| zgjy1992 | 2012-07-03 12:43 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
大亚湾石化区陆域形成及地基处理一期工程1 工程概况 广东省惠州市大亚湾石化区规划为世界级规模的高水平、高档次、现代化的石油化学工业区，用地面积27.8km2，其中填海部分约6.56km2。规划填海区西起大亚湾开发区南边灶，东至螺子角一带，平均长约6.6km，北侧为海岸线，南侧向海内延伸约1km，分为约19个地块，每个地块面积约30~50万m2。石化区分三期建设，一期主要为中海壳牌石化、华德石化等项目，目前已投产。 石化区北侧为丘陵，丘陵平整时产生大量的土石方规划用于填海。一期填海地块有两块，合计面积约66万m2，约为规划总填海形成陆域面积的10%，其填筑及地基处理方法对以后的陆域形成及地基处理有着重要的指导意义。 2 工程水文地质条件 填海区域位于港湾内，水域宽阔，水深自北向南逐渐增加，南部水深达12~13m。海域地貌为水下斜坡和浅滩，坡度平缓，西北高、东南低。拟填筑场地自上而下的主要土层为第四系全新统近期海相沉积层淤泥、淤泥质土（砂），第四系全新统晚期海陆交互相沉积层粘土，第四系全新统早期洪积层粉土及卵石层、粉质粘土、砂砾土等，以下为风化砂砾岩。淤泥及淤泥质土厚度从北向南逐渐增厚，淤泥厚约0~7.1m，淤泥质土厚约1.1~4.1m，其中一期填海场地内淤泥类软土（包括淤泥、淤泥质土、淤泥质粉细砂等）层厚0~2.50m，水深0~5m。 本区属于不正规半日潮混合型，每月有8~10天为日潮，20~22天为半日潮。年平均海面1.17m，平均高潮位1.67m，平均低潮位0.64m。波浪以涌浪为主。 填海区域地震基本烈度为6度。 3 陆域形成总体方案及技术要求 填海工程由三部分组成：永久海堤、临时海堤及场地（见图1）。永久海堤以后将修建为滨海大道，采用直立平台与防波堤抛石斜坡体相结合的断面型式（见图2）。临时海堤作为划分地块的内隔堤，也是陆域形成期间的施工便道，以后将作为石化区道路路基。因场地的用途暂不明确，暂不能提出地基处理设计指标，故施工按地基承载力特征值140kPa（广东地区大多数填海工程中采用的指标）、压实度95%、工后沉降不大于15cm控制。  图1 陆域形成一期及试夯区位置示意图临时海堤的结构型式须与场地填筑及地基处理方案相结合考虑。如果场地采用排水预压固结等工法，隔堤最好为不透水堤以便于地基处理。本工程场地采用了强夯及分层碾压地基处理方案，故设计的临时海堤采用透水堤，通过抛石挤淤而成，宽度一般15~30m。临时海堤填料基本为块石、碎石、砾石，因无需防渗处理，故工程造价、工期、施工便利性等都较不透水堤有一定的优势。根据大量的填海工程经验，这种规模、地质条件及使用条件下的临时海堤通过抛石挤淤形成后，在施工车辆、潮汐等外力作用下，经过不断的修补，沉降将慢慢趋于稳定，无需再进行地基处理，最终能够满足作为道路路基的各项技术要求。  图2 永久性海堤设计断面图 4 场地地基处理方案 临时海堤透水性很好，堤内外同时潮汐，水位没有高差。设计对离岸较近、海水较浅、淤泥较薄的场地采用干填，趁退潮时分块分层填筑，填筑后及时碾压，在涨潮前填筑碾压至高潮位以上0.3~0.5m。之后再分层填筑到设计标高4.5m。每层采用12T~15T振动压路机碾压2~4遍。该方法填筑面积约15万m2，经检验证实效果良好，达到了技术控制指标。 不能干填的区域设计采用强夯处理。主要有两个因素影响着强夯可行性：①填料性状：如果填料为细粒土，颗粒细、粘粒成份多，水下填筑形成饱和土后，强夯时孔隙水压力消散慢，强夯不一定能取得较好的效果。②下伏淤泥的厚度：显然，如果挤淤效果不好，残留的淤泥层较厚，上覆土较薄，不仅影响强夯效果，工后沉降也将较大。本工程填海材料均来自石化区北侧丘陵，主要成份为残积粉质粘土及全、强风化岩，有少量中风化基岩。粉质粘土由侏罗系沉火山砂砾岩风化残积而成，原岩结构已破坏，含少量石英砾砂，稍湿，可塑-硬塑状；基岩为侏罗系沉火山砂砾岩，铁泥质胶结，层状构造，岩质较硬。砂砾和角砾成分为石英，大小混杂，一般为2-15cm，被火山灰和铁泥质胶结。采集土样做颗粒分析，结果见表1。按《岩土工程勘察规范》，该土样定名为角砾。样品含水率仅2.5%~4.9%。分析认为土源很好，适合水下填筑后强夯。 表1 土样颗粒分析成果表
