乐清湾勘察项目设计方案

1 乐清湾勘察 项目设计方案 对招标项目建设 必要性 的理解 国家交通运输部 将乐清湾港区、大小门岛港区、状元岙港区共同打造为温州港的三个大型核心枢纽港区，并将乐清湾港区确定为近期重点开发的深水港区之一。并将乐清湾定位：充分发挥温州港在外贸货物、中长距离的能源、原材料等大宗散货运输中的枢纽作用，发展临港工业，拓展物流功能，逐步建设成为规模化、集约化的综合性港区。 对本项目的建设 必要性 有以下几点理解 ： 大力发展海洋经济，加快建设“港航强省”的需要 。 拉动内需，加快浙江基础设施建设的需 要 。 促进温州经济社会发展，完善温台沿海产业带的需要 。 适应温州港散杂货和集装箱快速发展的需要 。 完善投资环境，节约能源，加快温州外向型经济发展的需要 。 开发和促进乐清湾港区整体开发建设、增加就业的需要 。 对招标项目地理位置的理解 乐清湾港区位于瓯江口以北，海上北距宁波 194上海港 301 天津港 860 距温州龙湾港 39 州港 203 湾基隆港179 港 564 加坡 1910 清湾港区陆上对外公路主交通有 104国道、同三国道主干线、甬台温高速等。 本工程的区域位置详见下图： 2 图 1程区域位置图 对招标项目 建设 规模 、范围 的理解 本工程地基处理区域位于“乐清湾港区一期南区围（海）涂工程” 2#围区内。根据围区平面布置，本次地基处理工程总面积约为 按使用功能主要分为集装箱重箱堆场（ 107455、散货堆场（ 100621、杂货堆场（ 74049、预留集装箱重箱堆场（ 81092、集装箱空箱堆场（ 46980、仓 储 配套区（ 75411、预留仓储配套区（ 40074 道路（ 21636以及物流区（ 210722等， 软基处理并填方后交工验收标高为 +5高程，下同 )。 招标范围为乐清湾港区一期南区 2#区块软基处理工程设计施工总承包。 对招标 内容 的理解 针对建设范围内各功能区的使用要求，由中标单位完成如下工作内容： 察测量工作 （ 1） 通过实地调查、测量、勘察和研究，获取工程设计所必须的全部基础资料。 （ 2） 开展施工测量放样及动态监测工作。 3 计工作 （ 1） 通过技术与经济多方案 比 选，完成本工程的初步设计。 （ 2） 完成初步设计的审查和报批。 工图设计 （ 1） 根据初步设计审批意见修改、完善，编制工程施工图。 （ 2） 编制施工期原位观测方案。 （ 3） 根据施工进度要求，编制本工程需先期实施项目的施工图 。 工阶段 （ 1） 编制完善施工组织设计 。 （ 2） 组织施工前期准备所有工作 。 （ 3） 施工全过程自身质量、工期、安全、造价控制 。 （ 4） 编制竣工资料并通过档案管理部门的验收。 （ 5） 提请工程验收和保修服务。 他应进行的下列 工作 （ 1） 配合招标人和监理进行施工管理。 （ 2） 负责完成本工程实施过程中和本工程范围内所有的管理协调工作，配合招标人开展与相关政府机关、部门以及当地乡镇等单位的管理协调工作。 对招标项目要求的理解 基处理 工期要求 （ 1）本工程计划总工期 850日历日 (合同签订日后 30天开始计算，包括设计施工 ,下同 )。 （ 2）各分区的计划工期如下 : 仓储配套区 交工工期 580日历日。 预留 仓储配套区 、 散货堆场区 、 杂货堆场 、物流区、道路区交工工期700日历日。 集装箱重箱堆场区 、 预留集装箱重箱 堆场、集装箱空箱堆场 交工工期 4 850日历日。 基处理 技术要求 本项目投标单位编写的技术文件需满足如下技术要求： 一、 技术标准和规范要求 （ 1） 投标文件需满足国家、行业和地方政府颁布的标准、规范、规定或规程的技术要求，并确保能够得到政府主管部门的批准 。 （ 2） 投标人应以国家现行工程施工和质量检验标准为依据，根据采取的施工工艺和招标文件的规定要求，自行编写适合本工程通用和专用技术要求。如在本工程中采用新技术和新工艺，投标人应向招标人表明其所推荐的新技术、新工艺是在过去的工程实践当中被证明是成功的，在本 工程中使用是可以满足强制性规程、标准和规范要求的，而且是具有经济技术合理性的。 二、 检测要求 投标人应根据采取的施工工艺和招标文件的规定要求，编写检测标准，包括但不仅限于以下内容 :静力触探、十字板、浅层载荷板、回弹模量，并适当地辅助进行钻孔取土试验，检测标准如下： （ 1） 承载力检测 5 地基处理要达到的承载力 标准一览表 表 1：对于浅层塘渣应采用载荷板试验检测；对于砂土应采用静力触探进行工后检测；对于粘性土采用静力触探和十字板进行检测；承载力推算方法及取值应 经现场载荷板试验进行率定。 