[廣東]近海人工島填海地基處理施工方案

1、一、工程概況1.1概述擬建的珠澳口岸人工島位于珠海市拱北灣近岸海域，地理坐標(biāo)為221231”N，223431”E。港珠澳大橋珠澳口岸人工島填海工程的設(shè)計(jì)工作包括人工島護(hù)岸、陸域形成、地基處理、施工棧橋及交通船碼頭。形成后的陸域交工標(biāo)高為4.5m。本工程軟基處理分為島壁區(qū)和島內(nèi)區(qū)，面積約229萬m2。島壁區(qū)地基處理屬于西北護(hù)岸岸壁服務(wù)，由于岸坡穩(wěn)定及工期的需要，該處地基處理方式采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓，面積約53萬m2，島內(nèi)采用降水聯(lián)合堆載預(yù)壓和堆載預(yù)壓的方式，面積約176萬m2。二、地基處理的施工工藝及流程2.1島壁區(qū)地基處理2.1.1島壁地基處理的施工工藝及流程為了保證島壁岸坡的穩(wěn)定性和工期，該

2、區(qū)域采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓的地基處理方法。主要施工工藝流程：臨時圍堰回填中細(xì)砂倒濾層鋪設(shè)施插塑料排水板淤泥攪拌墻真空預(yù)壓真空聯(lián)合堆載預(yù)壓卸載場地整平淤泥攪拌墻處理水泥攪拌樁回填砂密實(shí)處理分層碾壓。施工準(zhǔn)備真空預(yù)壓 淤泥攪拌墻施工 施插塑料排水板鋪設(shè)倒濾層回填至標(biāo)高2m回填至標(biāo)高1m回填至標(biāo)高0.0m回填至標(biāo)高1m回填中細(xì)砂第四級圍堰第三級圍堰第二級圍堰第一級圍堰臨時圍堰 沉降觀測監(jiān) 測真空聯(lián)合堆載預(yù)壓檢 測卸 載淤泥攪拌墻處理水 泥 攪 拌 樁回填砂密實(shí)處理分 層 碾 壓1、臨時圍堰為了給島壁區(qū)的陸域形成提供一個良好的掩護(hù)，需要在島壁區(qū)的外圍先形成臨時圍堰。 1）、鋪設(shè)土工布和土工格柵 由于淤泥

3、較厚，地基尚未處理，人工和機(jī)械無法上去施工，在圍堰施工前，先鋪設(shè)一層200g/m2的土工布，在土工布上層鋪設(shè)一層土工格柵（單向一次性拉伸聚丙烯，TGDG220）2）施插塑料排水板為保證臨時圍堰的穩(wěn)定，臨時圍堰區(qū)需要水上施打塑料排水板。塑料排水板按正方形布置，間距1m，采用B型板。施工前應(yīng)按照10m10m進(jìn)行試插，以確定插設(shè)排水板的實(shí)際深度；施工時，必須插穿軟土層，進(jìn)入下臥層30cm，并露出地面20cm。當(dāng)軟土層下臥層為透水砂層時，控制塑料排水板在距砂層頂面0.5m時終止。 3）臨時圍堰施工臨時圍堰的長度約為4838m，其中北圍堰約2170m，西圍堰約2668m。圍堰頂高程在結(jié)合島壁區(qū)地基處理需

4、要后確定為+3.0m，圍堰頂寬暫定為2m。結(jié)構(gòu)采用分級式充填砂袋（或土工管袋）圍堰，北圍堰受風(fēng)浪影響較大，采用抗風(fēng)浪能力更好的土工管袋結(jié)構(gòu)，西圍堰側(cè)風(fēng)浪較小，采用普通的充填砂袋結(jié)構(gòu)；圍堰外側(cè)邊坡坡度為1：2，內(nèi)側(cè)邊坡坡度為1：1。考慮到圍堰本身穩(wěn)定性的需要以及軟基處理的需要，圍堰總寬度約42m。同時應(yīng)控制圍堰的施工速度及施工高度，并保證每級圍堰反壓平臺的寬度。 2、回填中細(xì)砂 第一級臨時圍堰結(jié)束后，真空預(yù)壓區(qū)域內(nèi)就開始回填中細(xì)紗回填至標(biāo)高1m;第二級圍堰結(jié)束后，回填至標(biāo)高0m；第三級圍堰結(jié)束后，回填至標(biāo)高1m；第四級圍堰結(jié)束后，回填至標(biāo)高2m。 3、倒濾層施工鋪設(shè)1m厚中粗砂作為排水墊層。中粗

