码头工程水下振冲碎石桩复合地基施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种码头工程水下振冲碎石桩复合地基施工方法，其包括以下步骤：(1)确定复合地基施工的范围；(2)确定实际施工过程中，水下振冲碎石桩的平均桩径及其面积置换率，并按照所确定参数施工；(3)根据设计状况下的复合地基承载力标准值以及检测状况下的复合地基承载力标准值，确定复合地基承载力在满足要求的情况下施工；(4)确定复合地基的沉降值是否满足要求，并在满足要求的情况下施工。本发明使振冲碎石桩复合地基满足重力式码头地基极限承载力、整体稳定、允许偏差及沉降要求，使复合地基的各项指标满足设计要求和规范规定，为振冲桩处理海域软基的设计、施工、检测等方法创建了范例，开拓了新的领域。
【专利说明】码头工程水下振冲碎石粧复合地基施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及渔港码头工程技术，特别是涉及一种码头工程水下振冲碎石桩复合地基施工方法。
【背景技术】
[0002]我国环渤海、黄海、东海及南海漫长的临海地带修建了众多的港口码头，带动了沿海大、中、小港口城市社会与经济的发展，构成了我国对外开放的重要窗口。在我国沿海、内陆大江大河、湖泊分布着1838个渔港，其中沿海渔港有1483个，内陆渔港有355个，这些渔港码头的工程地质情况有海岸沉积、浅海沉积、湖泊沉积、河滩沉积和残积所形成的松、软土层，这些土多属含水量高、孔隙率大、呈软塑与流塑态的泥炭、淤泥、淤泥质土和极松散的粉砂类土，其强度低，稳定性差，压缩性高、沉降量大、抗震性能极弱。在其上修建港口重力式码头往往多采用大开挖换填石料的地基处理方法，既耗资巨大又费工费时。为此，很有必要对港口重力式码头工程软基处理进行研究，创建更经济、合理、有效的加固处理海域软土地基的技术与措施，对拓展我国港口工程建设技术具有重要和现实的意义。
【发明内容】
[0003](一 )要解决的技术问题
[0004]本发明的目的是提供一种码头工程水下振冲碎石桩复合地基施工方法，实现经济、合理、有效的加固处理海域软土地基，以便修建港口重力式码头。
[0005]( 二 )技术方案
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供一种码头工程水下振冲碎石桩复合地基施工方法，其包括以下步骤:
[0007](I):确定复合地基施工的范围；
[0008](2):确定实际施工过程中，水下振冲碎石桩的平均桩径及其面积置换率，并按照所确定参数施工；
[0009](3):根据设计状况下的复合地基承载力标准值以及检测状况下的复合地基承载力标准值，确定复合地基承载力在满足要求的情况下施工；
[0010](4):确定复合地基的沉降值是否满足要求，并在满足要求的情况下施工。
[0011]优选地，所述步骤(I)具体包括:
[0012]首先，在码头基础厚度抛石基床以下软弱地基划定复合地基的处理范围；
[0013]然后，根据划定的复合地基处理范围，设定水下振冲碎石桩的桩距、布桩形式、桩径及桩长；
[0014]最后，根据设定的桩径、桩距来确定复合地基在不同土层中碎石桩的面积置换率，所述土层包括作为持力层的粉细砂层和作为下卧层的粉质粘土层，面积置换率m的计算公式为:m = d2/d/，其中，d为碎石桩的直径，de为等效影响圆的直径。
[0015]优选地，所述步骤⑵具体包括:[0016]测定复合地基不同砂土层中碎石桩桩径值、以及面积置换率，将其与步骤(1)中的预先设定值相比较，在满足施工标准的情况下进行施工。
[0017]优选地，所述步骤⑶具体包括:
[0018]首先，设计状况下的复合地基承载力标准值，单位Kpa，为:
[0019]fspk = [l+m(n-l) ] fsk (I)
[0020]式中:fspk —复合地基承载力标准值;m —面积置换率；n—粧土应力比；fsk—加固后的桩间土承载力标准值，单位Kpa ；
[0021]利用式(I)分别计算复合地基不同砂土层的复合地基承载力标准值；
[0022]其次，检测状况下的复合地基承载力标准值，单位Kpa，为:
[0023]fspk = mfpk+(1-m) fsk (2)
[0024]式中:fspk—复合地基承载力标准值,单位Kpa ;fpk—碎石桩承载力标准值,单位Kpa ；fsk一粧间土承载力标准值，单位Kpa ；m一面积置换率；
