第11卷第4期中国水运V ol.11
N o.4
2011年4月Chi na W at er Trans port A pri l 2011
收稿日期：2011-03-04
作者简介：尹永欣（），男，中交天津港湾工程设计院有限公司大连分公司助理工程师，研究方向为港口与航道工 程。
尹永欣，乔
帅，潘澍
（中交天津港湾工程设计院有限公司大连分公司，辽宁大连116001）
摘
要：结合工程实例，介绍了振冲碎石桩在处理码头软土地基上的应用，并与高桩结构型式做了比较。着重从设
计角度介绍了相关的设计参数，根据施工检测结果，对复合地基承载力进行了验算。关键词：振冲碎石桩；软土地基；复合地基；承载力中图分类号：TU472文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2011）04-0242-03一、引言 沉箱重力式码头[1]作为一种比较成熟的码头结构型式，耐久性好，维修方便，承受码头面荷载能力强，在承载力较好的地基上得到了广泛的应用。但在承载力较差的软土地基上，其应用受到一定限制，往往需要对地基进行处理。碎石桩加固软土地基具有显著的优点[2-4]，施工速度快、适用性广、效果好、造价低，在港口工程地基处理中得到了较广泛的应用。
大连某码头选址所在地软土层较厚，而码头面荷载较大，利用振冲碎石桩对软土地基进行加固，满足了码头结构对地基承载力的要求，有效地缩短了工期，减小了施工难度，降低了工程造价，取得了良好的效益。本文着重从设计角度，介绍碎石桩在本工程软土地基加固中的相关经验。
二、工程设计条件1．码头使用荷载
本工程为某板材加工企业的配套码头，停靠该公司板材运输船，该船为滚装船舶，利用轮胎式起重机进行货物吊装，平板车进行货物滚装运输，码头需设置斜坡道。
码头前沿设计堆货荷载：50k Pa 。
轮胎式起重机荷载：标准起重能力45t ，最大起重能力75t ，自重315t ，共4个支腿。最大起重能力与自重总计390t ，平均每个支腿压力975k N 。
2．自然条件流量测量装置
该码头所在地掩护条件良好，重现期50年的H 1%波高1.86m 。
海流实测最大涨潮点流速为0.78m/s ，涨潮垂线平均流速为0.70m/s ；实测最大落潮点流速为0.66m/s ，落潮垂线平均流速为0.55m/s 。
美乳レフリーに反则技3．工程地质条件
根据勘探资料，地层由上至下划分为：
粘土：湿，软塑～可塑，含少量砾石，属于中软土层，工程地质性质较差，地基承载力容许值110kPa 。
细砂：饱和，稍密～中密，属于中软土层，工程地质性质较差，地基承载力容许值f=100k Pa 。
粉质粘土：湿，可塑，含少量砾石，属于中软土层，工程地质性质较差，地基承载力容许值200kPa 。
碎石：饱和，稍密～中密，属于中硬土，地基承载力较高，地基承载力容许值280k Pa 。
强风化板岩：岩芯呈碎石土状，地基承载力较高，工程地质性质较好，地基承载力容许值350k Pa 。
中风化板岩：岩芯呈碎石土状，地基承载力较高，工程地质性质较好，地基承载力容许值700k Pa 。
三、工程设计方案1．结构方案选择
最初，本工程考虑采用预制PHC 预应力混凝土管桩。碎石层桩端阻力特征值为4000kPa ，由于码头面荷载较大，若采用碎石层做桩端持力层，则桩基承载力[5]不满足设计要求，因此必须将桩基贯穿碎石层，打入强风化岩层。但碎石层分布较为广泛，由于混凝土桩难以穿过碎石层，必须将PHC 桩换成钢管桩方案，这样就大大增加了工程费用。 本工程为板材货运码头，码头面堆载较大（50k Pa ），超过了高桩码头的常规堆载[6]；同时，轮胎式起重机支腿压力非常大，起重机支腿作用位置难以固定，导致整个码头构件都必须加强，才能满足装卸机械的工作荷载要求。
经计算比较，高桩方案面板、纵梁、横梁等构件尺寸都很大，裂缝开展宽度很难控制，钢筋易锈蚀，影响结构耐久性；钢管桩本身也较易锈蚀，耐久性较差。同时，本工程需设置斜坡道，以满足码头滚装作业要求。高桩方案斜坡道处结构复杂，施工困难。
经多方案比选，码头结构最终确定为沉箱重力式，采用振冲碎石桩对软土地基进行加固，以处理后的复合地基作为沉箱抛石基床的持力层。与高桩方案相比，采用沉箱方案，码头工程费用节约31%。