5、砂墊層要求：含泥量5%，滲透系數(shù)不小于510-3cm/s，無雜質(zhì)和有機(jī)物。4、施插塑料排水板塑料排水板按正方形布置，間距1m，采用B型板。施工前應(yīng)按照10m10m進(jìn)行試插，以確定插設(shè)排水板的實(shí)際深度。施工時，必須插穿軟土層，進(jìn)入下臥層30cm，并露出地面20cm。當(dāng)軟土層下臥層為透水砂層時，控制塑料排水板在距砂層頂面0.5m時終止。施工結(jié)束后，及時用中粗砂填滿排水板周圍的孔洞，并將塑料排水板板頭埋置于排水墊層中（0.2m0.3m）。5、淤泥攪拌墻施工島壁外圍淤泥攪拌墻采用雙排淤泥攪拌樁，單樁直徑0.7m，成墻時彼此搭接0.2m，樁距0.5m。島壁內(nèi)部淤泥攪拌墻采用單排淤泥攪拌樁，樁直徑0.7m

6、，彼此搭接20cm。淤泥攪拌樁深度控制以穿透透氣（水）層并進(jìn)入其下不透氣（水）層1m為準(zhǔn)，深度暫定6m。施工時需要沿淤泥攪拌墻中心線每隔3050m進(jìn)行探摸，判斷實(shí)際打設(shè)深度。淤泥攪拌樁采取四噴四攪施工工藝，采用淤泥或粘性土制成泥漿，泥漿比重1.35，不得含有粗顆粒。6、真空預(yù)壓施工1）、管路鋪設(shè)濾管采用PVC塑料管，沿管身按三角形排列打孔，制成花管，再包一層無紡布作為濾水層，要求捆扎結(jié)實(shí)，達(dá)到只透水不透砂，濾管間距4m。濾管用螺紋鋼絲橡膠管連接，膠管套入濾管長約100mm，連接時用鉛絲擰緊，鉛絲結(jié)頭嚴(yán)禁朝上。在埋設(shè)時確保濾管上的無紡布不被破損，鋪設(shè)濾管時可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況對二通、三通和四通的數(shù)

7、量及形狀做適當(dāng)調(diào)整，但總體應(yīng)確保濾管排水通暢。主管采用PVC塑料管，用三通連接器與濾管連接，通過出膜器及吸水管與真空泵連接。所有管路埋于排水墊層頂面以下約0.3m深。管路埋設(shè)完畢后，場地整平，清理場地，將場地中的雜物、竹竿、碎石等尖、硬物清理干凈，以免刺破密封薄膜。2）鋪設(shè)密封膜在編織布之上鋪設(shè)兩層聚乙烯（或聚氯乙烯）膜，密封膜在工廠熱合一次成型。在加工密封膜時，其大小應(yīng)考慮埋入淤泥攪拌墻溝部分，并根據(jù)實(shí)際預(yù)留足夠的不均勻沉降變形富余量，防止密封膜拉裂。兩層密封膜鋪設(shè)完畢后，分層將密封膜邊緣人工踩入淤泥攪拌墻深不小于1.2m。4）埋設(shè)膜下真空探頭膜下真空度測頭均勻分布真空預(yù)壓單元塊內(nèi)，要求真空

8、度測頭埋設(shè)在相鄰兩濾管之間的砂層中，上覆厚度約0.3m的砂層。5）真空預(yù)壓選用7.5kw的射流泵和水箱等組裝抽真空系統(tǒng)，真空射流泵要求能形成不小于0.096MPa的真空壓力，按每臺泵控制8001000m2，沿加固區(qū)邊界布置。在軟基處理邊界線處，抽真空系統(tǒng)擺放在密封溝位置。開始試抽真空作業(yè)，發(fā)現(xiàn)有漏氣的情況，及時用膠水粘補(bǔ)。真空滿載過程中，維持膜下真空度不低于85kPa。7、聯(lián)合堆載預(yù)壓1）、鋪設(shè)土工布在堆載之前，在密封膜上鋪設(shè)一層土工布（200g/m2）保護(hù)真空膜。2）堆載在試抽真空15天后，膜下真空度達(dá)到85KPa,確定無漏氣的前提下，進(jìn)行堆載。堆載厚度為4.5m.堆載應(yīng)分級堆載，每級厚度不

