码头前沿约150m处工程地质典型剖面如图1。

表1.png

三、强夯试验

为了确定在不同土层情况下的大面积强夯参数,本工程在木片区和5000吨码头区分别进行了强夯试验,试验范围为28m×28m,现分述如下:

1.木片区

试验范围选在D2强夯区,第一遍点,能级3000KN.m,共25个;第二遍点,能级3000KN.m,共24个;第三遍为普夯,能级1000KN.m。其收锤标准为最后二击平均夯沉量小于50mm。根据夯击资料统计,单点夯击击数8~14击,平均10.4击,夯坑深度0.81m~2.24m,平均1.47m,夯击过程中,夯坑周围地面未发生明显隆起,夯击结束后进行了荷载板试验,结果表明,其地基承载力标准值大于设计值200kPa,且其最大沉降量仅2.4mm,变形模量很高,符合设计要求。

2.5000吨码头区

试验范围选在③区强夯区,先后选择了二区进行试夯,第一遍点,能级3000KN.m,共16个点;第二遍点,能级3000KN.m,共9个点;第三遍点,能级3000KN.m,共24个点。第四遍为普夯,能级1000KN.m;其收锤标准为最后二击平均夯沉量小于50mm,在进行第Ⅰ区试夯时,发现有4点(3G、5G、3E、4D四点),夯击次数多达20~29击,各夯点累积夯沉量达3.16~7.31m,夯击完成后,经荷载板试验检测,地基土承载力标准值仅180kPa,小于设计值200kPa,经设计单位和监理单位研究,认为局部地区的异常情况,可能缺乏代表性,决定别选一处—第Ⅱ区再按上述28m×28m范围,同样的夯点布置和能级要求进行试夯,根据夯点资料统计,单点夯击击数8~14击,平均9.8击,夯坑深度0.75m~2.31m,平均1.39m,夯击过程中,夯坑周围地面未发生明显隆起,经荷载板检测试验,其地基土承载力标准大于设计值200kPa,其最大沉降量1.6mm,符合设计要求。

经过上述二区三处强夯试验后,进一步确定了强夯设计参数,以指导大面积强夯施工。

四、施工工艺和施工概况

1.强夯施工技术要求

根据本工程二个码头区的不同情况,分述如下:

(1)木片区

1) D2强夯区:夯点布置与试夯区一致,强夯能级为3000KN.m,点夯二遍,每点夯击10击左右,且满足最后二击平均夯沉量小于50mm收锤,要求夯坑回填石料粒径不大于30㎝,含泥量小于10%,每遍点夯间隔3天以上,第三遍满夯,能级为1000KN.m,夯锤锤印相互搭接不小于1/4。

2)E区强夯置换区:夯点布置与D2区一致,强夯能级为6000KN.m,点夯二遍,要求锤底直径1.0~1.5m,收锤标准为最后二击的平均夯沉量小于50mm,要求夯坑回填石料粒径不大于50㎝,含泥量小于10%,每遍点夯间隔3天,第三遍满夯,能级为1000KN.m,夯锤锤印相互搭接不小于1/4。

3)全部场地施工完毕后,需用振动力为200~400KN的压路机,碾压不小于8遍,且压实度大于95%。

(2) 5000吨码头区:

1) ③区强夯区,夯点布置与试夯区一致,强夯能级为3000KN.m,。点夯三遍,每点夯击10击左右,且需满足最后二击平均夯沉量小于50mm的收锤标准,夯坑回填石料最大粒径要求不大于30㎝,含泥量小于5%,每遍点夯间隔时间7~10天,第四遍为满夯,夯击能为1000KN.m,夯锤锤印相互搭接不小于1/4。

2)全部场地施工完毕后,需用振动力大于250KN的压路机碾压不少于8遍,且压实度大于95%。

2.施工概况

本工程设计工程量大,地质情况复杂,工期紧,施工单位先后投入本工程强夯机9台(其中8台500KN,规格型号为W200A,1台为250KN,规格型号为Qu25),强夯锤8个(其中328KN异形锤1个,200KN锤7个)及振动压路机、推土机、挖掘机等重型机械。异形锤如图2所示。

图2 .png

图2 328kN异形锤

施工时,严格按上述施工工艺流程,在试夯的基础上,组织实施。由于木片区场地地形、地质情况复杂,E区、F区为淤泥及淤泥质土裸露,E区设计要求进行强夯置换,施工难度大,因此,在这里仅对这一部分(E区)的施工情况予以介绍。在这里所指强夯置换,是指用一定量的能级强夯,将所填符合设计要求的开山石料(粒径≤50㎝,含泥量<10%)强击入淤泥中,在淤泥中形成碎石柱。其施工步骤如下:

①E区回填:由于本区东侧D区已用人工定向炸破开山石回填十年,E区及以西F区则为淤泥及淤泥质土裸露,设计回填要求从东往西方向组织回填,尽量将E区的淤泥挤向E区以西的区域,填料要求以块石为主,尽可能多的在其上部形成较厚的块石层。设计回填地面高程为3.80m(淤泥面高程为0.00m左右)。