2．码头结构方案
码头墙身结构采用沉箱结构，沉箱直接座落在抛石基床上。沉箱内回填开山石（含泥量小于5%），前仓回填至沉箱高度的一半，以减小沉箱前趾应力，后仓回填至沉箱顶。墙后抛石棱体采用10~100kg 块石，外侧铺设0.5m 厚的二片石垫层和0.8m 厚的混合倒滤层。
抛石基床厚2m ，下部碎石垫层厚1m ，采用振冲碎石桩
1984-
第4期
尹永欣等：振冲碎石桩在码头软土地基处理中的应用
243
处理后的复合地基为基础持力层。
图1
码头结构断面图
3．地基处理方案
基床下部粘土层、粉质粘土层、细砂层均采用振冲碎石桩处理方案[7-9]，桩径1m ，碎石桩间距1.6m ，等边三角形布置，上部设1m 厚碎石垫层并夯实。碎石桩振冲器功率以100kW 为主、75k W 为辅。碎石桩桩体材料采用碎石，含泥量小于5%，粒径不大于200m m ，且粒料级配不得为单级。
设计过程中无现场试验资料，根据规范[7]，对处理后复合地基承载力进行估算。
[1(1)]SPk S k
f m n f =+式中：f s p k ——复合地基承载力标准值（kPa ）；m ——面积置换率，取0.35；
n ——桩土应力比，粘土层取4，粉质粘土层取2，细砂层取4；
f s k ——加固后的桩间土承载力特征值（k Pa ），设计时取天然地基承载力标准值；
经估算，加固后的粘土层、粉质粘土层、细砂层复合地基承载力标准值分别为225.5k Pa 、270k Pa 、205k Pa 。
根据码头结构稳定性计算，基床底面应力最大值为174k Pa 。因此根据估算结果，处理后的复合地基承载力满足设计要求。
四、质量检测
钢水温度
现场振冲碎石桩加固处理施工（试桩）结束后，对场地地基进行了质量检测，检测方法为N 63.5重型动力触探试验。
1．检测结果
现场对经振冲碎石桩加固处理后的复合地基进行了N 63.5
重型动力触探试验，检测孔4个，测试42.4米，各孔测试数据曲线见后附的钻孔N 63.5重型动力触探试验直方图。测试中的异常数据经剔除后，对结果综合统计，桩体承载力特征值分别为440kPa 、404kPa 、420kPa 。
对桩间土做N 63.5重型动力触探孔1个，承载力特征值为。
图2动探试验直方图一
图3动探试验直方图二
图4
动探试验直方图三
2．复合地基承载力计算
根据复合地基承载力特征值计算公式：
(1)S P k Pk Sk f mf m f =+式中：Pk f ——碎石桩承载力特征值（k Pa ）。
计算结果见表1。
表1
复合地基承载力计算结果表（单位：kPa ）
桩位m f p k
f s k
f s pk
10.35440184273.620.354041842613
35
666
文具盒生产过程3．检测结果分析（下转第5页）
184kPa 0.420
电汽锅
184
2.24
第4期张宽：大体积混凝土裂缝的成因与预防245
（3）避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。
（4）在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限拉伸。
（5）在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征，合理设置后浇缝，保留时间一般不小于60天。如不能预测施工时的具体条件，也可临时根据具体情况作设计变更。
3．采用合理的施工方法
（1）混凝土的拌制
1）在混凝土拌制过程中，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机塌落度。
2）要尽量降低混凝土拌合物出机口温度，拌合物可采取以下两种降温措施：一是送冷风对拌和物进行冷却，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的温度控制在6℃左右。
（2）混凝土浇注、拆模
1）混凝土浇注过程质量控制