9、高于1m。施加每級荷載時，本級堆載邊坡外側(cè)應(yīng)保證之前每級堆載平臺寬度不小于30m，作為本級堆載的反壓平臺，以保證堆載臨時邊坡的穩(wěn)定。堆載采用吹填施工，要求在吹填出口下方應(yīng)有足夠的厚度的填料，并鋪設(shè)數(shù)層編織布或采取其它有效防護(hù)措施，防止吹填過程砂土沖刷損壞密封膜。8、卸載在滿足真空度要求的前提下，連續(xù)抽真空，當(dāng)真空聯(lián)合堆載預(yù)壓恒載時間滿足設(shè)計(jì)要求，且在預(yù)壓荷載條件下的實(shí)測沉降曲線推算加固地基的平均固結(jié)度達(dá)90%以上，使用期殘余沉降量S20cm/20年，即可停止抽真空。9、淤泥攪拌墻處理淤泥攪拌墻墻厚1200mm，其墻體部位采用水泥攪拌樁（濕法)進(jìn)行二次處理。水泥攪拌樁在真空聯(lián)合堆載預(yù)壓結(jié)束后進(jìn)行

10、。四周邊界采用雙排樁、內(nèi)部分塊邊界采用單排樁。水泥攪拌樁樁徑600mm。單排水泥攪拌樁間距1.0m，單樁平均長約11m；雙排樁按等腰三角形布置，橫向間距0.8m，縱向間距1.0m，單樁平均長約16m。水泥摻入比15；要求28d抽芯式塊無側(cè)限抗壓強(qiáng)度1.0MPa。10、水泥攪拌樁施工島壁區(qū)地基處理卸載后護(hù)岸前沿線外側(cè)整平至標(biāo)高+2.0m，并陸上施打水泥土攪拌樁。由于護(hù)岸穩(wěn)定性的需要，基槽底部需要打設(shè)一定寬度的水泥土攪拌樁，應(yīng)先將水泥土攪拌樁區(qū)域場地整平至標(biāo)高+2.5m。水泥土攪拌樁要求穿透層淤泥；西護(hù)岸局部區(qū)域1粘土層較薄，1淤泥質(zhì)土層較厚，水泥土攪拌樁需要打穿1淤泥質(zhì)土層。水泥土攪拌樁正三角形

11、布置，樁徑為600mm，樁間距為1.45m，置換率為15%。水泥宜用普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級要求32.5級或以上。水泥摻量不得少于15%，濕法的水泥漿水灰比可用0.450.55。 11、場地密實(shí)度處理預(yù)壓處理完畢卸載之后應(yīng)進(jìn)行場地強(qiáng)夯處理，以對回填砂層進(jìn)行密實(shí)。強(qiáng)夯處理為東、南護(hù)岸前沿線往場區(qū)偏移40m和西、北護(hù)岸前沿線以后所包括的范圍。強(qiáng)夯夯擊能初定3000kN.m。施工工藝為兩遍點(diǎn)夯，一遍普夯。夯點(diǎn)呈正方形布置，第一遍點(diǎn)夯間距為6m，第二遍點(diǎn)夯位于第一遍點(diǎn)夯中間。普夯夯擊能為1000kN.m，普夯夯錘錘印應(yīng)以1/3錘徑搭接。12、分層碾壓強(qiáng)夯后采用自重大于18t的振動碾壓機(jī)碾壓6-8遍，直