[0025]利用式(2)分别计算复合地基不同砂土层的复合地基承载力标准值；
[0026]判断粉质粘土层复合地基承载力标准值大于粉细砂层底面最大应力的情况下进行施工。
[0027]优选地，复合地基承载力应满足下式要求:
[0028]Pd ^ fspk/rc
[0029]式中:Pd—基础底面处竖向应力设计值(Kpa)；
[0030]fspk—复合地基承载力标准值；
[0031]rc一分项系数,当fspk由载荷试验确定时rc取1.0 ;
[0032]该判断标准的作用是确保复合地基承载力大于基础底面处竖向应力，保证复合地基承载力满足结构设计要求；
[0033]不同土层的fspk均需满足上式要求。
[0034]优选地，所述碎石桩的布桩形式为等边三角形、正方形或矩形。
[0035](三)有益效果
[0036]上述技术方案所提供的码头工程水下振冲碎石桩复合地基施工方法，使振冲碎石桩复合地基满足重力式码头地基极限承载力、整体稳定、允许偏差及沉降要求，使复合地基的各项指标满足设计要求和规范规定，为振冲桩处理海域软基的设计、施工、检测等方法创建了范例，开拓了新的领域。
【具体实施方式】
[0037]下面结合实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0038]本实施例以振冲桩复合地基技术在山东石岛中心渔港码头工程软弱地基处理中的应用为例进行描述，提出振冲桩处理软基的适用条件、施工工艺及振冲桩主要设计参数(留振时间、振密电流、充盈系数等)；桩体质量检测与评价方法、桩体及桩间土层承载力检测与评价方法、复合地基承载力标准值检验与评价，使振冲碎石桩复合地基满足重力式码头地基极限承载力、整体稳定、允许偏差及沉降要求，实现振冲桩处理我国重力式码头工程软弱地基零的突破，达到国内领先水平。[0039]本实施例所采用的技术路线如下:
[0040]通过试验对桩体采用重型动力触探，进行桩体密实度检测，分析计算确定桩体承载力。
[0041]对桩间土采用标准贯入、十字板剪切进行原位试验，并结合室内试验，确定桩间土承载力。
[0042]首先分析计算确定满足复合地基承载力要求的设计及施工参数，进行实验段施工，在施工过程中随时采用动力触探对桩体进行检测，采用十字板进行原位剪切试验，分析桩间土承载力，随时进行碎石桩复合地基承载力计算及分析，适时调整设计与施工相关参数，使经加固处理的地基都满足设计承载力要求。
[0043]选取FG段渔业码头总体工程的一个自然段(长19.8米)，做为工程试验段，结合工程自下而上逐级施工的工序，进行原型载荷试验，同时观测沉降与位移。最终确定工程加固方案和施工载荷的施工顺序和要求，指导全部工程段的实施。
[0044]本实施例工程概况描述如下:
[0045]1、项目地理位置及承建单位
[0046]拟建山东省石岛中心渔港位于山东半岛东南端荣成市石岛湾内，地理坐标北纬36° 53'、东经 122° 25'。
[0047]2、项目建设内容及规模
[0048]渔业码头231米，综合码头234米，渔业码头162米与综合码头234米软弱地基采用振冲碎石桩施工法进行处理，形成复合地基。
[0049]3、码头结构与尺度
[0050]码头采用带卸荷板的重力式混凝土方块结构，软基处理采用水下振冲碎石桩复合地基。码头面前沿高程+4.0m，港池底标高一 6.0m。墙身为带卸荷板的预制砼实心方块，墙后为10?100 kg抛石棱体，墙底宽4.0m，墙身宽3.3m,由于淤泥较厚，为减少抛石基床工程量及考虑未来兼靠大型船舶，基床顶高程为-6.0m。码头泊位采用顺岸式布置，渔业码头前方作业宽度为30m。
[0051]工艺荷载
[0052]1、堆货荷载:堆货荷载标准值q = 20Kpa。
[0053]2、汽车荷载:10T汽车荷载标准值为100ΚΝ。
[0054]3、波浪作用
[0055](I)设计波浪要素:设计波浪重现期取50年一遇，极端高水位，Hl%= 2.0, Η5%=1.66, H13% = 1.36m, T = 10.0s, L = 98.0m ;设计高水位 Hl% = 1.96m, H5% = 1.61m,H13%= 1.30m, T = 10.0s, L = 98.0m。
