碼頭工程水下振沖碎石樁復(fù)合地基施工方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種碼頭工程水下振沖碎石樁復(fù)合地基施工方法，其包括以下步驟：(1)確定復(fù)合地基施工的范圍；(2)確定實(shí)際施工過(guò)程中，水下振沖碎石樁的平均樁徑及其面積置換率，并按照所確定參數(shù)施工；(3)根據(jù)設(shè)計(jì)狀況下的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值以及檢測(cè)狀況下的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，確定復(fù)合地基承載力在滿(mǎn)足要求的情況下施工；(4)確定復(fù)合地基的沉降值是否滿(mǎn)足要求，并在滿(mǎn)足要求的情況下施工。本發(fā)明使振沖碎石樁復(fù)合地基滿(mǎn)足重力式碼頭地基極限承載力、整體穩(wěn)定、允許偏差及沉降要求，使復(fù)合地基的各項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求和規(guī)范規(guī)定，為振沖樁處理海域軟基的設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)等方法創(chuàng)建了范例，開(kāi)拓了新的領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】碼頭工程水下振沖碎石粧復(fù)合地基施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及漁港碼頭工程技術(shù)，特別是涉及一種碼頭工程水下振沖碎石樁復(fù)合地基施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)環(huán)渤海、黃海、東海及南海漫長(zhǎng)的臨海地帶修建了眾多的港口碼頭，帶動(dòng)了沿海大、中、小港口城市社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，構(gòu)成了我國(guó)對(duì)外開(kāi)放的重要窗口。在我國(guó)沿海、內(nèi)陸大江大河、湖泊分布著1838個(gè)漁港，其中沿海漁港有1483個(gè)，內(nèi)陸漁港有355個(gè)，這些漁港碼頭的工程地質(zhì)情況有海岸沉積、淺海沉積、湖泊沉積、河灘沉積和殘積所形成的松、軟土層，這些土多屬含水量高、孔隙率大、呈軟塑與流塑態(tài)的泥炭、淤泥、淤泥質(zhì)土和極松散的粉砂類(lèi)土，其強(qiáng)度低，穩(wěn)定性差，壓縮性高、沉降量大、抗震性能極弱。在其上修建港口重力式碼頭往往多采用大開(kāi)挖換填石料的地基處理方法，既耗資巨大又費(fèi)工費(fèi)時(shí)。為此，很有必要對(duì)港口重力式碼頭工程軟基處理進(jìn)行研究，創(chuàng)建更經(jīng)濟(jì)、合理、有效的加固處理海域軟土地基的技術(shù)與措施，對(duì)拓展我國(guó)港口工程建設(shè)技術(shù)具有重要和現(xiàn)實(shí)的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種碼頭工程水下振沖碎石樁復(fù)合地基施工方法，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、合理、有效的加固處理海域軟土地基，以便修建港口重力式碼頭。
[0005]( 二 )技術(shù)方案
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種碼頭工程水下振沖碎石樁復(fù)合地基施工方法，其包括以下步驟:
[0007](I):確定復(fù)合地基施工的范圍；
[0008](2):確定實(shí)際施工過(guò)程中，水下振沖碎石樁的平均樁徑及其面積置換率，并按照所確定參數(shù)施工；
[0009](3):根據(jù)設(shè)計(jì)狀況下的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值以及檢測(cè)狀況下的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，確定復(fù)合地基承載力在滿(mǎn)足要求的情況下施工；
[0010](4):確定復(fù)合地基的沉降值是否滿(mǎn)足要求，并在滿(mǎn)足要求的情況下施工。
[0011]優(yōu)選地，所述步驟(I)具體包括:
[0012]首先，在碼頭基礎(chǔ)厚度拋石基床以下軟弱地基劃定復(fù)合地基的處理范圍；
[0013]然后，根據(jù)劃定的復(fù)合地基處理范圍，設(shè)定水下振沖碎石樁的樁距、布樁形式、樁徑及樁長(zhǎng)；
[0014]最后，根據(jù)設(shè)定的樁徑、樁距來(lái)確定復(fù)合地基在不同土層中碎石樁的面積置換率，所述土層包括作為持力層的粉細(xì)砂層和作為下臥層的粉質(zhì)粘土層，面積置換率m的計(jì)算公式為:m = d2/d/，其中，d為碎石樁的直徑，de為等效影響圓的直徑。
