【探究处理港口工程中地基几种方法】港口工程地基规范
时间：2019-05-26 03:25:47 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘要:本文主要讲述航道工程中地基处理常采用换土垫层法、降低地下水位法和桩基处理等方法，来改善软弱地基土的强度、压缩性、透水性、动力特性、湿陷性和胀缩性等特性，以达到满足护岸工程建设需要的目的。
关键词:护岸;地基处理;方法
Abstract: this article mainly described in the channel engineering foundation treatment often USES in soil cushion method, reduce the ground water level method and pile foundation processing methods, to improve the soft foundation soil strength, compressibility, water permeability, dynamic, collapsible sex and swell-shrink sexual features, to meet the needs of revetment engineering of purpose.
Keywords: bank protection; Foundation treatment; methods
中图分类号： U656.3 文献标识码：A文章编号：
软弱地基系指压缩层主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成，是指在一定的建筑条件下，工后沉降量和隐定性不满足规范要求。在实际航道护岸工程的施工中，经常会遇到软弱地基不能够满足护岸工程质量要求的情况，这时就必须对地基采取适当的措施进行处理，以改善地基土的强度、压缩性、透水性、动力特性、湿陷性和胀缩性等特性，达到满足护岸工程建设需要的目的。南通地区内河航道护岸工程软弱地基处理常用以下几种方法：换土垫层法、降低地下水位法和桩基处理方法等。
1换土垫层法
换土垫层法是先将基础底面以下一定范围内的软弱土层挖去然后回填强度较高、压缩性较低、并且没有侵蚀性的材料，如粗砂、碎石、卵石、块石、灰土、素土、石屑和矿渣等，再分层夯实，作为地基的持力层，这种处理方法的实质是在软弱层上所换填的优质材料自然地陷入软弱层中而发展起来的换填方法，具有在短时期内可以得到所希望的改良效果的特征。垫层法对护岸工程主要表现为以下几个方面的作用：1）提高地基承载力；2）减少沉降量；3）加速软土地基的排水固结。
下面就以使用较为普遍的砂垫层为例，来说明换土垫层法的设计及其施工特点。
换层设计：
1.1 砂垫层厚度的确定。砂垫层的厚度一般是根据垫层软弱土层的承载力来确定的，即作用于砂垫层底面处土的自重压力与附加应力之和不大于软弱土层的容许承载力。
σcz＋σz≤R （1）
一般计算时，可根据砂层的地基容许承载力定出基础宽度 B，再根据下卧软弱土层的承载力定出垫层厚度 Z.具体计算时，一般是根据初步拟定的砂垫层厚度，再用公式（1）进行复核。砂垫层厚度一般不宜大于 3.0米，也不宜小于 0.5 米。
砂垫层底面处的附加应力 σz 的计算方法，除了可用弹性理论的土中应力的公式计算外，也可按应力扩散角 θ 计算:
（2）
1.2 砂垫层宽度的确定。砂垫层的宽度一方面要满足应力扩散的要求，另一方面要防止垫层向两边软弱土层挤出，常用的经验方法是垫层底部宽度 B" 由下式确定：
B"=B+2Ztgθ （3）
式中：R—为垫层底面经修正后的软弱土层的容许承载力（kPa）；σcz—为垫层底面处土的自重应力（kPa）；σz—为垫层底面处土的附加应力（kPa）；P—为基础底面的压力力（kPa）；σc—为基础底面标高处土的自重应力（kPa）；B、B"—分别为基础和砂垫层的底面宽度（m）；Z—为砂垫层的厚度（m）；θ—为应力扩散角（度）。
2 降低地下水位法
降低地下水位法，是将地下水抽出而产生地下水位梯度，达到降低地下水位的目的，以此来保证工程的安全性和经济性。常用的方法有：浅集水坑排水方法、自渗砂井与管井抽降方法相结合的排水方法。降低地下水位法对护岸工程的作用主要表现为以下几个方面：1）防止涌水、流砂现象的发生；2）保持坡面稳定；3）促进粘土层的固结；4）改良砂土的性质（控制含水量）；5）保证护岸基础干地施工的要求。
2.1浅集水坑排水方法。浅集水坑排水方法对于砂土、软土地基均能取得较好的效果，其对砂性土质，因其渗透系数较大，固结时间较短的特点。容许一边从基坑坡面和底面涌水，把水收集在浅水坑的浅槽中，一边用泵进行排水。这种方法适用于小规模排水和涌水稳定性高的良好地基的挖掘和在较缓坡面上的挖掘等。