[0056](2)波浪力:E向浪经绕射后波向线与码头轴线夹角较小，为顺浪，根据大连理工大学所做波浪分析计算报告中的建议折减系数及海港工程设计手册中有关斜向波作用的折减公式，按立波作用计算时，取折减系数为0.7。顺浪波高折减后按立波作用计算，作用效应为:
[0057]极端高水位，波吸力110.7KN/m，
[0058]设计高水位，波吸力97.16KN/m ；
[0059]4、船舶荷载[0060](I)设计代表船:1600Hp远洋鱿钓船(渔船长度74.31m，船宽11.3米，艉吃水4.2米)。
[0061](2)系缆力:系缆力取N = 170KN。则系缆力横向分力Nx = 82.1KN，系缆力竖向分力 Nz = 44.0KN0
[0062]码头稳定性验算
[0063]码头抗滑、抗倾稳定性控制情况结果见表一
[0064]表一
[0065]
【权利要求】
1.一种码头工程水下振冲碎石桩复合地基施工方法，其特征在于，包括以下步骤: (1):确定复合地基施工的范围； (2):确定实际施工过程中，水下振冲碎石桩的平均桩径及其面积置换率，并按照所确定参数施工； (3):根据设计状况下的复合地基承载力标准值以及检测状况下的复合地基承载力标准值，确定复合地基承载力在满足要求的情况下施工； (4):确定复合地基的沉降值是否满足要求，并在满足要求的情况下施工。
2.如权利要求1所述的码头工程水下振冲碎石桩复合地基施工方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括: 首先，在码头基础厚度抛石基床以下软弱地基划定复合地基的处理范围； 然后，根据划定的复合地基处理范围，设定水下振冲碎石桩的桩距、布桩形式、桩径及桩长； 最后，根据设定的桩径、桩距来确定复合地基在不同土层中碎石桩的面积置换率，所述土层包括作为持力层的粉细砂层和作为下卧层的粉质粘土层，面积置换率m的计算公式为:m = d2/d/，其中，d为碎石桩的直径，de为等效影响圆的直径。
3.如权利要求2所述的码头工程水下振冲碎石桩复合地基施工方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括: 测定复合地基不同砂土层中碎石桩桩径值、以及面积置换率，将其与步骤(1)中的预先设定值相比较，在满足施工标准的情况下进行施工。
4.如权利要求3所述的码头工程水下振冲碎石桩复合地基施工方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括: 首先，设计状况下的复合地基承载力标准值，单位Kpa，为: fspk = [l+m(n-l) ] fsk (I) 式中:fspk —复合地基承载力标准值;m —面积置换率；n—桩土应力比；fsk—加固后的桩间土承载力标准值，单位Kpa ； 利用式(I)分别计算复合地基不同砂土层的复合地基承载力标准值； 其次，检测状况下的复合地基承载力标准值，单位Kpa，为: fspk = mfpk+(1-m)fsk (2) 式中:fspk—复合地基承载力标准值,单位Kpa ；fpk一碎石桩承载力标准值,单位Kpa ；fsk一粧间土承载力标准值，单位Kpa ；m一面积置换率； 利用式(2)分别计算复合地基不同砂土层的复合地基承载力标准值； 判断粉质粘土层复合地基承载力标准值大于粉细砂层底面最大应力的情况下进行施工。
5.如权利要求4所述的码头工程水下振冲碎石桩复合地基施工方法，其特征在于， 复合地基承载力应满足下式要求:
Pd ^ fspk/rc 式中:Pd—基础底面处竖向应力设计值(Kpa)； fspk—复合地基承载力标准值； rc一分项系数,当fspk由载荷试验确定时rc取1.0 ;该判断标准的作用是确保复合地基承载力大于基础底面处竖向应力，保证复合地基承载力满足结构设计要求； 不同土层的fspk均需满足上式要求。
6.如权利要求2所述的码头工程水下振冲碎石桩复合地基施工方法，其特征在于，所述碎石桩的布桩形 式为等边三角形、正方形或矩形。
【文档编号】E02D3/08GK104005399SQ201410174910
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】孙龙, 何广讷, 王洪有, 刘年飞, 王新鸣, 逄向玲, 原晓军, 吕凤云, 刘淑娟, 陈国强, 陈自荣, 孙国维, 王大为, 侯子顺, 李悦峰 申请人:中国水产科学研究院渔业工程研究所, 大连经济技术开发区金波土木工程有限公司