②E区强夯施工,设计亦要求采取由东往西方向逐排进行加固,以利于将层层淤泥挤向E区以西区域。

由于试夯区未选在本区,故本区强夯施只能探索进展。按照设计要求,强夯能级为6000KN.m,在进行第一点试夯击时,共夯8次(填料7次),累计夯击击数为44击,累计夯沉量为24.8m,夯坑周围有较严重的隆起,无淤泥挤击,该夯点已按设计要求的收锤标准收锤;对第二夯点,共夯19次(填料18次),累计夯击数76击,累计夯沉量61.1m,夯坑周围有很严重的地面隆起,并有大量淤泥挤击,该夯点还没有达到设计要求的收锤标准。根据这两点试夯的情况,经与监理、设计商议,设计同意了施工单位根据现场情况提出的修改方案,并得到业主的批准。经批准的修改方案为:将E区填土石面高程由原设计3.80m提高到5.8m(提高2m),并按3000KN.m能级,按原夯点布置先行夯击一遍,每夯点夯3~4击,不做收锤标准控制,其目的在于先在淤泥中形成一定深度的碎石柱体,然后再以设计能级6000KN.m进行强夯置换,这样,既达到了加固基础深度(实际检测,该深度达7。1~12m,详见第六节)的目的,又确保了施工中夯锤不至于沉入淤泥而丢锤,同时,也加快了施工进度。

施工中,按照上述修改方案,仍坚持由东向西方向逐排夯击,尽管提高了填土石面,实际夯击施工中,每夯击点的累计夯击数仍在30~40击,夯击过程中,对夯坑四周隆起的淤泥随时清理,随时回填料,回填料一般3~4次,有的甚至达6次,施工单位仍严格按照设计收锤标准进行控制,当一次无法达到收锤标准时,要拔锤、移锤,待夯坑回填石料后,再在原夯点进行夯击,……如此反复,直至达到收锤标准。

③在E区西侧边线外,再放三排夯点,并保证扩展的距离不少于8m,以确保E区范围内的加固效果。

④场地清理,将E区多余土石方(因修改设计提高填土石面高程)由东向西方向推于F区,使其场面高程仍为原设计高程3.80m。

⑤满夯:夯击能量为1000KN.m,每点夯击二次,夯锤锤印彼此搭接1/4。

⑥场地整平碾压:满夯工作结束后,对场地粗平,并用≥250KN振动压路机碾压不少于8遍,使其压实度大于95%,且场地整平至设计标高3.75m。

 

五、检测内容和检测方法

木片区和5000吨码头区强夯工作完成后,分别对两场区进行了平整、碾压密实后,施工单位对场地标高进行了测量,并对平整度进行检测合格后,交由监理复核,并由业主委托具有相关资质的检测单位进行压实度检测和地基承载力检测,同时对木片区E区强夯置换深度进行了置换的检测,现分述如下:

(1)压实度检测:

采用灌砂法进行检测,在5000吨码头区布点22个,在木片区布点12个。

(2)地基土平板载荷试验

在5000吨码头区布点4个,在木片区布点2个。浅层地基土平板载荷试验,平板尺寸1.5m×1.5m方形钢板。

(3)强夯置换加固深度检测:为了检查强夯影响深度内土层的组成和分布,查明强夯置换有效加固深度,对木片区E区(强夯置换区)、F区(填土石区)进行了检测,共钻孔9孔,钻探总进尺221.9m,作标准贯入试验35次。

 

六、检测结果与综合分析

(1)压实度检测结果,所测34点压实度均大于设计值95%,平均值达到97%,完全满足设计要求。所测34点压实度详见表2。

表2.png

 (2)地基土荷载板检测结果:所测6点,其地基荷载板试验标准值均大于设计值200kPa,其最大试验荷载下的相应沉降量为0.82~7.43mm,且试验沉降稳定,详见表3。木片区的P—s曲线见图3,码头区的P-S曲线见图4和图5。

表3.png

图34.png

图5.png

(3) 强夯置换深度加固检测:检测采取钻探取样的办法,共钻9孔,其地层岩性统计值见表4,地层岩性特征描述见试夯点钻孔柱状图,如图6。

表4.png

从检测数据看,强夯置换区(E区)场地内人工填石深度除检测点F-5外,其余均在7.10~12.0m,其中F区点和B-37为强夯置换场地外的周边点,其人工填石层深度分别为7.1m和8.2m,置换效果很好。

七、结语

(1)本工程采用6000kNm高能级强夯置换成功处理了具有淤泥软弱下卧层的回填地基,为强夯法处理沿海地区具有第四系海相沉积层的软弱地基进行了有益的探索,开拓了强夯法的处理范围。

(2)压实度检测结果表明所测34点压实度均大于设计值95%,平均值达到97%,完全满足设计要求。

(3)荷载板试验检测表明其地基荷载板试验标准值均大于设计值200kPa,其最大试验荷载下的相应沉降量为0.82~7.43mm,且试验沉降稳定。

(4)从检测数据看,强夯置换区(E)场地内人工填石深度除检测点F-5外,其余均在7.10~12.0m,其中F区点和B-37为强夯置换场地外的周边点,其人工填石层深度分别为7.1m8.2m,置换效果很好。

惠州港一期通用码头(改造)配套项目软基处理工程,其场地经过强夯处理后,通过实地检测表明,其地基土承载能力大大提高,可以满足设计要求,尤其是对木片区强夯置换区(E区)的强夯施工,积累了在淤泥质土上,直接回填开山石料,进行高能级强夯(6000kN.m~8000kN.m)置换的经验,为改进设计和施工提供了宝贵的资料,目前正在其相邻场地进行的Ⅱ期软基处理工程,便是E区强夯置换施工的延续,其工程设计、施工都将有新的突破,期待Ⅱ期工程的顺利实施。 


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