这种方法由于设备简单，费用少，操作也容易，所以在航道护岸施工中被广泛采用，然而在坡面的下部，由于渗透压力，使土松散，因而是造成坡面崩塌的原因。特别是粉土或细砂成透镜状掺在其中时，危险更大。为解决这一问题可以利用板桩作侧壁，只容许从底面涌水，这样可以起到保护边坡稳定的作用。
2.2自渗砂井与管井抽降方法相结合的排水方法。南通地区由于地下水位较高，在护岸基础施工中降低地下水位的工作，宜采用轻型井点进行围降，间隔一般都小于2.0m，其降水效果很好。护岸基础施工需要对基坑进行无水地基处理，目前广泛采用管井抽降的方法来解决。但由于地层间的渗透性很差，造成管井的对降低层间滞水效果也很差，管井的单井出水量很小，其造价高，起不到应有的效益，单纯采用该方法进行基坑围降很难达到基坑干槽作业的施工要求。为探求较经济又合理的基坑降水方法，将自渗砂井与管井抽降方法有机的结合起来，应用于深基坑降水工程中，可以取得较理想的降水效果和经济效益。
2.3降水设计的理论分析。经对南通地区的大量护岸基坑水文地质条件进行分析和研究，在地表下 20m 深度内，普遍存在有较稳定的渗透性较好的砂、卵石层，具有一定的厚度，且水位低于其顶板埋深，属潜水型地下水。这一条件的存在对基坑降水是十分有利的。可以利用钻孔揭露该层，沟通上下含水层，使上层滞水导入该层。如果潜水位低于基坑较多，厚度较大，渗透性又较好，上层滞水导入后又能大部分及时排走，其混合水位低于基坑深度时，就能达到自降的目的。如果混合水位高于基坑深度时，可以用管井配合抽降以达到降水目的。由于上层滞水层的渗透性很差，且多以透镜状存在，因而需要较多的沟通通道才能达到好的降水效果。这些通道钻孔可以采用全充料型，既无须下井管，只填砾料，也称自渗砂井。这
样可以大大降低降水成本。将潜水层做为管井抽降的目的层；在管井间布置适量自渗砂井，将层间滞水导入管井抽降层中，由管井抽出，会有较好效果。据初步计算，1 个深 16～17m 的砂井，只相当于 2m 管井的成本。且免去了水泵和用电的费用，可以取得较理想的降水效果和经济效益。
3 桩基处理
对软弱地基进行桩基处理的目的是提高软弱地基的强度，保证地基的稳定，降低软弱土的压缩性，减少基础的沉降和不均匀沉降。目前针对软弱地基的不同构成有很多不同的处理方法，结合在如泰运河的护岸工程实践，对用钢筋砼方桩、小木桩处理软弱地基的问题做一些探讨。
3.1 桩基处理方法。在护岸施工中，对厚度较大或承受荷载较重的软弱地基一般采用各类钢筋混凝土桩进行处理，而对于一些承受荷载较轻的地基或遇局部暗塘的情况，大多是采用小木桩处理地基，小木桩处理某些软弱地基不仅施工较为便捷，而且费用也较为经济合理。下面就以小木桩处理地基为例，来说明桩基处理的设计及施工特点。小木桩的设计计算：
在设计中木桩用作挤密桩时可按下式设计：
式中：S—桩的间距（m）；d—桩径（m）；e0—挤密前土的天然孔隙比；e1—挤密后作要求达到的孔隙比，可按地基所需的承载力设计值再根据《建筑地基基础设计规范》附录五附表 5－3 或 5－4 确定；n—每 m2桩的根数；A—每 m2地基所需挤密桩面积，A=（e0-e1）（/1+e0）；AP—单桩横截面积（m2）。
在设计中，当桩端有硬壳层存在时，可作为端承桩，按下式计算：
Pa=Ψα[σ]A
式中：Pa—单桩承载力；Ψ—纵向弯曲系数，与桩间土质有关，一般可取1；α—桩材料的应力折减系数，木桩取0.5；[σ]—桩材料的容许压力，kPa。
3.2 木桩处理软弱地基的适应条件。根据在软土地基上工程建设的实践经验，软土地基的设计之前必须认真进行工程地质勘察和土工试验。只有查清土层和土质的情况，才能正确地进行设计和施工；再者，必须从场地的土层和土质的特点出发，对地基与基础的结构、施工及使用等方面进行综合考虑，通过方案比较、合理地选择地基处理方案。一般软土厚度小于5m时较为适宜用松木桩处理，为了便于打桩，桩长不宜超过 4m。做端承桩时，为了保证桩尖能进入持力层，上部可先开挖至基础的埋深后再打桩。桩的材料必须用松木，因松木含有丰富的松脂，这些松脂能很好地防止地下水和细菌对其的腐蚀，价格也较为便宜。松木桩适宜在地下水以下工作，对于地下水位变化幅度较大或地下水具有较强腐蚀性的地区，不宜使用松木桩。
在如泰运河的护岸工程部分施工中，采用了小木桩处理软弱地基，实践证明 ，其具有施工方便、经济效益明显的优点，可避免大量的土方开挖，用松木桩处理软弱地基在经济和技术上是可行的，它不失为一种处理软弱地基的有效手段。
航道护岸工程中软弱地基的处理方法很多，在具体选用时，要结合工程实际，综合分析各种方法的降水效果和适用范围成本，必要时可以几种方法结合使用，以取得较理想的降水效果和经济效益。以上是对护岸软弱地基处理的一些认识和体会，供广大航道工程人员参考。
