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[摘 要]本文以大连长兴岛公共港区1#～3#通用泊位工程接案结构为实例，提出了五种地基处理方案，分别就造价和技术效果等方面进行分析比较，综合考虑经济和成效，最终推荐选择塑料排水板方案。
[关键词]长兴岛公共港区1#～3#通用泊位工程；接案结构；地基处理；方案分析
中图分类号：U6563 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0128-02
1、引言
本文就以大连长兴岛公共港区1#～3#通用泊位工程接岸结构基础处理施工为例，对高桩码头接岸结构进行地基处理方案进行对比分析，提出一种最优方案。
2、工程概况
本工程是拟建设3个5～7万吨级通用泊位及配套设施，岸线长度785m。码头采用高桩梁板结构，护岸采用抛石斜坡结构。港区总面积64.2万m2，陆域由开山回填而成。前轨～门机后轨荷载q1=30kPa（码头前沿向后35.0m范围内），门机后轨向后荷载q2=80kPa （码头前沿向后35m～堆场范围内），整体计算取60kPa。土层力学指标见（表1）。
3、接岸结构地基处理方案
根据对地质资料的分析以及详细的计算，对接岸结构进行了四种方案的设计和计算。四种方案为：砂桩方案、塑料排水板方案、土工格栅方案和钢筋网片方案。
（1）砂桩处理方案
砂桩处理方案是采用直径0.4m的砂桩，在接岸下45.0m范围内施打砂桩，砂桩间距1.2m，正方形布置，置换率为10%，砂桩打至第4层软弱土层层底，平均砂桩长度为20.5m。计算中仅考虑砂桩的排水通道作用，不考虑砂桩置换的复合地基强度上的增加。计算过程中，施工期采用快剪指标，使用期也采用快剪指标计算，考虑了砂桩排水作用引起的强度增长。经计算使用期KF=1.328>1.20，挡土墙处施工期平均沉降量35cm，使用期平均沉降量50-35=15cm。因此，采用砂桩处理方案，能够满足要求。
（2）塑料排水沟板处理方案
塑料排水板采用宽度15cm的塑料排水板，在接岸下45.0m范围内施打，塑料排水板间距1.0m正方形布置，塑料排水板打至第4层软弱土层层底，平均砂桩长度为20.5m。计算过程中，施工期采用快剪指标，使用期也采用快剪指标计算，考虑了塑料排水板排水作用引起的强度增长。经计算使用期KF=1.328>1.20，挡土墙处施工期平均沉降量35cm，使用期平均沉降量50-35=15cm，因此，塑料排水板方案，可以达到和砂桩一样的效果。
（3）土工格栅处理方案
根据码头接岸范围内地质情况，考虑在靠近岸边，地质情况较好的1#泊位接岸结构采用1：2边坡，而在地质情况较差的2#、3#泊位，将接岸结构的边坡改变为1：3和1：1.5的混合边坡，将码头宽度加宽了7.4m。
根据水运工程土工织物应用技术规程，考虑了土工格栅，采用了设计抗拉强度为220kN/m的单向土工格栅对接岸结构地基进行加固，铺装层数根据工程实例考虑了三层，先在泥面上抛填1.0m厚度的10～50kg块石，然后在其上铺装2层土工格栅，再抛填0.8m厚10～50kg块石，然后再铺一层土工格栅。计算过程中，施工期采用快剪指标，考虑加载作用引起的强度增长，计算表明在施工期和使用期，下层软土基本不固结，强度增长非常有限，因此，没有考虑采用固结快剪指标计算，如果设计荷载仍然取60kPa，计算结果最危险的断面安全系数仅为0.8左右，不能满足要求，因此，在设计断面时考虑了限制荷载，将码头前沿35.0m～70.0m范围内按道路考虑，其上荷载20kN。