浇注过程中要进行振捣方可密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠二分之一为宜，浇注完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝。另外，浇注混凝土要求分层浇注，分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密。避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能。
2）浇注时间控制
尽量避开在太阳辐射较高的时间浇注，若由于工程需要在夏季施工，则尽量避开正午高温时段，浇注尽量安排在夜间进行。
3）混凝土拆模时间控制
混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内，预计拆模后混凝土表面温降不超过9℃以上允许拆模。
（3）做好表面隔热保护
大体积混凝土的温度裂缝，主要是由内外温差过大引起的。混凝土浇注后，由于内部较表面散热快，会形成内外温差，表面收缩受内部约束产生拉应力，但是这种拉应力通常很小，不至于超过混凝土的抗拉强度而产生裂缝。但是如果此时受到冷空气的袭击，或者过分通风散热，使表面温度降温过大就很容易导致裂缝的产生，所以在混凝土在拆模后，特别是低温季节，在拆模后立即采取表面保护。防止表面降温过大，引起裂缝。另外，当日平均气温在2～3d内连续下降不小于6~8℃时，28d龄期内混凝土表面必须进行表面保护。
（4）养护
混凝土浇注完毕后，应及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润，这样既减少外界高温倒罐，又防止干缩裂缝的发生，促进混凝土强度的稳定增长。一般在浇注完毕后12～18h内立即开始养护，连续养护时间不少于28d或设计龄期。
（5）通水冷却
若是在高温季节施工，则要在初期采用通制冷水来降低混凝土最高温度峰值，但注意，通水时间不能过长，因为时间过长会造成降温幅度过大而引起较大的温度应力。为了削减内外温差，还应在夏末秋初进行中期通水冷却，中期通水一般采用河水，通水历时两个月左右。后期通水是使混凝土柱状块达到接缝灌浆的必要措施，一般采用通河水和通制冷水相结合的方案。
三、结语
通过以上分析可知，大体积混凝土的材料型裂缝主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的，笔者认为精心选择原材料，并在施工中采用合理的方法，能有效的防止裂缝的发生。
参考文献
[1]迟陪云.大体积混凝土开裂的起因及防裂措施.混凝土，
2001，（12）.
[2]徐洪良.浅谈混凝土的施工温度与裂缝[J].民营科技，2009
（12）.
[3]熊韬.浅谈大体积混凝土的施工温度与裂缝处理[J].商情，
2009，（11）.
（上接第243页）
（1）根据检测结果，除去桩头松散体外，碎石桩桩体动探击数均不小于6。
（2）碎石桩桩体随着深度变化的密实度呈中密状态，说明桩体密实度较高。碎石桩桩间土分层密实度呈稍密状态。
（3）根据检测结果推求的复合地基承载力较估算值大，可满足本工程对地基承载力的要求。
参考文献
[1]JTS167-2-2009，重力式码头设计与施工规范[S].
[2]余震等.振冲碎石桩加固软土地基试验研究[J].重庆建筑
蝶型弹簧
大学学报，2007，06：57-61.[3]赵进坤.振冲碎石桩在软土地基处理中的应用[J].水运工
程，2001，07：58-62.
[4]江正荣.建筑地基与基础施工手册[M].北京：中国建筑工
业出版社，2005.
[5]J TJ254-98，港口工程桩基规范[S].
[6]J TS144-1-2010，港口工程荷载规范[S].
[7]J TJ246-2004，港口工程碎石桩复合地基设计与施工规程
[S].
[8]J TS147-1-2010，港口工程地基规范[S].
[9]地基处理手册编写委员会.地基处理手册[M].北京：中国
建筑工业出版社，2000.
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