5 试夯及效果分析 在场地选择了两个试夯区，A区位于场地西北角，B区位于东南角（见图1），面积均为30m×30m，淤泥等软土层及填筑层在A区较浅，B区较深。试夯设计参数见表2，收锤标准为最后两击平均夯沉量不大于50mm。夯点平面布置见图3，夯点间距4m×4m。点夯分两遍，每遍工期2天，满夯工期1天，从图5中可看出每遍夯击工期及间隔时间。满夯1遍，夯击能为1000kN·m，夯点搭接1/3锤印，每点2击。两个试夯区分别埋设了2根测斜管、2组孔隙水压力计及2组分层沉降标，在夯击过程中进行实时监测。试夯2周后进行了标准贯入、重型动力触探、取土样土工试验、静载荷等试验。各项测试平面位置如图3所示，两区相同。2004年9月初开始进行试夯及测试工作，10月初完成。  图3 夯点及测试点平面位置示意图 表2 点夯技术参数表
地表夯沉量如图4所示。总夯沉量约为0.5m，与预估值基本一致。B区尽管夯击能量大，但夯沉量并不比A区大。可能和以下两个因素有关：①B区填料颗粒较大，扰动后水不浑浊，说明粘粒成份较少；②填筑时间相对较早，至试夯时已有三个月，在海水潮汐作用下已经产生了一定量的压缩沉降，相对密实一些。大面积强夯时单击能量3000kN.m的夯沉量一般大于0.6m。B区由于第一遍夯击能较大，沉降较大，使第二遍夯沉量相对较小。 采用水准仪测量A、B区C1孔分层沉降量如图5所示。从图中可以看出：①深度越浅，下沉量越大；②强夯加固有效深度超过了7m；③深部的下沉主要由第一遍点夯完成，浅部的下沉由两遍点夯及满夯完成，说明强夯参数较为合理，但B区夯点间隔仍可适当加大；④下沉量由夯击直接压缩引起，孔隙水压力消散没有引起后期沉降。C2孔数据与C1孔相近，数据及图形略。 [attachment=240569] 图4 地表夯沉量图  图5 分层沉降示意图 采用孔隙水压力计测量A、B区S1孔孔隙水压力如图6所示。从图中可以看出：①孔隙水压力随深度增加而减小，9m深度几乎为零（可能和B区约10m以下存在0.5~1.8m厚圆砾~卵石层有关）；②两遍点夯引起的孔隙水压力基本相等，但第一遍消散时间为6~7天，第二遍4~5天，第二遍点夯后的压力消散较第一遍快；③满夯引起的超孔隙水压力值很小，而且消散很快。综合确定取每遍夯击的时间时隔为7天。从监测过程看，孔隙水压力起初随着击数而增加，最初几击增长很快，但随着土层的不断夯实，增加的幅度越来越小。以此作为确定每点最佳夯击击数的一个依据，综合确定每夯点一般6~9击。S2孔数据与S1孔相近，数据及图形略。B区夯击时9m处孔隙水压力未有明显变化，推测与该卵石层有关。 采用测斜仪测量A、B区X1孔水平位移量如图7所示，图中深度以起夯面算起。从图中可以看出：①土体侧向变形量随着单位面积夯击能量的增加而增加，随着深度的增加而减少（由于测斜管长度仅9m，故没有测量到9m以下数据）；②侧向变形主要发生在夯击施工过程中，少量发生在每遍间隔时间内。满夯后数天内侧向变形基本没有增加。这可能是孔隙水压力的消散所致。与另一组数据比较，A区X2孔最大值小于X1孔10mm，B区X2孔最大值大于X1孔6mm（数据及图形略），说明在离夯区边线一定范围内，土体侧向变形量并没有随着距离的增加而减少。  图6 孔隙水压力图  图7 侧向位移图对A、B两区各2个孔共取55个试样进行了土工试验，部分成果如表3所示。17%试样为角砾或砾砂，70%为粉土，13%为粉质粘土，与土源试样相比，说明了在强夯作用下，土颗粒被夯击得更加细小。