混凝土灌注樁在玉環大麥嶼標準海塘工程中的應用

姚小槐,劉小坤

(1.浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020;2.浙江廣川工程咨詢有限公司,浙江 杭州 310020)

1 問題的提出

隨著人口的增長與經濟的高速發展,作為我國經濟增長最活躍、工業化和城市化進程最快的區域—東部沿海地區,非農業建設用地的擴張與耕地資源量銳減、資源短缺與人民生活需求日益提高的矛盾不斷尖銳,向海洋空間發展,以緩解沿海地區人地矛盾、維持社會可持續發展,具有重大戰略意義。

從20世紀90年代開始,浙江沿海圍墾工程迎來了新的建設高潮。然而在圍墾工程從可研到施工驗收階段,問題不斷涌現,主要有2類:一是工程本身沉降問題;二是工程有關政策處理問題(具體有灘涂、碼頭資源的征用問題)。玉環大麥嶼標準海塘工程作為5萬t級深水良港碼頭的配套工程,同樣也受到上述問題的困擾。

2 設計與應用

2.1 工程概況

玉環縣大麥嶼標準海塘工程位于玉環縣西南部的大麥嶼港,屬縣重點工程,工程建設任務為防潮,開發利用沿海土地資源和灘涂資源,滿足港區建設需要,促進大麥嶼深水良港的開發建設,為規劃5萬t級碼頭順利建成投入使用奠定基礎。該工程等別為Ⅲ等,主要建筑物海堤級別為3級,海堤防洪設計標準為50 a一遇高潮位,允許部分越浪。龍口度汛采用汛期10 a一遇高潮位及其典型潮型設計,堵口采用非汛期5 a一遇高潮位及其典型潮型設計。

海堤堤線北接糧食中轉碼頭,沿岸線南至大麥嶼后,折向東與疏港大道相接。堤線全長1 517.2 m,其中北堤長192.8m,涂面高程0.5～-2.0 m;正堤長1 120 m,涂面高程-2.0～-4.5 m;南堤長 204.4 m,涂面高程-2.0～-5.0 m。

2.2 混凝土灌注樁的設計

2.2.1 工程設計條件

(1)水文條件。樂清灣屬非涌潮地區,圍區多年平均高潮位2.14 m,多年平均低潮位-1.90 m,多年平均潮位0.12 m。設計高潮位 (p=2%)5.34 m,設計低潮位(p=2%)-3.63 m。樂清灣為半封閉型港灣,灣內潮差較大,屬強潮海灣,最大潮差達7.02 m以上。

(2)地質條件。根據勘探資料,海堤軸線地基上部圖層主要為淤泥、淤泥質土和軟塑狀的軟黏土組成,一般厚度為20～45 m,具有物理力學性質差,含水率高,孔隙比大、壓縮性高、排水和固結條件差、天然強度低、沉降變形大等特點,是海堤沉降和抗滑穩定的主要控制層。下部主要為中等壓縮性的黏土和粉質黏土等,含水率較上部低,工程地質條件好于上部,但埋深較深。海堤海涂涂面在漲潮時淹沒在水下,退潮時大部露出水面。

2.2.2 設計成果

原設計采用塑料排水插板的地基處理方案對河道行洪、保持現有河道的出?？诤觿?、漁船停泊等極為不利,而且實施起來政策處理阻力大且費用高。南側堤北移30 m進行調整布置,即南側堤與現有沙場北側護堤銜接,保留現有北支慶瀾塘河河口避風港120 m寬度,滿足漁船的停泊要求。并通過斷面方案調整,確?，F有漁船出海航道不高于-2.0 m(涂面高程),能保持現有航道的暢通。調整后南側堤 (樁號1+120～1+324.4 m)沿堤頂寬度兩側設C30混凝土灌注樁,共2排,排距6.2 m,樁徑100 cm。外海側灌注樁為連孔排樁布置,間距1.13 m;圍區灌注樁則分樁號位置不同采用疏密不等布置,即樁號正1+120 m～正1+139 m間距3.0 m,樁號正1+139 m～正1+219.4 m間距1.13 m,樁號正1+219.4 m～正1+324.4 m間距3.0 m。灌注樁長為38.5～41.5 m。南側堤平面圖及南側堤標準斷面圖如圖1、2所示。