经计算仅考虑地基土本身的抗力，KF=1.099，考虑接岸结构中采用三层单向土工格栅的作用（每层抗拉强度220kN，三层按500kN计算），KF=1.21。码头钢管桩考虑对接岸结构加强作用为0.1，因此最终KF=1.31>1.2，使用期也采用快剪指标，考虑地基土的强度增长，仅考虑地基土的抗剪作用，经计算KF=1.06，考虑接岸结构中采用三层单向土工格栅（每层抗拉强度220kN，三层按500kN计算），KF=1.14。码头钢管桩考虑对接岸结构加强作用为0.1，因此最终KF=1.24>1.2。经计算施工期挡土墙处平均沉降量10cm，使用期平均沉降量45-10=35cm，沉降较大。
（4）钢筋网片处理方案
由于仅采用3层土工格栅需要限制荷载，因此考虑在不加宽码头宽度和不限制接岸结构使用荷载的情况下，此工程也考虑了采用钢筋网片的方法，取代土工格栅。钢筋网片纵向采用20×10的槽钢，间距2.0m，钢筋网片横向采用直径25mm二级钢筋，间距100mm，焊接在槽钢上。形成一片片整体，对接岸结构进行加固。原理同土工格栅一致。但强度较三层土工格栅为高，可以达到设计抗拉强度1100kN/m。计算过程中，土指标施工期采用快剪指标，考虑加载作用引起的强度增长，计算表明在施工期和使用期，下层软土基本不固结，强度增长非常有限。因此，没有考虑采用固结快剪指标计算。
仅考虑地基土的抗滑作用，KF=0.886，考虑接岸结构中采用钢筋网片（强度按1100kN计算），KF=1.109。码头钢管桩考虑对接岸结构加强作用为0.1，因此最终KF=1.209>1.2。此方案挡土墙沉降和土工格栅方案一致，使用期平均沉降量45-10=35cm，沉降较大。
3.1 造价对比
经过初步测算，以上五个方案的造价见表2。
3.2 方案对比分析
以上四个方案可以分为两类，其中，砂桩处理方案和塑料排水板方案为第一类，直接对处理接岸结构下方的软弱土层进行地基处理，是一种治本的处理方法。
而土工格栅方案和钢筋网片方案为第二类，其原理是对接岸结构本身进行加筋处理，是一种治表的处理方法。在后期使用中，非常容易造成桩帽和梁板的局部破坏，降低码头的耐久性和安全度。
就土工格栅方案和钢筋网片方案这两个方案进行详细的比较。
（1）土工格栅处理方案
由于3层土工格栅强度有限，因此，为了保证接岸结构的强度，对后方道路荷载进行了限制，另外，对于地质相对较差的2#、3#泊位还增加了一排桩。从安全度考虑，限制使用荷载在通用泊位的实际使用中，难以实现。一旦使用方在接岸结构上堆放货物，则接岸结构安全度无法保证；从使用角度考虑，限制荷载对必然对码头操作造成不利影响，另外，由于下卧土体很难固结，接岸结构的沉降和侧向变位也影响码头的使用。从造价上来看，由于增加了排架的宽度，处理的费用较高，因此，不推荐土工格栅方案。
（2）钢筋网片方案
钢筋网片方案，不限制码头使用荷载，也不对码头结构加宽，从安全度角度考虑，钢筋网片的刚度较大，但钢筋网片和土体共同作用的机理和设计理论尚不成熟，钢筋网片所需的锚固长度也较难确定，因此，也不推荐钢筋网片方案。
4、方案对比分析
综上所述，由于第二类处理方案无法从根本上解决下卧土体强度低。后期沉降和侧向变位大的问题。因此，项目组推荐采用第一类方案即砂桩方案和塑料排水板方案进行地基处理，从根本上解决接岸结构的稳定性问题。
就第一类方案，即砂桩方案和塑料排水板方案再进行比选。
砂桩方案和塑料排水板方案计算模式可靠、工程实例多，施工经验丰富，都能有效的对码头接岸结构下方的软弱土层进行处理，都是可行的，也是可靠的。