12、至設(shè)計(jì)標(biāo)高+4.5m。分層碾壓應(yīng)事先選擇試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，以確定土料的最佳含水量、回填料厚度、振動機(jī)械型號、振動力、振動遍數(shù)，以便確定滿足碾壓后土層設(shè)計(jì)承載力特征值及壓實(shí)系數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求的技術(shù)參數(shù)。2.2島內(nèi)區(qū)地基處理 島內(nèi)區(qū)采用降水聯(lián)合堆載預(yù)壓的處理方式。主要施工工藝和流程：倒濾層鋪設(shè)施插塑料排水板降水井埋設(shè)淤泥攪拌墻施工堆載降水預(yù)壓卸載淤泥攪拌墻處理場地密實(shí)處理分層碾壓施 工 準(zhǔn) 備沉 降 觀 測鋪設(shè)倒濾層施插塑料排水板降水井埋設(shè)淤泥攪拌墻施工堆 載監(jiān) 測降 水 預(yù) 壓檢 測卸 載淤泥攪拌墻處理場地密實(shí)度處理分 層 碾 壓1、鋪設(shè)倒濾層鋪設(shè)2m厚中粗砂作為排水墊層。中粗砂墊層要求：含泥量

13、5%，滲透系數(shù)不小于510-3cm/s，無雜質(zhì)和有機(jī)物。2、施插塑料排水板塑料排水板按正方形布置，間距1m，采用B型板。施工前應(yīng)按照10m10m進(jìn)行試插，以確定插設(shè)排水板的實(shí)際深度。施工時，必須插穿軟土層，進(jìn)入下臥層30cm，并露出地面20cm。當(dāng)軟土層下臥層為透水砂層時，控制塑料排水板在距砂層頂面0.5m時終止。施工結(jié)束后，及時用中粗砂填滿排水板周圍的孔洞，并將塑料排水板板頭埋置于排水墊層中（0.2m0.3m）。3、降水井埋設(shè)降水井間距50m，呈正方形布置。降水井的施工工藝流程; 成孔、下井管、礫料圍填、孔口封閉、洗井、抽水。成孔可采用泥漿護(hù)壁法。降水井開孔和終孔直徑660mm，井底標(biāo)高-7

14、.00m。井管直徑300mm，過濾管總長7m，過濾管以下為沉淀管。4、淤泥攪拌墻施工島內(nèi)區(qū)外圍淤泥攪拌墻采用雙排淤泥攪拌樁，單樁直徑0.7m，成墻時彼此搭接0.2m，樁距0.5m。島內(nèi)內(nèi)部淤泥攪拌墻采用單排淤泥攪拌樁，樁直徑0.7m，彼此搭接20cm。淤泥攪拌樁起到隔離、切斷地下水補(bǔ)給通道的作用，深度控制以穿透透氣（水）層并進(jìn)入其下不透氣（水）層1m為準(zhǔn)，深度暫定6m。施工時需要沿淤泥攪拌墻中心線每隔3050m進(jìn)行探摸，判斷實(shí)際打設(shè)深度。淤泥攪拌樁采取四噴四攪施工工藝，采用淤泥或粘性土制成泥漿，泥漿比重1.35，不得含有粗顆粒。5、堆載堆載料采用含泥量10%的中細(xì)砂或以上粒徑的砂料。堆載要求分

15、級堆載，每層不超過1.5m。同時通過降低地下水位法來提高場地的附加荷載，相應(yīng)減少堆載土方量，避免棄土。另外，通過回填場地內(nèi)部的相互借方來滿足地基處理所需的聯(lián)合堆載料，最終達(dá)到交工時棄土的最小化。 6、降水預(yù)壓堆載滿載后及時進(jìn)行抽水，以降低地下水位，要求水位降至標(biāo)高-3.50m。預(yù)計(jì)抽水時間約110天。 7、卸載通過實(shí)測的地基變形時間，孔隙水壓力時間曲線，分別推算地基的最終沉降、不同時間的固結(jié)度和孔隙水壓力消散速率（有效應(yīng)力增長速率）。若滿足加固要求達(dá)到的固結(jié)度90%（對于局部淤泥較厚、堆載較高的區(qū)域，固結(jié)度達(dá)到88%），同時滿足工后殘余沉降要求，即可卸載并停止降水。8、淤泥攪拌墻處理淤泥攪拌墻