三、 现场观测要求 根据施工工艺，应进行观测的项目内容包括但不仅限于如下内容： 孔隙水压力观测、土体深层分层沉降观测、膜下真空度观测、面层沉降观测、地下水位观测、顺堤水平位移观测。 区域名称 地基承载力标准 集装箱重箱堆场 预留集装箱重箱堆场 散货堆场 杂货堆场 1） 0 4150 2） 4 880 3） 8m 以下加固深度内 60 配套仓储区 空箱堆场区 1） 0 4100 2） 4 880 3） 8m 以下加固深度内 60 道路区 1） 0 480 2） 4 860 3） 8m 以下加固深度内 50 物流区 1） 0 60 2） 440 6 2. 对工程建设条件 及 现状条件 的 分析 然条件 象条件 （ 1） 气温 乐清市年平均气温 C，极端最高气温 C，极端最低气温 C。 （ 2） 降水 乐清地处著名的雁荡山暴雨中心，雨量充沛。多年平均降雨 9月份雨量占全年的 70%左右 ,多年平均雨日 177天。 （ 3） 风和台风 本工程海区地处季风区，夏季盛行偏南风，冬季多为偏北风，春秋季为交替时间，夏秋季台风活动频繁。 本区域内陆多年平均风速 s，海上多年平均风速 45m/s，最大风速内陆达 38m/s，沿海达 40m/s。 台风是影响乐清湾最大的灾害性天气。每年有 2 3 次热带风暴及台风影响，并有 1 2次台风风暴潮出现。台风最早在 5 月中旬出现，最迟 11 月下旬，其中 7、8月份最多， 9月份次之， 7 9月占年次数的 81%。 文条件 （ 1） 基准面及换算关系 本工程采用 85 国家高程基准面，其与当地各基准面之间的关系见下图。 图 2程换算关系图 7 （ 2）潮位特征值 乐清湾是我国强潮海湾之一，平均潮差在 4m 以上，最大潮差可达 差由湾口到湾顶逐渐增大，平均潮差从湾口鹿西岛至湾顶的江厦可增加近 1m。根据乐清浦岐沙港头水文站（地 理坐标： 28 1028N， 121 0609E） 2003 2004 年实测潮汐资料统计港址附近潮汐特征值如下： 平均海平面： 高高潮位： 低低潮位： 均高潮位： 均低潮位： 大潮差： 均潮差： 均涨潮历时： 6均落潮历时： 5 3）设计水位 设计高水位 潮累积频率 10%） 设计低水位 潮累积频率 90） 极端高水位 十年一遇的年极值高水位） 极端低水位 十年一遇的年极值低水位） 质条件 本工程现有陆域标高约为 +吹填淤泥而成，吹泥厚度为 泥之前的天然泥面标高约为 势整体上由西向东逐渐降低。 根据勘察报告， 将地基土划分为 7个工程地质层，分别描述如下： 1层：（吹填）浮泥： 褐灰色，流塑，无层理，含腐殖质， 具 流动状态，工程性质差。该层场地内均有分布，层厚 均层厚 8 2层：（吹填）流泥： 褐灰色，流塑，无层理，含腐殖质 ， 具 流动状态，工程性质差。该层场地内均有分布，层厚 均层厚 层：填筑（粉砂） 褐黄色，松散稍密，主要为土工布包裹粉砂组成，局部为细砂，用于围堤结构，只有在靠近外围堤处才有分布，地基处理时可不予考虑。 1层：淤泥： 褐灰灰色，流塑状态，厚层状，粘塑性好，干强度高，韧性高，切面光滑，土质均一。该层场地内均有分布，层厚 均层厚 2层：淤泥： 青灰灰色，流塑状态，厚层状或鳞片状，粘塑性好，干强度高，韧性高，切面光滑，土质均一，含少量贝壳碎屑。 该层场地内均有分布，层厚 均层厚 3层：淤泥： 灰色，流塑状态，鳞片状，粘塑性好，干强度高，韧性高，切面光滑，土质均一，含少量贝壳碎屑，局部少量粉砂渲染。该层场地内除 余均有分布，层厚 0 11m，平均层厚 1层：淤泥质粘土： 灰色，流塑状态，鳞片状，高压缩性，局部含有少许植物腐殖质或贝壳碎屑，干强度高，韧性高，土面有光泽，土质不甚均一，局部夹淤泥质粉质粘土。该层场地内均有分布，层厚 均层厚 层：淤泥质粉质粘土： 灰色，流塑状态，鳞片状，少量粉粒渲染或含少许粉土团块，高压缩性，摇震无反应，土质不甚均一。层厚 0 均层厚 9 现状条件 块周边围堤条件 本工程区域 东侧为已建顺堤，南侧为已建 2#隔堤，西侧为已建 1#隔堤， 北侧为通往海螺地块的临时施工 道路 、 电厂灰库隔堤，地基处理范围已经形成一个封闭的独立区域， 地基处理不受外海影响，施工条件较好。 