同时由于本工程地区砂源较匮乏，因此，砂桩方案造价较高，此外，砂桩施工的船舶数量较少，砂桩施工的速度也较慢。而塑料排水板在最近的港口工程建设中，采用越来越广泛，施工船舶多，施工速度也较快，造价也是五个方案中最低的。因此，本工程设计推荐塑料排水板方案。
[关键词]长兴岛公共港区1#～3#通用泊位工程；接案结构；地基处理；方案分析
中图分类号：U6563 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0128-02
1、引言
本文就以大连长兴岛公共港区1#～3#通用泊位工程接岸结构基础处理施工为例，对高桩码头接岸结构进行地基处理方案进行对比分析，提出一种最优方案。
2、工程概况
本工程是拟建设3个5～7万吨级通用泊位及配套设施，岸线长度785m。码头采用高桩梁板结构，护岸采用抛石斜坡结构。港区总面积64.2万m2，陆域由开山回填而成。前轨～门机后轨荷载q1=30kPa（码头前沿向后35.0m范围内），门机后轨向后荷载q2=80kPa （码头前沿向后35m～堆场范围内），整体计算取60kPa。土层力学指标见（表1）。
3、接岸结构地基处理方案
根据对地质资料的分析以及详细的计算，对接岸结构进行了四种方案的设计和计算。四种方案为：砂桩方案、塑料排水板方案、土工格栅方案和钢筋网片方案。
（1）砂桩处理方案
砂桩处理方案是采用直径0.4m的砂桩，在接岸下45.0m范围内施打砂桩，砂桩间距1.2m，正方形布置，置换率为10%，砂桩打至第4层软弱土层层底，平均砂桩长度为20.5m。计算中仅考虑砂桩的排水通道作用，不考虑砂桩置换的复合地基强度上的增加。计算过程中，施工期采用快剪指标，使用期也采用快剪指标计算，考虑了砂桩排水作用引起的强度增长。经计算使用期KF=1.328>1.20，挡土墙处施工期平均沉降量35cm，使用期平均沉降量50-35=15cm。因此，采用砂桩处理方案，能够满足要求。
（2）塑料排水沟板处理方案
塑料排水板采用宽度15cm的塑料排水板，在接岸下45.0m范围内施打，塑料排水板间距1.0m正方形布置，塑料排水板打至第4层软弱土层层底，平均砂桩长度为20.5m。计算过程中，施工期采用快剪指标，使用期也采用快剪指标计算，考虑了塑料排水板排水作用引起的强度增长。经计算使用期KF=1.328>1.20，挡土墙处施工期平均沉降量35cm，使用期平均沉降量50-35=15cm，因此，塑料排水板方案，可以达到和砂桩一样的效果。
（3）土工格栅处理方案
根据码头接岸范围内地质情况，考虑在靠近岸边，地质情况较好的1#泊位接岸结构采用1：2边坡，而在地质情况较差的2#、3#泊位，将接岸结构的边坡改变为1：3和1：1.5的混合边坡，将码头宽度加宽了7.4m。
根据水运工程土工织物应用技术规程，考虑了土工格栅，采用了设计抗拉强度为220kN/m的单向土工格栅对接岸结构地基进行加固，铺装层数根据工程实例考虑了三层，先在泥面上抛填1.0m厚度的10～50kg块石，然后在其上铺装2层土工格栅，再抛填0.8m厚10～50kg块石，然后再铺一层土工格栅。计算过程中，施工期采用快剪指标，考虑加载作用引起的强度增长，计算表明在施工期和使用期，下层软土基本不固结，强度增长非常有限，因此，没有考虑采用固结快剪指标计算，如果设计荷载仍然取60kPa，计算结果最危险的断面安全系数仅为0.8左右，不能满足要求，因此，在设计断面时考虑了限制荷载，将码头前沿35.0m～70.0m范围内按道路考虑，其上荷载20kN。经计算仅考虑地基土本身的抗力，KF=1.099，考虑接岸结构中采用三层单向土工格栅的作用（每层抗拉强度220kN，三层按500kN计算），KF=1.21。码头钢管桩考虑对接岸结构加强作用为0.1，因此最终KF=1.31>1.2，使用期也采用快剪指标，考虑地基土的强度增长，仅考虑地基土的抗剪作用，经计算KF=1.06，考虑接岸结构中采用三层单向土工格栅（每层抗拉强度220kN，三层按500kN计算），KF=1.14。码头钢管桩考虑对接岸结构加强作用为0.1，因此最终KF=1.24>1.2。经计算施工期挡土墙处平均沉降量10cm，使用期平均沉降量45-10=35cm，沉降较大。