16、墻厚1200mm，其墻體部位采用水泥攪拌樁（濕法)進(jìn)行二次處理。水泥攪拌樁在降水聯(lián)合堆載預(yù)壓結(jié)束后進(jìn)行。四周邊界采用雙排樁、內(nèi)部分塊邊界采用單排樁。水泥攪拌樁樁徑600mm。單排水泥攪拌樁間距1.0m，單樁平均長約11m；雙排樁按等腰三角形布置，橫向間距0.8m，縱向間距1.0m，單樁平均長約16m。水泥摻入比15；要求28d抽芯式塊無側(cè)限抗壓強(qiáng)度1.0MPa。 9、場地密實(shí)度處理預(yù)壓處理完畢卸載之后應(yīng)進(jìn)行場地強(qiáng)夯處理，以對回填砂層進(jìn)行密實(shí)。強(qiáng)夯處理為東、南護(hù)岸前沿線往場區(qū)偏移40m和西、北護(hù)岸前沿線以后所包括的范圍。強(qiáng)夯夯擊能初定3000kN.m。施工工藝為兩遍點(diǎn)夯，一遍普夯。夯點(diǎn)呈正方形布

17、置，第一遍點(diǎn)夯間距為6m，第二遍點(diǎn)夯位于第一遍點(diǎn)夯中間。普夯夯擊能為1000kN.m，普夯夯錘錘印應(yīng)以1/3錘徑搭接。10、分層碾壓強(qiáng)夯后采用自重大于18t的振動碾壓機(jī)碾壓6-8遍，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高+4.5m。分層碾壓應(yīng)事先選擇試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，以確定土料的最佳含水量、回填料厚度、振動機(jī)械型號、振動力、振動遍數(shù)，以便確定滿足碾壓后土層設(shè)計(jì)承載力特征值及壓實(shí)系數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求的技術(shù)參數(shù)。2.3監(jiān)測與檢測為掌握巖土工程施工中地基土體變形、孔隙水壓力和軟土強(qiáng)度增長等有關(guān)信息，起到指導(dǎo)施工、驗(yàn)證設(shè)計(jì)、監(jiān)控施工安全、檢驗(yàn)加固效果的作用。軟基處理施工期間需要設(shè)置一些監(jiān)測檢測項(xiàng)目，其中包括：表層沉降觀測、孔隙水

18、壓力觀測、地下水位觀測、土體分層沉降觀測、土體深層側(cè)向位移等監(jiān)測項(xiàng)目，以及加固前后鉆孔取土和加固前后現(xiàn)場十字板剪切試驗(yàn)等檢測項(xiàng)目。1、孔隙水壓力監(jiān)測在每個真空聯(lián)合堆載預(yù)壓單元塊中心布置1組振弦式孔隙水壓力傳感器，在塑料排水板施工后埋設(shè)，在同一孔內(nèi)埋設(shè)多個孔隙水壓力計(jì)，各孔隙水壓力計(jì)間用干燥膨潤土球充填封堵。在開挖面和自開挖面以下按深度方向每向下3m埋設(shè)一個探頭，每組埋設(shè)6個。觀測頻率為插設(shè)塑料排水板期間、抽真空初期和加載期間每2天觀測一次，在真空聯(lián)合堆載預(yù)壓恒載期，每5天觀測一次，特殊情況可加密觀測。根據(jù)實(shí)測孔隙水壓力的增長和消散過程，計(jì)算土體固結(jié)度和有效應(yīng)力增長情況。2、土體分層沉降監(jiān)測在每

19、個真空聯(lián)合堆載預(yù)壓單元塊中心布置一個土體分層沉降觀測孔，在插設(shè)塑料排水板后埋設(shè)，每孔埋設(shè)6個分層沉降磁環(huán)，分層沉降磁環(huán)安裝在與孔隙水壓力計(jì)相應(yīng)深度位置，此外，在軟土與硬土層交界處必須有一個分層沉降磁環(huán)。觀測頻率為插設(shè)塑料排水板期間、抽真空初期和加載期間每2天觀測一次，在真空聯(lián)合堆載預(yù)壓恒載期，每5天觀測一次，如遇特殊情況可隨時增加測量密度。根據(jù)觀測成果分析各土層的壓縮量及沉降變化規(guī)律。3、深層側(cè)向位移觀測在軟基處理加固區(qū)外周邊布設(shè)8根測斜管，測斜管底部需埋入地基加固期間不變形的土層中3m以上。觀測頻率為插設(shè)塑料排水板期間、抽真空初期和加載期間每2天觀測一次，在真空聯(lián)合堆載預(yù)壓恒載期，每5天觀測