顺堤作为 2#区块工程的整体维护建筑，其稳定性非常重要， 根据已经竣工的顺堤，其堤身结构采用砂被堤结构，底部淤泥采用 塑料排水板进行加固，排水板加 固底标高为 西侧的 1#隔堤 以及南侧的 2#隔堤 同顺堤一起实施，采用袋装砂被堤 +塑料排水板加固型式。 北侧的电厂灰库隔堤用塘渣直接在淤泥上填筑而成，并未实施地基处理。 经现场踏勘以及对工程区域地质情况的了解，现有场地表层为吹填淤泥层， 一般为浮泥流泥， 厚度为 水量高（ 150%以上 ） 、强度 低， 为地基处理的 上砂及插板施工带来较大困难， 下图是本工程吹填后的部分场景： 图 2本工程吹填后的场景 10 部协作条件 陆上交通条件：施工现场可经由现有的海塘堤 顶道路直接到达，并通过虹南大道将工地现场与南岳镇及其他的公路网相连接，可保证施工现场与外界的交通畅通。 水上交通条件：工程区域外侧（顺堤外侧）有大量宽广的水域，不论是运送建筑材料还是吹填施工，都有便捷的水上运输通道以及水上作业区域。 11 3. 总体设计思路和与设计原则 目的难点、重点 及关键性技术问题 本项目以软基处理为主要工作内容，地基处理面积大、工期紧、淤泥较深、难度较高，在地基处理方案设计中，要综合考虑场地的工艺荷载、地基的沉降和承载力使用要求、施工方法、施工组织等诸多因素；同时在地基处理时还要考 虑对外侧顺堤稳定造成的不利影响，对 周边海域 的环境影响，工程技术要求较高，因此有若干重点、难点问题需要解决，归纳起来，有以下几方面的 难点、重点及 关键性技术问题： （ 1） 本项目工程量大、工期紧， 地基处理难度大，如何 提出合理的地基加固方案以及完善的施工组织计划，以确保在允许的工期范围内顺利完成工程任务。 （ 2） 工程区域软基深度较大，钻孔资料揭示，淤泥层底标高大多在 填淤泥层和天然淤泥层的总厚度在 43工后沉降的控制带来较大难度。 （ 3） 现有场地表层以浮泥和流泥为主，天然含水量在 150%以上，由于强度极低（甚至没有强度），很难直接进行地基处理的上砂及插板工作。 为了保证工程质项目重点、难点和关键性技术问题 1、工程量大、工期紧，地基处理难度大，如何保证工期 3、 表层淤泥太差，如何预处理以便实施上砂及插板工作 4、 外侧顺堤结构薄弱，如何采取措施保证顺堤的安全 2、 淤泥深度很大，如何确保加固效果，减小工后沉降 5、 施工期 环 境保护 措施 12 量和工期要求，需采 取 预处理 措施对表层浮泥进行适当的处理，以方便工作垫层、排水砂垫层的铺设以及塑料排水板的插打工作。 （ 4） 工程区域的外侧顺堤为已建的排水板 +砂被堤结构， 堤底地基处理强度较弱， 堤身 整体稳定性差，在进行地基处理时需采取措施减少对 堤身 的不利影响，确保顺堤安全。 （ 5） 如何 考虑 施工期 的环境保护 本工程主要设计内容为 地基处理工程 ， 在进行预压固结过程中，将有大量的水排出，需要采取措施 确保污水不能对外海的水 体 产生污染 。 项目 的关键性技术措施 （ 1） 关于工程量大、工期紧的应对措施 本工程的一大特点就是地基处理面积大、难度大、工期紧，为了确保工程工期，提出如下应对措施： 首先，快速形成表层硬壳层，具有一定的承载能力，要求能够满足人机设备的作业要求，为砂垫层的铺设和排水板的插板提供条件。 其次，将整个工程处理区域划分为若干地基处理分区，各分区同步作业，相互独立，提高作业效率。 再次， 每个分区内各工序交叉流水作业 ，预处理、铺设砂垫层、插板、连接真空管等各道 工序有序衔接，可以大大提高作业效率，缩短工期。 （ 2） 关于软基处理深度大、难度高的应对措施 本工程 软基处理对象包括表层的吹填淤泥层以及 天然淤泥层 ，软基深度较大，而真空荷载传递深度有限，为地基处理带来较大难度。为保证地基处理效果，拟采用如下几点应对措施： 加大砂垫层厚度，确保排水通道的畅通。加强抽真空检查力度，确保膜下真空度 。 采用超载预压法进行加固，使交工标高 满足下式的要求： 13 P 真 + P 填土 P 面层 + P 使用荷载 上式中 , P 真 、 P 填土 、 P 面层 、 P 使用荷载 分别为真空荷载、填土荷载、面层结构自重以及使用荷载。 在地基处理周边设置临时排水明沟将固结排出的水集中起来，通过 排水 口或强排的方式及时将水排出，从而创造良好的排水系统，有利于加速软基的排水固结。 （ 3） 关于表层浮泥的预处理措施 为降低表层浮泥（或流泥）的含水量，提高其强度，使 其 能够满足砂垫层铺高和插板的人机设备要求，提出如下三种预处理方案，并通过比选，择优选择。 表层浮泥的预处理方案将在地基处理章节专门讨论。 （ 4） 关于 外侧顺堤的安全措施 由于不清楚堤身结构设计时如何考虑堤身内侧堆场的荷载工况， 对于外侧顺堤的安全，须 根据施工期和使用期两个阶段分别采取相应的 安全 措施。 对于施工期，可通过控制顺堤附近堆载料的厚度、加强顺堤水平位移观测等方法进行安全控制，一旦 顺堤位移突然加大，应立即停止施工，并马上告知业主和设计，共商对策进行处置。 对于使用期， 由于散货堆场和集装箱堆场距离顺堤堤顶前沿线只有 19m， 堆场荷载的施加对围堤影响较大，须控制顺堤近距离堆场的堆货速率，建议分级堆货，并结合顺堤位移的观测情况确定是否可以继续堆高。 表层浮泥的预处理 措施 方案一： 表层明沟排水固结方案 方案 二： 竹笼外包土工布排水固结方案 方案三： 浅层无砂真空预压方案 14 （ 5） 关 于施工期的环境保护 由于工程区域没有居民居住，对噪音污染要求不高。但顺堤外侧的海域不能受到污染，需严控施工污水、废水排 入 外海，以保护水环境。 体设计原则 根据对项目所在地建设条件的分析认识以及对招标项目的理解与分析，深入分析诸多需要考虑的影响因素，提出如下几点总体设计原则： （ 1） 总体要求：项目设计应做到 “ 技术先进、经济合理、安全可靠 ，利于施工 ” ，满足统筹规划、近远结合和节省投资的要求，使本项目的开发建设能够顺利实施，及早 完工 。 （ 2） 符合国家、地方法律、法规及相关标准、规范等的规定：满足国家 及交通部颁发的相关设计标准、规范、定额、规定等，符合 乐清湾港区的建设 要求。 （ 3） 工程技术要求： 地基处理方案应统筹兼顾、分区实施，对于不同的功能区，根据其要求采用不同的地基加固方案，做到经济合理、节约投资。 （ 4） 设计进度要求： 根据整体工期要求，制定合理的勘察、设计及施工计划，尽早完成前期的勘察、设计工作，为工程施工预留足够的工期。 灵活安排设计日程，完成初步设计后，在进行初设评估时迅速展开施工图设计，并编制相应 阶段的 工程量清单以及 概预算文件。 （ 5） 后续 服务要求： 后续 服务内容主要包括施工阶段及质保期。 施工 阶段： 组建现场服务项目组，派驻现场设计代表，解决施工阶段可能出现的各种问题。 质保期：派员到现场了解工程使用情况，对于工程存在的缺陷和正常使用所受到的损坏等提出改进措施及修补方案，确保 使用 。 要推荐方案及 设计 结论 根据招标文件提出的技术、工期、造价等方面的要求，本工程设计、施工的推荐方案及结论主要有以下内容： （ 1） 根据使用荷载及使用要求的不同， 将地基处理 对象划为分 A 区、 B 区、 C 15 区和 D 区共四个分区，每个分区采用不同的地基处理方案及控制参数。其中， A 区主要包括 集装箱重箱堆场、散货堆场、杂货堆场和预留 集装箱重箱堆场，用均载 55留仓储配套区和空箱堆场，总面积约 用均载 40面积约 用均载 20积约 暂 无使用荷载 要求 。 （ 2） 区为道堆区，对工后沉降要求较高，推荐采用深层处理的真空联合堆载预压方案； D 区为物流区，对工后沉降没有要求，推荐采用浅层处理的真空联合堆载预压方案。 （ 3） 区 砂垫层厚 采用 水 板 长度 用插板机进行陆上插板。 抽真空时间 不少于 8 个月，联合堆载料厚度分别为 厚度均包括 垫层厚 采用 水板 长 度 采用人工插板。抽真空时间 3个月，联合堆载料厚度为 厚度 包括 （ 4） 区预压排水固结完成后采用强夯法将表层土（包括塘渣）加固密实。强夯采用二 遍点夯一遍普夯的施工工艺，点夯能量 2000夯能量800 完成后，分层回填并分层压实 （ 5） 在大面积深层处理之前，为顺利上砂及插板施工，需对表层流泥进行适当的预处理，以降低其含水量、提高其强度。推荐的预处理方案 为表层明沟排水固结方案。 （ 6） 为减少地基处理对顺堤稳定的不利影响，在顺堤内侧 20m 的范围内联合堆载料厚度由 小为 待沉降固结稳定后，土体强度有所增长，然后再回填砂石料和塘渣至设计标高。 （ 7） 道 堆区软基处理交工后自泥面以上至 流区为 16 4 总平面布置 及设计标准 向标高设计 根据对招标文件的理解，本项目经地基处理并填方后的交工验收标高应为+5高程 )。 面功能分区 根据 温州港乐清湾港区一期工程的开发计划以及 总平面布置， 将 2#区块 划分为通用码头道堆区和物流区， 2#区块内自顺堤堤顶前沿线向西约 850m 范围内为通用码头道堆区，其余为物流区。 