（4）钢筋网片处理方案
由于仅采用3层土工格栅需要限制荷载，因此考虑在不加宽码头宽度和不限制接岸结构使用荷载的情况下，此工程也考虑了采用钢筋网片的方法，取代土工格栅。钢筋网片纵向采用20×10的槽钢，间距2.0m，钢筋网片横向采用直径25mm二级钢筋，间距100mm，焊接在槽钢上。形成一片片整体，对接岸结构进行加固。原理同土工格栅一致。但强度较三层土工格栅为高，可以达到设计抗拉强度1100kN/m。计算过程中，土指标施工期采用快剪指标，考虑加载作用引起的强度增长，计算表明在施工期和使用期，下层软土基本不固结，强度增长非常有限。因此，没有考虑采用固结快剪指标计算。
仅考虑地基土的抗滑作用，KF=0.886，考虑接岸结构中采用钢筋网片（强度按1100kN计算），KF=1.109。码头钢管桩考虑对接岸结构加强作用为0.1，因此最终KF=1.209>1.2。此方案挡土墙沉降和土工格栅方案一致，使用期平均沉降量45-10=35cm，沉降较大。
3.1 造价对比
经过初步测算，以上五个方案的造价见表2。
3.2 方案对比分析
以上四个方案可以分为两类，其中，砂桩处理方案和塑料排水板方案为第一类，直接对处理接岸结构下方的软弱土层进行地基处理，是一种治本的处理方法。
而土工格栅方案和钢筋网片方案为第二类，其原理是对接岸结构本身进行加筋处理，是一种治表的处理方法。在后期使用中，非常容易造成桩帽和梁板的局部破坏，降低码头的耐久性和安全度。
就土工格栅方案和钢筋网片方案这两个方案进行详细的比较。
（1）土工格栅处理方案
由于3层土工格栅强度有限，因此，为了保证接岸结构的强度，对后方道路荷载进行了限制，另外，对于地质相对较差的2#、3#泊位还增加了一排桩。从安全度考虑，限制使用荷载在通用泊位的实际使用中，难以实现。一旦使用方在接岸结构上堆放货物，则接岸结构安全度无法保证；从使用角度考虑，限制荷载对必然对码头操作造成不利影响，另外，由于下卧土体很难固结，接岸结构的沉降和侧向变位也影响码头的使用。从造价上来看，由于增加了排架的宽度，处理的费用较高，因此，不推荐土工格栅方案。
（2）钢筋网片方案
钢筋网片方案，不限制码头使用荷载，也不对码头结构加宽，从安全度角度考虑，钢筋网片的刚度较大，但钢筋网片和土体共同作用的机理和设计理论尚不成熟，钢筋网片所需的锚固长度也较难确定，因此，也不推荐钢筋网片方案。
4、方案对比分析
综上所述，由于第二类处理方案无法从根本上解决下卧土体强度低。后期沉降和侧向变位大的问题。因此，项目组推荐采用第一类方案即砂桩方案和塑料排水板方案进行地基处理，从根本上解决接岸结构的稳定性问题。
就第一类方案，即砂桩方案和塑料排水板方案再进行比选。
砂桩方案和塑料排水板方案计算模式可靠、工程实例多，施工经验丰富，都能有效的对码头接岸结构下方的软弱土层进行处理，都是可行的，也是可靠的。
同时由于本工程地区砂源较匮乏，因此，砂桩方案造价较高，此外，砂桩施工的船舶数量较少，砂桩施工的速度也较慢。而塑料排水板在最近的港口工程建设中，采用越来越广泛，施工船舶多，施工速度也较快，造价也是五个方案中最低的。因此，本工程设计推荐塑料排水板方案。