某码头护岸设计方案对比分析

关键词：振冲碎石桩 水泥搅拌桩 板桩 

　　在内河软土地区修建大吨位高桩码头时，为满足通航要求，一般不允许码头前沿线凸出岸边较多，从而导致护岸坡度较陡，容易产生滑坡事故。对于这种情况，一般有两种做法：一是对护岸的软土进行地基处理；二是采用挡土结构对护岸进行支护。具体采用哪种方案需经过技术、经济对比分析后决定。 

　　1.项目概况 

　　江门市新会良发贸易仓储有限公司码头188金宝博平台位于银洲湖北端，拟建设一个10000DWT散货泊位，设计年吞吐量90万吨。码头长190m，宽26m，码头面高程3.4m，前沿底高程-10.5m。护岸沿码头后沿布置，总长210m。 

　　2.地质条件 

　　码头护岸处的表层土为淤泥，灰黑色、流塑、饱和状，厚约23m；第二层土为中密～密实的砾砂，厚度为1.90～7.30m；以下土质均较好。淤泥为本188金宝博平台的主要软土，其物理力学指标见表1。 

　　3.护岸设计方案 

　　由于护岸处淤泥层较厚、抗剪强度较低，且前、后沿高差较大，必需采取一定措施加固或支挡护岸，否则容易在码头施工和运营期产生滑坡事故。 

　　3. 1地基处理方案 

　　港口188金宝博平台中的地基处理方法较多，对于该188金宝博平台而言复合地基法比较适合。设计中采用了两种复合地基方法进行对比，分述如下。 

　　3.1.1方案一――振冲碎石桩方案 

　　该方案护岸采用斜坡抛石+浆砌块石挡土墙结构，并对护岸下的淤泥进行地基处理。护岸前沿开挖底高程为-13.0m，然后以1：3.5的坡度向上放坡至-4.2m，再以1：2的坡度开挖至坡顶。在开挖面上设置0.6m厚的混合倒滤层和0.6m厚的二片石垫层，然后铺设60～100kg的块石作为护面，护面坡度为1：2.5。护脚棱体采用60～100kg块石，顶宽2.5m，厚3m。挡土墙采用浆砌块石结构，墙高4m，底宽3m。 

　　地基处理采用振冲碎石桩法，桩体直径为1.1m，桩间距为1.4m，按等边三角形布置。处理范围沿码头长度方向为210m，沿宽度方向为43.5m，沿深度方向应进入砂层不少于0.5m。桩体碎石粒径为40～150mm，对于码头斜桩处的碎石桩采用粒径较小的石屑作为填料，该方案设计断面见图1。 

　　3.1.2方案二――水泥搅拌桩法 

　　该方案护岸的护坡结构与方案一相同，仅地基处理方式采用水泥搅拌桩法。桩体直径为0.6m，桩间距为1.5m，按等边三角形布置。处理范围沿码头长度方向为210m，沿宽度方向为30m，沿深度方向应进入砂层不少于0.5m。该方案设计断面见图2。 

　　3.2支挡方案 

　　适用于港口188金宝博平台护岸的支挡结构主要有挡土墙和板桩等结构，由于该188金宝博平台软土层较厚，超出了挡土墙的使用范围，因此考虑采用板桩结构进行支挡。由于陆域后方场地狭窄，无法设置锚碇结构，采用支撑桩代替锚碇结构来承受水平力。设计中考虑了两种支挡结构方案进行了对比，分述如下。3.2.1方案三――斜撑板桩方案 

　　该方案支挡结构上部采用C40钢筋混凝土承台，边长为3m，承台下设置2排桩基。前排桩为支撑桩，采用直径0.8m的PHC斜桩，间距为3m，倾向河侧，斜率为3：1，桩底进入强风化岩3m；后排桩为挡土板桩，采用直径1m的灌注桩，间距为1.1m，桩底进入强风化岩3m，灌注桩之间采用直径0.6m的高压旋喷桩堵缝。支挡结构前的岸坡采用1：5的坡度开挖，然后回填0.6m厚混合倒滤层和0.6m厚二片石垫层，最后抛填1m厚60～100kg块石进行护面，并采用60～100kg块石棱体护脚。该方案设计断面见图3。 