2#区块内的通用码头道堆区面积约为 流区面积约为 按使用功能 不同，地基处理范围内的场地 主要分为 以下 9大功能区： 集装箱重箱堆场、散货堆场、杂货堆场、预留集装箱重箱堆场、集装箱空箱 堆场、仓库配套区、 预留仓库配套区、 道路 区 以及物流区等 ，各功能区需要进行加固的面积详见下表： 乐清湾港区一期工程平面功能分区及面积一览表 表 4域名称 分块面积 (小计 (合计 (道堆区 集装箱重箱堆场 107455 547318 758040 散货堆场 100621 杂货堆场 74049 预留集装箱重箱堆场 81092 集装箱空箱堆场 46980 仓储配套区 75411 预留仓储配套区 40074 道路区 21636 物流区 210722 210722 计工艺荷载 根据港区装卸工艺，确定港区道路、堆场设计荷载如下： 1、集装箱堆场 17 （ 1）重箱堆场 均布荷载：按 55 箱角荷载：堆五过六， 390 轮胎式集装箱龙门起重机（ 跨度 重载轮压力 50； 空载轮压力 80； （ 2）空箱堆场：均载按 20 均布荷载：按 20 箱角荷载：堆高六层， 228 2、散货堆场 （ 1）堆煤 6货荷载标 准值可按 55； （ 2）堆金属矿石 货荷载标准值可按 55 3、杂货堆场 （ 1）件杂货（包括重件）：堆货荷载标准值按 55 （ 2）五金钢铁：堆货荷载标准值按 55。 4、仓储配套区 均载按 40 5、堆场道路 均载按 20 6、以上均载均不包括面层结构荷载，面层结构厚度按 面层结构荷载约为 14另计。 计依据及规范 计依据 （ 1）乐清湾港区一期南区 2#区块软基处理工程设计施工招标文件，乐清市乐清湾港区投资 发展有限公司， 2009年 11月。 18 （ 2）设计施工招标相关参考资料。 计规范 （ 1） 港口工程地基规范（ （ 2） 港口工程荷载规范（ （ 3） 真空预压加固软土地基技术规程（ （ 4）港口工程地质勘察规范 (（ 5） 水运工程塑料排水板应用技术规程（ （ 6） 水运工程质量检验评定标准（ （ 7）水运工程水工建筑物原型观测技术规范（ （ 8） 疏浚工程技术规范（ （ 9） 水运工程土工合成材料应用技术规范（ （ 10） 建筑地基处理技术规范（ （ 11） 建筑地基基础设计规范（ （ 12） 建筑结构荷载规范（ 2006版） （ 13） 建筑抗震设计规范（ 2008版） （ 14） 公路工程抗震设计规范（ （ 15）土工合成材料应用技术规范 16）港口工程环境保护设计规范 (基加固设计标准 根据招标文件， 本工程根据使用功能的不同共分为 9大功能区，每个功能区的使用要求均有所不同，下表是各功能区对地基承载力、地基工后沉降、地基压实度以及回弹模 量 的使用标准： 19 各平面功能分区的地基加固设计标准一览表 表 4上述加固标准中可以看出，道堆区对地基工后沉降有明确要求，而物流区则对工后沉降无明确要求 。道堆区中，堆场区以及配套仓储区要求使用年限 20 年内的工后沉降不应大于 路区要求使用年限 30年内的工后沉降不应大于 场区及配套仓储区的工后沉降要求要高于道路区。 区域名称 地基承载力标准 工后 沉降要求 压实度 (回填料 ) 回弹 模量 重箱堆场 散货堆场 杂货堆场 1） 0 4m 深度内 150） 4 8m 深度内 80） 8m 以下加固深 度内60层结构设计 使用年限 )0 压实度 95%； 2)压实度 93%； 3) 压实度 90%。 0 弹模量于 30 配套仓储区 空箱堆场区 1） 0 4m 深度内 100） 4 8m 深度内 80） 8m 以下加固深度内60路区 1） 0 4m 深度内 80） 4 8m 深度内 60） 8m 以下加固深度内50层结构设计 使用年限 流区 1） 0 60 同道路区要求 2） 440 20 5 地基 处理 方案 基处理内容概述 本工程陆域形成采用吹填淤泥，吹填层平均 厚度为 3 9m，加上天然淤泥 层 ，总的 压缩层厚度平均达到 43 49工程地基处理的对象 也包括对 天然软弱地基的处理和 吹填淤泥 层的处理，目的是 在施工期 消除大部分沉降量，使工后沉降值达到控制标准，地基强度也达到使用荷载 要求 。 结合本工程的特点，提出地基处理 设计内容 如下： (1) 拟定合理的处理方案，遵循“造价优、工期省、效果好、环保节能”的总体原则。 (2) 分析吹填淤泥的土性，制定合适的预处理方案，为大面积地基处理提供可作业的硬壳层，便于人机设备进行作业。 (3) 制定合理的深层地基处理方案， 有效消除地基沉降，使工后沉降控制在允 许范围之内。 (4) 提出合理的监测方案， 并根据地基沉降、各项应力指标随时间的变化曲线推算总体固结度。 (5) 将地基处理方案与各使用功能区结合起来，布置合理的检测方法，对地基加固效果进行检验。 (6) 进行详细的理论计算，包括沉降、 固结、 加 载 速率和工程量等 内容 的计算，通过理论计算、实施工艺、工程量及造价等方面的综合比较，作为方案推荐的基础和依据。 (7) 拟定有效的平面施工组织计划和进度控制， 合理控制工期 。 (8) 设定课题研究项目和内容，提出地基处理技术研究的针对目标、措施和研究内容，以及试验成果的作用和意义。 层浮泥 的 预处理 根据 勘察报告以及现场踏勘， 表层吹填土厚度大、含水量高、强度低，人机设备难以上去作业，为大面积深层地基处理带来较大难度。为了地基处理的顺利实施， 21 下面分两部分讨论表层浮泥预处理的必要性以及详细的预处理方案。 层浮泥预处理的必要性 根据地质资料描述，表层吹填淤泥层可以分为两层，即吹填浮泥层 ( 1层 )和 吹填流泥层 ( 2层 )，两层淤泥的含水量分别为 吹填淤泥为港池航道疏浚土，根据本工程地质资料揭露，疏浚土以海相沉积层淤泥为主，该层土物理力学性质差，具有高含水量 、高压缩性、孔隙比大、强度低等特点，作为吹填土，要求落淤晾晒和沉淀固结时间较长，另外由于该土层强度低，在地基处理施工时要求垫层厚度至少在 上。此外，根据现场吹填情况，经水力分选过程后土颗粒分布很不均匀，较粗的颗粒沉积在吹泥口附近，硬度普遍较高，含水量相对较低；较细的颗粒则冲至离吹泥口较远的区域，形成冲积扇。同时吹填对上卧原状的淤泥流泥挤出扰动，造成吹填土层与下卧天然淤泥厚度变化的不均匀性。 经过挖泥和吹填施工，吹填土原状特性已经有较大改变，其含水量增高，压缩性增大，渗透稳定性差，在自重情况下没有达到 充分固结，属于欠固结土。本工程是整个乐清湾港区的起步工程，对吹填土土性的准确认识，不但有助于本工程软基处理方案的设计，对后续大面积吹填造陆工程也有很好的指导意义。根据原吹填土性质及吹填要求，本次设计在尚无试验资料的情况下，参照以往工程的经验，初步估计吹填土的平均指标，以便进行强度、变形等分析，地基处理的方案设想也暂按初估指标进行。 吹填上部淤泥的物理、力学平均性质判断表 表 5 主要指标 含水量 密度 孔隙比 渗透系数 压缩模量 初期强度 单位 % kN/10s 填淤泥 120 14 5 由于 吹填 含水量极高，且 本工程 排水系统不完善，传统的落淤晾晒并不能有效降低吹填层的含水量。 同时 由于吹填层承载力低、流动性较强，荆 笆 、土工布铺设时很难保持平衡，经常会发生倾覆、局部深陷、局部隆起现象 ， 排水砂垫层更是无 22 法摊铺 ，为软基的深层处理带来较大挑战，必须采取适当措施，将表层水排出，降低表层淤泥的含水量，提高其强度，方能实施深层地基处理。 层浮泥的预处理方案 根据对超软基地基处理的经验，有如下三种方案适 用于本工程表层淤泥的预处理 ： 现对三种方案分别作详细介绍如下： （ 1） 方案一： 表层明沟排水固结方案 操作工艺：操作工艺简单，用长于 吹填 区长度的尼龙绳牵引耙式工具工作。明沟底部高程低于两边泥面标高即可达到排水效果。 排水固结机理：表层挖明沟排水固结机理简单，即在库区晾晒一段时间后，用耙式工具耙出排水明沟，以低于两边泥面标高的明沟作为排水通道，排水通道端头挖设集水井，围堰上增设排水口，及时排水，以达到加速淤泥表层固结目的。 优点：排水直接、工 艺简单、成本较低、可操作性强。 缺点：缺点主要体现在开始阶段。开始阶段表层水量较大，明沟可能因为水流带过来的淤泥沉积而又与两边泥面齐平。所以开始阶段耙沟的重复工作量较大。 应用的前提条件：表层明沟排水固结方案比另外两种排水固结方案，成本较低，工艺简单。一般吹填淤泥晾晒 7天左右的时间即可开始开挖明沟工作。 （ 2） 方案二：竹笼外包土工布排水固结方案 操作工艺：竹笼提前预制，规格为：长度为 200，直径 50个竹表层浮泥的预处理 措施 方案一： 表层明沟排水固结方案 方案二： 竹笼外包土工布排水固结方案 方案三： 浅层无砂真空预压方案 23 笼有 4 根长度为 230的竹条均布于圆周方向，且均朝一头伸出 30 便于搭接。要求竹笼径向加载 65的径向变形小于 20一个竹笼的 4 根竹条穿插进待接竹笼，并绑扎牢固，依次首尾相连。 竹笼采用土工布包裹，土工布材料采用短纤针刺土工布，规格为：长宽 =220170工布长度方向余留的 20合方式为双排线缝合连接方式。