20、一次，特殊情況可加密觀測。4、地下水位監(jiān)測在每個真空聯(lián)合堆載預(yù)壓單元塊中心布置一個水位觀測孔，埋設(shè)水位管。觀測頻率為插設(shè)塑料排水板期間、抽真空初期和加載期間每2天觀測一次，在真空聯(lián)合堆載預(yù)壓恒載期，每5天觀測一次，如遇特殊情況可隨時增加測量密度。5、地表沉降觀測軟基處理區(qū)域共布置70個沉降標(biāo)，沉降標(biāo)布置和規(guī)格如圖紙，沉降標(biāo)在插設(shè)塑料排水板前埋設(shè)，鋪設(shè)密封膜后將沉降標(biāo)移至密封膜表面，采用幾何水準(zhǔn)測量方法進(jìn)行，觀測誤差要求不大于2mm。觀測頻率為插設(shè)塑料排水板期間、抽真空初期和加載期間每2天觀測一次，在真空聯(lián)合堆載預(yù)壓恒載期，每5天觀測一次，根據(jù)沉降觀測資料計(jì)算固結(jié)度，確定具體的卸載時間，如遇特殊

21、情況可隨時增加測量密度。6、加固前后鉆孔取土在塑料排水板插設(shè)施工前和真空聯(lián)合堆載預(yù)壓卸載后，分別在每個真空聯(lián)合堆載預(yù)壓單元塊中心布置一個取樣孔。取土的深度位置原則：自開挖面以下每2m取一組，直至硬土層。加固后取土位置在加固前取樣孔周邊1m范圍內(nèi)，取土的深度按深層沉降分析的數(shù)據(jù)找出對應(yīng)加固前相應(yīng)土層深度位置取土，以便于分析加固前后土體物理力學(xué)指標(biāo)的提高情況。加固前后取土樣室內(nèi)土工試驗(yàn)，有關(guān)規(guī)定的方法、步驟進(jìn)行，試驗(yàn)的主要內(nèi)容包括：a）粘性土的物理性指標(biāo)包括天然含水率、天然重度、相對密度、孔隙比、飽和度、液限、塑限、塑性指數(shù)、液性指數(shù)，力學(xué)指標(biāo)包括抗剪強(qiáng)度（快剪、固結(jié)快剪）、壓縮系數(shù)或壓縮指數(shù)、無

22、側(cè)限抗壓強(qiáng)度；b）粉土的物理力學(xué)試驗(yàn)項(xiàng)目除與粘性土相同外，尚須加測粘粒含量；c）砂土的顆粒分析、自然休止角；d）土的滲透系數(shù)、固結(jié)系數(shù)、前期固結(jié)壓力、靈敏度、有機(jī)質(zhì)含量等試驗(yàn)項(xiàng)目。7、加固前后十字板剪切試驗(yàn)在塑料排水板施工前和真空聯(lián)合堆載預(yù)壓卸載后，分別在每個真空聯(lián)合堆載預(yù)壓單元塊中心（靠近深層分層沉降孔）布置一個十字板剪切試驗(yàn)孔，進(jìn)行現(xiàn)場十字板剪切試驗(yàn)。加固后十字板剪切試驗(yàn)孔位置在加固前十字板剪切試驗(yàn)孔周邊1m范圍內(nèi)。十字板剪切試驗(yàn)深度按在軟土中每間隔1m試驗(yàn)一次，分別測試原狀土和重塑土的不排水抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。計(jì)算軟土層的靈敏度；繪制土層的抗剪強(qiáng)度隨深度變化的關(guān)系曲線。三、質(zhì)量要求和施工進(jìn)度3.1質(zhì)量要求1、真空預(yù)壓全過程膜下真空度應(yīng)不低于85kPa。2、降水預(yù)壓要求地下水標(biāo)高降至3.5m。3、所用材料要求：a）排水墊層，采用中粗砂，其中含泥量5%，滲透系數(shù)