3 施工實踐

混凝土灌注樁施工于2008年11月開始施工,至2009年5月施工結束。

圖1 南側堤平面圖

圖2 南側堤標準斷面圖

3.1 施工質量控制要點

(1)鉆孔質量的控制:包括孔位、孔深、垂直度、清孔等質量控制;

(2)鋼筋制作安裝質量控制:鋼筋籠的制作、安裝就位質量控制;

(3)混凝土樁質量控制:包括混凝土質量、澆筑質量、樁頭處理質量等質量控制。

3.2 實踐結果

3.2.1 沉降與水平位移觀測

地表沉降是由埋設在土工布上的沉降板觀測得出。對標準海塘正1+000 m斷面與南側堤1+250 m修改斷面進行了沉降的比較,具體見表1及圖3、4。正1+000 m資料統計分析時段為2008年1月12日～2010年4月12日,正1+250資料統計分析時段為2008年8月12日～2010年4月12日。

表1 沉降觀測資料

圖3 正1+000 m軸線沉降情況圖

圖4 正1+250 m軸線沉降情況圖

水平位移觀測主要觀測在上部荷載的作用下地基土不同深度的水平位移情況,采用測斜儀觀測。正堤正 1+000 m斷面及南側堤正1+324.4 m斷面水平位移比較見表2。觀測資料統計時段為2008年4月5日至2009年12月19日。

表2 水平位移觀測資料表 mm

從圖3、4可以看出,南側堤的沉降量 (軸線位置比較)要遠遠小于其他正堤的沉降量,并且后期曲線基本水平,沉降基本處于可控狀態;水平位移量上下一致,達到設計要求。

3.2.2 造 價

調整后的斷面方案為直立式灌注樁 (板墻)堤身方案。在剔除土地補償和政策處理費用的情況下,調整后的設計方案建筑工程費用比原設計方案投資減少23.7萬元,當考慮土地補償及政策處理費用時,調整后比原方案減少總投資528.9萬元。

3.2.3 外觀質量

從施工工藝看,混凝土灌注樁技術成熟,在我省應用較多,質量容易控制。從港區規劃看,調整后的直立斷面結構實用美觀,在滿足防潮要求的前提下,有助于港區開發和提升港區景觀層次。

3.2.4 工期及其他

由于混凝土灌注樁施工技術成熟,從工期上完全能保障。從政策處理角度看,調整后的設計方案保留了原沙場碼頭,保留現有北支慶瀾塘河河口避風港120 m寬度,滿足漁船的停泊要求。有效地解決了政策處理難度大且費用高的難題。并且由于堤身變小及結構的變化,堤身拋石量也大為減少,相應的料場征用量也適當減少。

3.3 存在問題

(1)成樁質量檢測。由于南側堤外海側灌注樁大部分為連孔排樁布置,間距1.13 m,圍區側灌注樁則局部為間距1.13 m。由于工程地質、施工環境因素影響,致使成樁基本連成一體,給后續的成樁檢測帶來困難,對這部分的樁的質量檢測只能憑施工中質量控制數據加以評判。

(2)與標準海堤其他斷面的銜接。因南側堤基礎采用了混凝土灌注樁,相對沉降很小,而其他標準斷面基礎采用塑性排水板固結處理,堤身的沉降肯定比混凝土灌注樁要大得多,所以斷面之間的銜接成了一個問題。

(3)沉降量的預留及控制。因灌注樁屬于摩擦樁,不是端承樁,所以后期沉降盡管小,但是關系到海堤的驗收,沉降量的預留及控制也是設計單位及施工單位應該考慮的問題。

4 結 語

玉環大麥嶼標準海塘工程南側堤采用了混凝土灌注樁施工,有效地解決了碼頭征用問題,減少了投資,沉降量處于相對可控狀態,為工程驗收創造了有利條件。