钻孔没有发现淤泥，说明试夯区面积小，挤淤效果好。采用核子湿密度仪进行了数十组压实度检测，压实度一般97%~103%。重型动力触探(N63.5)孔深9.6~9.8m，A区3个孔，修正后击数4~20击，平均7.7m；B区3个孔，修正后击数5~29击，平均12.8击，按工程地质手册（第三版），综合判断A、B区地基承载力特征值分别达到165、195kPa以上。标准贯入孔3个，深度11~11.4m，未修正击数为16~34击，平均23.2击；B区标贯孔3个，标贯深度14.2~15.8m，未修正击数为13~44击，平均26击，综合判断A、B区地基承载力特征值分别达到160、190kPa以上。静荷载试验A、B区各1个点，荷载板尺寸1m×1m，位于地表下0.3m处，因最大检验荷载仅为280kPa，故得到地基承载力特征值仅140kPa。按当地经验分析p~s变形曲线，地基承载力特征值应大于140kPa。 表3 土工试验成果表
A、B区填筑层总厚度分别约为7m、9m，单位平均夯击能分别约为750~1000、1310~1690kN·m /m2。试夯前A区8m以上、B区10m以上标贯击数约为5~10击，夯击后标贯击数明显增加。以下为圆砾~卵石层，击数未有明显增加，据此可判断A、B区有效加固深度约为8m、10m。按公式H=α  估算有效加固深度，h·T为单击夯击能量，分别取2000、3000kN·m，可得折减系数α=0.57、0.58，与《强夯地基技术规程》(YSJ 209-92)推荐值相符。6 大面积施工及效果检验 场地按如下步骤施工：填海→场地平整→第一遍点夯→推平→第二遍点夯→推平→面夯→找平→使用12T以上振动碾碾压3~5遍。 淤泥处理方法是本工程的关键。为获得较好的挤淤效果，填筑时始终保持“龙抬头”，即在填筑区前沿10~15m范围填土面高于设计填筑面2m左右，在填土的压力下淤泥将被挤得更彻底一些。填筑方向从北向南、东方向推进，填筑面积约2/3时，开始有淤泥隆出水面，采用长臂挖机不断清淤。最终将大量淤泥挤到了临时海堤边，形成了长条淤泥带。该淤泥带形成了海堤的防渗层，按规划以后将作为绿化用地。填筑时始终采用齐头并进式填筑锋面并及时清淤，没有形成淤泥包。 施工后进行了质量检验。钻孔表明挤淤效果良好，残留淤泥厚度0~0.8m，且在填土压力及强夯作用下物理力学指标有了很大的改善。动力触探、标贯、静载荷板试验、压实度检测等试验结果与试夯时大体相同。 7 结束语 本工程预可行性研究报告、方案设计阶段地基处理均采用了插排水板堆载预压处理方案，预计工期11个月，概算工程直接费约120元/m2。通过对填料性状、工程地质、使用要求等条件分析，技术人员因地制宜采取了强夯法，包括试夯、强夯、检验等所有工序在内的总工期仅6个月，概算工程直接费约94元/m2（实际造价约78元/m2），工期及经济效益显著，且为后期的陆域形成提供了宝贵经验。 参考文献(References)： [1] 国家标准.建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002).北京：中国建筑工业出版社，2002 [2] 国家标准.岩土工程勘察规范(GB 50021-2001).北京：中国建筑工业出版社，2001 [3] 行业标准.建筑地基处理技术规范(JGJ 79-2002).北京：中国建筑工业出版社，2002 [4] 行业标准.强夯地基技术规程(YSJ 209-92).北京：中国计划出版社，1993 [5] 地基处理手册（第二版）编写委员会，地基处理手册（第二版）.北京：中国建筑工业出版社，2003 [6] 工程地质手册（第三版）编写委员会，工程地质手册（第三版）.北京：中国建筑工业出版社，1992 |
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