缝合时应防止淤泥进入竹笼内而阻止水流的流通。 竹笼的安放：因竹笼安放人员操作需要，竹笼将承受操作人员体重的数遍碾压。为防止竹笼过多沉陷，安放时垂直竹笼走向每间隔 20m 设置一竹排。竹排长宽=15040防止竹排 凸起压破土工布，要求平整的一面朝上。 排水固结机理：竹笼外包土工布排水固结主要依靠外包土工布的渗透性进行排水。因为晾晒时间较短，淤泥表层硬度不足以支持住竹笼自重和外载（如竹笼铺设作业人员体重）压力而下陷，同时由于竹笼内外的水压差作用，水经接触面透过土工布向竹笼内渗入，并在排水固结区与集水井水压差的作用下，于竹笼内自然成流，从而达到排水固结。 优点：竹笼铺设前所需的淤泥晾晒时间较短；随着排水固结时间的推移，竹笼将与泥面分离，竹笼两边自然形成明沟，更利于排水。 缺点：主材为短纤针刺土工布与竹笼，成本 较高；竹笼搭接工艺比较困难。 应用的前提条件：吹填淤泥的晾晒时间方面，竹笼外包土工布排水固结方法的要求相对宽松，若晾晒时间太长，表层淤泥过硬，反而会导致竹笼浸入的困难，从而达不到预期的排水效果。 （ 3） 方案三： 浅层无砂真空预压方案 操作工艺： 人工插设塑料排水板并铺设水平真空管，然后用 软管将排水板和真空管连接起来，铺设真空膜，抽真空。 排水固结机理： 该 方案是一种新型地基处理工艺， 取消了传统真空预压法的水平排水砂垫层，塑料排水板上端不是直接埋入砂垫层中，而是与滤管直接相连，真空度不再通过砂垫层传递到 排水板，而是由真空滤管直接传递到排水板，软土地 24 基渗流到塑料排水板中的水和气也直接通过真空滤管排出，从而免除了真空度传递及孔隙水渗流路径中砂垫层产生的阻力，提高了真空度传递效率 。 优点： 可以 节省中粗砂资源，降低工程造价的优点 ，且加固深度大，效果好。 缺点： 与上述两种方案相比，本方案工艺相对繁琐，单价较高。 应用的前提条件：对吹填淤泥的晾晒时间要求较高，若晾晒时间较短，而淤泥强度过低，灵敏度高，人工插板会影响排水板的平面位置以及直立度；若晾晒时间太长，表层淤泥过硬，反而会导致人工插板困难。对于本工程 的超软基，一般晾晒一个月左右方可以进行人工插板工作。 综合以上对三种排水方案的描述，由于表层明沟排水固结方案具有排水直接、工艺简单、成本较低、可操作性强的优点，其优势比较明显，本次设计推荐采用表层明沟排水固结方案。 层地基处理方案 软淤泥成功处理的可行性分析 超软淤泥经地基处理后能否满足使用要求，大量已完工的工程给出实例验证。下表是中国南方某港口软基处理前后土层物理性质指标的变化，从中可以看出，吹填淤泥经过处理后，土的物理性质指标得到明显改善，其天然含水量 良 为 由于土体排出水份，得以固结压密，其天然孔隙比 显减少，由处理前的 小到目前的 然密度亦得到提高，由 根据以往的工程实例， 吹填层的固结沉降量 一般约 为吹填厚度的 40%。 25 吹填淤泥层物理性质指标统计表 表 5 目 含水量 w(%) 天然密度 r g/然孔隙比 性指数 基处理 前 果检测 填淤泥经过排水固结后，其强度得到明显提高，各项抗剪强度指标均有不同程度的提高，其中吹填淤泥土的十字板不排水抗剪强度 处理前的 高到 够满足港区的使用要求 。下图是吹填淤泥经地基处理后的直立开挖图 ，说明地基加固效果良好。 区地基处理方案 根据各使用功能区荷载大小以及控制要求的不同，并结合地质条件，地基处理分成 四 个平面分区，其中 货堆场、杂货堆场 和预留集装箱重箱堆场 ，总面积约 用均载 55B 区主要包括仓储配套区、 预留仓储配套区和 空箱堆场，总面积约 用均载 40C 区主要 为道路区，总面积约 用均载 20物流区，面积约 使用荷载，对工后沉降没有特别要求 ； 区共同组成道堆区。各地基处理分区的范围及使用要求详见下表： 26 地基处理各分区及分区面积一览表 表 5 地基处理分区 包含的主要功能区 分块面积 (小计 (合计 (地基处理 集装箱重箱堆场 107455 363217 758040 散货堆场 100621 杂货堆场 74049 预留集装箱重箱堆场 81092 地基处理 集 装箱空箱堆场 46980 162465 仓储配套区 75411 预留仓储配套区 40074 地基处理 道路区 21636 21636 地基处理 物流区 210722 210722 上述 四 个地基处理分区， 求完工后 20年内的工后沉降不超过 50区要求完工后 30年内的工后沉降不超过 50由于 B 区 和 C 区 对工后沉降要求均较高，需要 采用深层处理方案，在施工期消除大部分沉降， 从而将工后沉降控制在一定范围之内。 