[0015]優(yōu)選地，所述步驟⑵具體包括:[0016]測(cè)定復(fù)合地基不同砂土層中碎石樁樁徑值、以及面積置換率，將其與步驟(1)中的預(yù)先設(shè)定值相比較，在滿(mǎn)足施工標(biāo)準(zhǔn)的情況下進(jìn)行施工。
[0017]優(yōu)選地，所述步驟⑶具體包括:
[0018]首先，設(shè)計(jì)狀況下的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，單位Kpa，為:
[0019]fspk = [l+m(n-l) ] fsk (I)
[0020]式中:fspk —復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值;m —面積置換率；n—粧土應(yīng)力比；fsk—加固后的樁間土承載力標(biāo)準(zhǔn)值，單位Kpa ；
[0021]利用式(I)分別計(jì)算復(fù)合地基不同砂土層的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值；
[0022]其次，檢測(cè)狀況下的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，單位Kpa，為:
[0023]fspk = mfpk+(1-m) fsk (2)
[0024]式中:fspk—復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值,單位Kpa ;fpk—碎石樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值,單位Kpa ；fsk一粧間土承載力標(biāo)準(zhǔn)值，單位Kpa ；m一面積置換率；
[0025]利用式(2)分別計(jì)算復(fù)合地基不同砂土層的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值；
[0026]判斷粉質(zhì)粘土層復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值大于粉細(xì)砂層底面最大應(yīng)力的情況下進(jìn)行施工。
[0027]優(yōu)選地，復(fù)合地基承載力應(yīng)滿(mǎn)足下式要求:
[0028]Pd ^ fspk/rc
[0029]式中:Pd—基礎(chǔ)底面處豎向應(yīng)力設(shè)計(jì)值(Kpa)；
[0030]fspk—復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值；
[0031]rc一分項(xiàng)系數(shù),當(dāng)fspk由載荷試驗(yàn)確定時(shí)rc取1.0 ;
[0032]該判斷標(biāo)準(zhǔn)的作用是確保復(fù)合地基承載力大于基礎(chǔ)底面處豎向應(yīng)力，保證復(fù)合地基承載力滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求；
[0033]不同土層的fspk均需滿(mǎn)足上式要求。
[0034]優(yōu)選地，所述碎石樁的布樁形式為等邊三角形、正方形或矩形。
[0035](三)有益效果
[0036]上述技術(shù)方案所提供的碼頭工程水下振沖碎石樁復(fù)合地基施工方法，使振沖碎石樁復(fù)合地基滿(mǎn)足重力式碼頭地基極限承載力、整體穩(wěn)定、允許偏差及沉降要求，使復(fù)合地基的各項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求和規(guī)范規(guī)定，為振沖樁處理海域軟基的設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)等方法創(chuàng)建了范例，開(kāi)拓了新的領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0038]本實(shí)施例以振沖樁復(fù)合地基技術(shù)在山東石島中心漁港碼頭工程軟弱地基處理中的應(yīng)用為例進(jìn)行描述，提出振沖樁處理軟基的適用條件、施工工藝及振沖樁主要設(shè)計(jì)參數(shù)(留振時(shí)間、振密電流、充盈系數(shù)等)；樁體質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法、樁體及樁間土層承載力檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法、復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)，使振沖碎石樁復(fù)合地基滿(mǎn)足重力式碼頭地基極限承載力、整體穩(wěn)定、允許偏差及沉降要求，實(shí)現(xiàn)振沖樁處理我國(guó)重力式碼頭工程軟弱地基零的突破，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。[0039]本實(shí)施例所采用的技術(shù)路線如下:
[0040]通過(guò)試驗(yàn)對(duì)樁體采用重型動(dòng)力觸探，進(jìn)行樁體密實(shí)度檢測(cè)，分析計(jì)算確定樁體承載力。
[0041]對(duì)樁間土采用標(biāo)準(zhǔn)貫入、十字板剪切進(jìn)行原位試驗(yàn)，并結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)，確定樁間土承載力。
[0042]首先分析計(jì)算確定滿(mǎn)足復(fù)合地基承載力要求的設(shè)計(jì)及施工參數(shù)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)段施工，在施工過(guò)程中隨時(shí)采用動(dòng)力觸探對(duì)樁體進(jìn)行檢測(cè)，采用十字板進(jìn)行原位剪切試驗(yàn)，分析樁間土承載力，隨時(shí)進(jìn)行碎石樁復(fù)合地基承載力計(jì)算及分析，適時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)與施工相關(guān)參數(shù)，使經(jīng)加固處理的地基都滿(mǎn)足設(shè)計(jì)承載力要求。
[0043]選取FG段漁業(yè)碼頭總體工程的一個(gè)自然段(長(zhǎng)19.8米)，做為工程試驗(yàn)段，結(jié)合工程自下而上逐級(jí)施工的工序，進(jìn)行原型載荷試驗(yàn)，同時(shí)觀測(cè)沉降與位移。最終確定工程加固方案和施工載荷的施工順序和要求，指導(dǎo)全部工程段的實(shí)施。
[0044]本實(shí)施例工程概況描述如下:
[0045]1、項(xiàng)目地理位置及承建單位
[0046]擬建山東省石島中心漁港位于山東半島東南端榮成市石島灣內(nèi)，地理坐標(biāo)北緯36° 53'、東經(jīng) 122° 25'。
[0047]2、項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容及規(guī)模
[0048]漁業(yè)碼頭231米，綜合碼頭234米，漁業(yè)碼頭162米與綜合碼頭234米軟弱地基采用振沖碎石樁施工法進(jìn)行處理，形成復(fù)合地基。
[0049]3、碼頭結(jié)構(gòu)與尺度
[0050]碼頭采用帶卸荷板的重力式混凝土方塊結(jié)構(gòu)，軟基處理采用水下振沖碎石樁復(fù)合地基。碼頭面前沿高程+4.0m，港池底標(biāo)高一 6.0m。墻身為帶卸荷板的預(yù)制砼實(shí)心方塊，墻后為10?100 kg拋石棱體，墻底寬4.0m，墻身寬3.3m,由于淤泥較厚，為減少拋石基床工程量及考慮未來(lái)兼靠大型船舶，基床頂高程為-6.0m。碼頭泊位采用順岸式布置，漁業(yè)碼頭前方作業(yè)寬度為30m。
[0051]工藝荷載
[0052]1、堆貨荷載:堆貨荷載標(biāo)準(zhǔn)值q = 20Kpa。
[0053]2、汽車(chē)荷載:10T汽車(chē)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為100ΚΝ。
[0054]3、波浪作用
[0055](I)設(shè)計(jì)波浪要素:設(shè)計(jì)波浪重現(xiàn)期取50年一遇，極端高水位，Hl%= 2.0, Η5%=1.66, H13% = 1.36m, T = 10.0s, L = 98.0m ;設(shè)計(jì)高水位 Hl% = 1.96m, H5% = 1.61m,H13%= 1.30m, T = 10.0s, L = 98.0m。
[0056](2)波浪力:E向浪經(jīng)繞射后波向線與碼頭軸線夾角較小，為順浪，根據(jù)大連理工大學(xué)所做波浪分析計(jì)算報(bào)告中的建議折減系數(shù)及海港工程設(shè)計(jì)手冊(cè)中有關(guān)斜向波作用的折減公式，按立波作用計(jì)算時(shí)，取折減系數(shù)為0.7。順浪波高折減后按立波作用計(jì)算，作用效應(yīng)為:
[0057]極端高水位，波吸力110.7KN/m，
[0058]設(shè)計(jì)高水位，波吸力97.16KN/m ；
[0059]4、船舶荷載[0060](I)設(shè)計(jì)代表船:1600Hp遠(yuǎn)洋魷釣船(漁船長(zhǎng)度74.31m，船寬11.3米，艉吃水4.2米)。
[0061](2)系纜力:系纜力取N = 170KN。則系纜力橫向分力Nx = 82.1KN，系纜力豎向分力 Nz = 44.0KN0
[0062]碼頭穩(wěn)定性驗(yàn)算
[0063]碼頭抗滑、抗傾穩(wěn)定性控制情況結(jié)果見(jiàn)表一
[0064]表一
[0065]
【權(quán)利要求】