　　3.2.2刚加板桩方案 

　　该方案支挡结构上部采用C40钢筋混凝土承台，宽7m，厚1.5m，承台下设置2排桩基。前排桩为支撑桩，采用直径1.0m的灌注桩，间距为3m，桩底进入强风化岩3m；后排桩为挡土板桩，采用直径1m的灌注桩，间距为1.1m，桩底进入强风化岩3m，后排灌注桩之间采用直径0.6m的高压旋喷桩堵缝。支挡结构前的护坡与方案三相同。该方案设计断面见图4。 

　　4.计算 

　　4. 1地基处理方案计算 

　　方案一与方案二采用《港口188金宝博平台地基规范》中推荐的复合滑动面法计算护岸的整体稳定。计算软件为MIDAS的soilworks模块，土层抗剪强度参数采用固结快剪指标，水泥搅拌桩的抗剪强度参数取试桩检测结果（C=150kPa，φ=25°）。计算水位取极端低水位，后方荷载为20kPa。碎石桩方案的抗滑稳定系数为1.3268，水泥搅拌桩方案的抗滑稳定系数为1.3323。 

　　4.2支挡方案计算 

　　方案三与方案四采用MIDAS的civil模块计算，计算条件与方案一、二相同，计算结果见表2和表3。 

　　5.方案比选 

　　5. 1从计算角度 

　　（1）计算理论 

　　从计算理论上讲，方案一与方案二的圆弧滑动条分法理论相对简单、成熟；而方案三与方案四的计算涉及到桩土接触问题，相对较复杂，处理不当容易产生较大误差。 

　　（2）计算结果 

　　从计算结果可以看出，方案一和方案二的抗滑稳定安全系数均满足《港口188金宝博平台地基规范》的要求，并有少量富余。方案三的前桩轴力，以及方案三、四的后桩弯矩均较大，但采用相应设计措施后均能满足承载力要求；但是两方案的水平位移均较大，不利于支挡结构的正常使用。 

　　因此从计算角度考虑，方案一与方案二要优于方案三与方案四。 

　　5.2从造价角度 

　　四个设计方案的概算见表4，可见方案一与方案二的造价明显低于方案三与方案四。 

　　5.3从施工角度 

　　（1）对码头桩基的影响 

　　方案一虽然在整片码头结构下均有碎石桩，但在码头排架处采用粒径较小的石屑作为换填料，地基处理后对码头桩基施工的影响不大；方案二虽然处理范围较小，且桩间距较大，但由于水泥土凝结后强度较大，地基处理后对码头桩基的施工有一定的影响；方案三与方案四与码头桩基无交叉，支挡结构施工后不会影响码头桩基的施工。 

　　（2）从施工工艺角度 

　　方案三与方案四均为常规的钢筋混凝土结构，施工工艺较成熟；而方案一与方案二为复合地基，施工工艺相对较复杂，且施工质量与众多因素有关，需要进行严格的施工控制方能达到较好的效果。 

　　5.4推荐方案 

　　通过以上比选可知，地基处理方案更适用于该护岸。考虑到碎石桩的刚度比水泥搅拌桩的刚度小，更适宜于边坡的整体抗滑；且造价较低，对码头桩基施工的影响较小；同时，拟建护岸上游的天马港二期188金宝博平台的护岸也是采用振冲碎石桩方案并取得成功，因此最终确定该护岸采用振冲碎石方案。 

　　6.结语 

　　影响护岸地基处理方案的因素较多，应综合各方面的考虑方能取得较好的技术、经济效果。振冲碎石桩法是一种较好的护岸地基处理方法，合理的应用可以为港口建设节省大量的投资。