求，对工后沉降没有特别要求，据此特点， D 区可以进行浅层淤泥的加固，形成一硬壳层。 上述各区沉降稳定后， 通过强夯或振动碾压等手段将表层土加固 密实 ，使地基承载力 和回弹模量均 满足 要求； (一 ) 道堆区（ A 区、 的地基处理方案 针对本工程淤泥土的物理力学性质，适合本工程的地基处理方法有很多种，包括预压排水固结法、复合地基法、动力固结法、化学加固法等。其中，复合地基法包括砂桩、振冲碎石桩、灰土桩等，大面积处理费用较高，施工工期也比较长，无法满足工程费用和工期的要求；化学加固法包括灌浆法、喷射注浆法、深层 搅拌法等，造价普遍偏高，对环保也不利；动力固结法包括强夯法、振动碾压法等，对地基的处理和影响深度有限，一般只适用于加固浅层，且强夯法不适宜处理饱和粘性土和淤泥；预压排水固结法作为相对廉价、有效的加固措施，非常适用于超软深厚淤泥地基，在 浙江省多数港区的 建设工程中，大量采用吹填淤泥造陆，地基处理选 27 择塑料排水板预压排水的加固技术，有丰富的设计和施工经验，因此，排水预压法适宜作为本工程首选的地基处理方案。对本工程适用的地基处理方法及其优缺点和适用条件比较列表如下： 图 5常用的地基处理工艺 常用的地基处理方案及其优缺点对比分析表 表 5 处理工艺 优点 缺点 适用条件 砂桩置换 +回填土石料预压 在软粘土中采用沉管等方法形成砂桩，兼起排水作用，复合地基强度高，施工期预压时间短，工后沉降小 需购大量中粗砂，费用高，本工程土质软，成桩难度大 适用于软土不排水抗剪强度 20冲碎石桩 利用振冲器在高压水流作用下振冲成孔，并填入碎石形成振冲碎石桩，复合地基强度高，工后沉降小 需购大量碎石，费用高，本工程土质软，成桩难度大 适用于软土不排水抗剪强度 20层搅拌桩 利用深层搅拌机将水泥或石灰和地基土原位搅拌，以提高地基承载力，减少沉降 水泥或石灰掺入量一般不小于 12，大面积加固费用高 淤泥、淤泥质土和含水量较高的地基承载力标准值不大于120粘土或粉土 强降水 +强夯或强夯置换 先实施地表降水，再采用重量为 10 40t 夯锤冲击夯密，或直接利用底面积小、重量大的夯锤边夯边换填石料，形成块石墩柱。 大面积强夯造价低廉，但在饱和粘性土中实施强夯易产生橡皮土，加固效果差 适用于砂石填土地基，或含水量较小的粘性土地基 地基处理工艺 砂桩置换+回填土石料预压 振冲碎石桩 深层搅拌桩 强降水 +强夯或强夯置换 塑料排水板 +回填砂石料堆载预压 塑料排水板 +真空预压 大开挖换填 28 塑料排水 板 +回填土石料堆载预压 设置塑料排水板竖向通道，利用回填土 砂 进行等载或超载预压，能有效消除地基沉降 需要大量的堆载料，对淤泥地基需结合强度增长采取分级加载，预压时间较长 适用于淤泥、软粘土、粉土、杂填土等 塑料排水板 +真空预压 设置塑料排水板竖向通道 ， 利 用 抽 真 空 形 成80预压荷载，不需大量预压材料，预压时间短，能有效消除地基沉降 真空预压包括密封沟、墙、铺设密封膜和抽真空等，费用相对较高 适用于淤泥、软粘土、粉土、杂填土等 由上表所示，针对本工程软弱淤泥地基，直接强夯或降水强夯法技术上是 不可行的 。 砂桩、振冲碎石桩和深层搅拌桩 对天然地基初期强度有一定要求，本工程淤泥层含水量太高， 技术上 不 可行， 且 大面积实施费用高，经济性差 。 预压 排水固结法 比较适用于本工程高含量、高压缩性的土质，无论从技术性还是经济性，都有一定的优势，为本工程的首选地基处理方案 。根据预压荷载的加载型式不同， 预压排水固结法 又分为堆载预压法和真空预压法，下面先就两种排水固结法的具体工作机理分别叙述如下： （ 1） 堆载预压 堆载排水预压是在天然地基设置竖向排水通道，然后分级逐渐加载，产生超孔隙水压力，使土体中孔隙水沿排水通道排出，土体有 效应力增加，产生固结压缩变形，在施工期消除大部分沉降，从而有效的控制工后沉降，通过预压排水固结，软基土性得到改良，地基承载力也得以显著提高。 竖向排水通道在 60年代用砂井， 70年代出现袋装砂井， 80年代开始逐步推广使用塑料排水板，目前塑料排水板已被广泛运用围海造陆工程中。排水板按正三角形或正方形布置，间距一般为 水板插设深度到达软土层底，从施工工艺上，塑料排水板需要用专门的插板机插设，并应严格控制拔管时的回带量。 塑料排水板施打后，上部可采用堆载预压使地基排水固结、土体强度增长。对于围海造 陆和