1.一種碼頭工程水下振沖碎石樁復(fù)合地基施工方法，其特征在于，包括以下步驟: (1):確定復(fù)合地基施工的范圍； (2):確定實(shí)際施工過(guò)程中，水下振沖碎石樁的平均樁徑及其面積置換率，并按照所確定參數(shù)施工； (3):根據(jù)設(shè)計(jì)狀況下的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值以及檢測(cè)狀況下的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，確定復(fù)合地基承載力在滿(mǎn)足要求的情況下施工； (4):確定復(fù)合地基的沉降值是否滿(mǎn)足要求，并在滿(mǎn)足要求的情況下施工。
2.如權(quán)利要求1所述的碼頭工程水下振沖碎石樁復(fù)合地基施工方法，其特征在于，所述步驟(1)具體包括: 首先，在碼頭基礎(chǔ)厚度拋石基床以下軟弱地基劃定復(fù)合地基的處理范圍； 然后，根據(jù)劃定的復(fù)合地基處理范圍，設(shè)定水下振沖碎石樁的樁距、布樁形式、樁徑及樁長(zhǎng)； 最后，根據(jù)設(shè)定的樁徑、樁距來(lái)確定復(fù)合地基在不同土層中碎石樁的面積置換率，所述土層包括作為持力層的粉細(xì)砂層和作為下臥層的粉質(zhì)粘土層，面積置換率m的計(jì)算公式為:m = d2/d/，其中，d為碎石樁的直徑，de為等效影響圓的直徑。
3.如權(quán)利要求2所述的碼頭工程水下振沖碎石樁復(fù)合地基施工方法，其特征在于，所述步驟(2)具體包括: 測(cè)定復(fù)合地基不同砂土層中碎石樁樁徑值、以及面積置換率，將其與步驟(1)中的預(yù)先設(shè)定值相比較，在滿(mǎn)足施工標(biāo)準(zhǔn)的情況下進(jìn)行施工。
4.如權(quán)利要求3所述的碼頭工程水下振沖碎石樁復(fù)合地基施工方法，其特征在于，所述步驟(3)具體包括: 首先，設(shè)計(jì)狀況下的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，單位Kpa，為: fspk = [l+m(n-l) ] fsk (I) 式中:fspk —復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值;m —面積置換率；n—樁土應(yīng)力比；fsk—加固后的樁間土承載力標(biāo)準(zhǔn)值，單位Kpa ； 利用式(I)分別計(jì)算復(fù)合地基不同砂土層的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值； 其次，檢測(cè)狀況下的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，單位Kpa，為: fspk = mfpk+(1-m)fsk (2) 式中:fspk—復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值,單位Kpa ；fpk一碎石樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值,單位Kpa ；fsk一粧間土承載力標(biāo)準(zhǔn)值，單位Kpa ；m一面積置換率； 利用式(2)分別計(jì)算復(fù)合地基不同砂土層的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值； 判斷粉質(zhì)粘土層復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值大于粉細(xì)砂層底面最大應(yīng)力的情況下進(jìn)行施工。
5.如權(quán)利要求4所述的碼頭工程水下振沖碎石樁復(fù)合地基施工方法，其特征在于， 復(fù)合地基承載力應(yīng)滿(mǎn)足下式要求:
Pd ^ fspk/rc 式中:Pd—基礎(chǔ)底面處豎向應(yīng)力設(shè)計(jì)值(Kpa)； fspk—復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值； rc一分項(xiàng)系數(shù),當(dāng)fspk由載荷試驗(yàn)確定時(shí)rc取1.0 ;該判斷標(biāo)準(zhǔn)的作用是確保復(fù)合地基承載力大于基礎(chǔ)底面處豎向應(yīng)力，保證復(fù)合地基承載力滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求； 不同土層的fspk均需滿(mǎn)足上式要求。
6.如權(quán)利要求2所述的碼頭工程水下振沖碎石樁復(fù)合地基施工方法，其特征在于，所述碎石樁的布樁形 式為等邊三角形、正方形或矩形。
【文檔編號(hào)】E02D3/08GK104005399SQ201410174910
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】孫龍, 何廣訥, 王洪有, 劉年飛, 王新鳴, 逄向玲, 原曉軍, 呂鳳云, 劉淑娟, 陳國(guó)強(qiáng), 陳自榮, 孫國(guó)維, 王大為, 侯子順, 李?lèi)偡? 申請(qǐng)人:中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)工程研究所, 大連經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)金波土木工程有限公司