关于厦门港东山5000 吨级对台客货码头工程临时护岸地基处理方案的分析

■苏良德

(福建省港航勘察设计研究院，福州 350002)

1 工程概况

本工程位于东山县康美镇北侧城垵作业区内， 北临东山湾。 项目建设规模：本工程建设规模为5000 吨级对台客货泊位，其中陆域形成面积49919m2，总护岸长度为808m。 本文主要研究西北侧斜坡临时护岸地基处理，该段护岸长度510m。

2 设计条件

2.1 荷载

(1)恒载：回填料荷载、面层结构荷载、结构物自重；

(2)均布荷载：道路10kN/m2；堆场30kN/m2；

(3) 集中荷载：20t 汽车、Q35 牵引车、20t 平板车，25t轮胎吊，5t 叉车；

(4)地震荷载：按7 度抗震设防烈度设计。

2.2 自然条件

(1)风况

多年平均风速5.3m/s；最大风速(风向)27.8m/s(NE)；极大风速(风向)37.6m/s(NE)；常风向频率(风向)35%(NE)；强风向频率(风向)35%(NE)。

(2)设计波要素

对工程区影响的主要波浪来自E、NE、N 向的局部小风区浪。 最大浪向来自NE 向。

(3)潮流

实测涨潮最大流速0.53m/s，落潮最大流速0.40m/s。

(4)地形地貌

原始地貌为滨海区水下岸坡地带， 拟建工程区域处于水下岸坡地带，地势整体呈由山体向海域外侧方向(由南向北) 倾斜的趋势， 水深变化较大(高潮时自2.20～11.70m 不等，低潮时自1.10～7.60m 不等)。

(5)区域地质概况及地质构造

拟建工程位于漳州市东山县城垵村， 根据区域地质资料，工作区内主要以全新统冲海积层(Q4al-m)、第四系残积层(Qel)、燕山早期第三阶段第四次侵入的钾长花岗岩、细粒花岗岩(γ52(3)d)为主；测区位于长乐-南澳深大断裂的南端， 区域新构造运动以断块的差异性升降运动为主要特征，测区未发现明显的新构造活动断裂，区域构造相对稳定。

(6)岩土体类型及特征

岩土层主要设计参数见表1。

表1 岩土层主要设计参数建议表

(7)抗震设防标准

根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)及《水运工程抗震设计规范》(JTS146-2012)，拟建场地抗震设防烈度为7 度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组属第一组。

3 护岸结构和地基处理

3.1 护岸工程特点和地基处理分析

结构选型、地基处理与工程特点、地质条件、波浪要素、使用要求、原材料来源和工程投资等因素密切相关。 为简化起见，取最不利(淤泥层最厚)的NK20 钻孔为典型岩土层进行分析，并对临时护岸的稳定性和沉降进行计算。

(1)工程特点

本工程西北侧护岸为临时护岸，对耐久性要求不高。因此从经济角度考虑， 堤心材料选择用充填袋装砂来代替传统的抛石。

(2)岩土层类型与特征

以NK20 钻孔为例，岩土层自上而下依次为淤泥、残积砂质粘性土、残积砂质粘性土，全风化花岗岩，全风化花岗岩。 淤泥厚度为9.8m，护岸宜选用斜坡式护岸以适应地基不均匀沉降。 护岸的地基处理方法可采用排水固结法、强夯置换法、水泥土搅拌桩法、碎石桩法。但从经济角度考虑， 采用插打塑料排水板排水固结法是比较合理的。

(3)波浪要素

本工程地处东山岛北侧，受东山湾北向浪影响，因此对护岸护面结构进行稳定性计算， 护面块石应大于200kg。

(4)使用要求

鉴于排水固结法工期长，工后沉降较大，本工程路面采用高强联锁块结构， 因此对护岸和陆域沉降的要求较低。排水固结法可满足临时护岸和陆域路面的使用要求。

(5)原材料来源

考虑到东山岛砂源丰富，而石料难得，因此本工程在回填料和堤心材料的选择上，尽可能选用砂代替块石。

在护岸的结构选型上一般有两种型式： 直立式护岸和斜坡护岸。 两者的比选见表2。综上，护岸采用斜坡式护岸，护岸的地基处理方式采用插打塑料排水板排水固结法。

表2 护岸结构和地基处理方案比选

3.2 排水固结法原理

港口工程中淤泥土强度低， 地基承载力和稳定性往往不能满足工程需要。这种地基通常需要进行地基处理，排水固结法就是处理淤泥地基的有效方法之一。 该法在软基中设置排水通道，通过护岸等构筑物、回填料自重分层逐渐加载， 使土体中的孔隙水排除， 超空隙水压力降低，土体固结沉降，强度逐渐增加的方法。 排水固结法主要由排水系统和加压系统组成。 排水系统分水平向和竖向。水平向排水系统主要是设置砂垫层，竖向排水系统主要是设置塑料排水板或砂井等竖向排水通道。 加压系统主要有堆载预压法、真空预压法、联合预压法。 对沉降要求严格的场地还可以进行超载预压。

3.3 护岸结构和地基处理方案

斜坡式临时护岸方案：先进行坡脚充填袋装砂施工，形成封闭区域后再进行回填中粗砂垫层， 插打塑料排水板。然后进行堤填充砂袋施工形成护岸。护岸前沿现浇混凝土压顶，临海侧铺设土工布、碎石垫层、块石抛理护面。结构断面图见图1。

3.4 护岸整体稳定性计算和沉降计算

计算护岸整体稳定一般采用圆弧滑动法， 具体采用考虑固结度的简单条分法，计算原理按照《水运工程地基设计规范》(JTS147-2017)中有关规定，计算最危险滑弧均满足以下极限状态设计表达式：

Msd≤Mrk/γR

式中，Msd、Mrk分别为作用于危险滑弧面上滑动力矩的设计值(kN·m/m)和抗滑力矩的标准值(kN·m/m)；γR为抗力分项系数。

图1 西北侧斜坡式临时护岸结构断面图(NK20 钻孔)

整体稳定包括三种计算工况：施工期工况、持久工况和地震工况。施工期工况的土坡和地基的稳定性，按设计低水位进行计算，要求最小抗力分项系数γR>1.0；持久工况的土坡和地基的稳定性，按极端低水位进行计算，要求最小抗力分项系数γR>1.2；地震工况的土坡和地基的稳定性，按设计低水位进行计算，要求γR>1.0。 经计算，护岸整体稳定均满足要求。 稳定性计算结果见表3，沉降量与时间关系见图2。 计算结果显示工后残余沉降0.14m。

表3 临时护岸整体稳定性计算表

图2 斜坡护岸前沿加载和固结关系图

4 结语

本文根据项目的工程特点、岩土层类型与特征、砂石料来源情况和使用要求，经过综合分析比较，护岸的地基处理方式采用插打塑料排水板排水固结法。 经护岸稳定性计算，结果是安全可靠的，残余沉降是可以满足使用要求的。 因此该护岸结构方案是经济合理的。