土工格栅在码头陆域地基处理中的应用

      1、工程概况

 

　　江都港1号码头位于长江下游扬中河段北岸的夹江段内，为长江综合性多用途码头，近期建设5000t级高桩栈桥式泊位一个和500t级内港池泊位两个。其后方堆场布置在沿江大堤内的冲积平原上，陆域形成面积为45600m，吹填料为长江里的粉细砂，土层颗粒多在0.08～0.25mm之间，并夹有少量的淤泥质粘土及亚粘土，该土呈灰黄色松散饱和状态，属高压缩性易液化土体。由于在吹填形成陆域过程中，未做到分区、分块吹填及没有很好地采取排水措施，故吹填后整个陆域范围内含水量较大，给码头陆域道路和堆场的地基处理带来了困难。

 

　　根据码头总平面布置和工艺要求，原设计采用强夯法加固地基。由于强夯法施工程序多，工程费用高，对周围环境影响大，且易受天气影响，质量较难控制。

 

　　2、地质、地貌概况

 

　　江都港地段位于长江三角洲腹地，沉积物属于长江三角洲冲积成因，上层为河漫滩相，下层为河床相。自地表起40m以下部分以砂性土为主，40m以上部分以软弱粘性土与薄层砂性土互层为主，局部砂性土。

 

　　吹填前场地内地形起伏变化较大，沟塘纵横，分布人工围堤，陆域地面标高1.20～3.50m（黄海高程零点基面），一般在3.0m左右，吹填形成陆域后地面高程为5.50m.地下水为孔隙潜水，水位埋藏较浅，一般小于0.6m，并接受降水垂直补给以及长江侧向渗流补给。

 

　　3、土工格栅及其力学性质

 

　　土工格栅是在聚丙烯（PP）或高密度聚乙烯（HDPE）板上打孔，然后加热进行单向或双向拉伸，提高高分子键的定向排列性，从而得到高强、低延伸的补强材料。它与过去用挤压成型HDPE热焊成网相比较，抗拉强度为后者的5～10倍，初期接线变形系数是4～10倍，而破坏时的应变只有10%～15%.土工格栅在抗化学药品性、耐腐蚀性等方面都较好，但存在紫外线照射易老化或使用温度限制（-50℃～+80℃）等问题。在材料中掺入碳黑后，能提高其耐候性。

 

　　土工格栅具有粘弹性的力学特性，即随着试验速度和试验温度的变化，强度与变形的关系也发生变化。因而土工格栅的补强效果在作为半永久性的情况下，拟将徐变试验值作为设计强度。目前日本根据单向拉伸材料的徐变试验结果，将抗拉试验强度的40%作为设计值。

 

　　土工格栅用作补强土工法的有：

 

　　（1）铺网工法；

 

　　（2）缓坡补强土工法（边坡1∶1.5～1∶1.8）；

 

　　（3）陡坡补强土工法（边坡1∶0.5～垂直）

 

　　（4）垂直补强土挡土墙法；

 

　　（5）沉排基础（石笼式基础）工法；

 

　　（6）抗土压力结构等。

 

　　为节省工程投资，经综合比较论证，选用施工方便和快捷的CE131土工格栅并采用铺网工法对粉细砂软基进行处理。该土工格栅是以热塑性树脂为原料，采用高温挤压拉伸工艺精制而成。该土工格栅加固地基的机理是：通过在地基表层铺设具有一定刚度和抗拉强度、并能适应地基变形的土工格栅，再在其上铺设一定厚度的山皮石土，使得粒状填料与格栅网孔相互锁合在一起，形成稳固的平面，防止填料的下陷。

 

　　4、土工格栅的施工方法

 

　　由于码头陆域地基近期对承载力的要求仅在120～150KPa左右，故采用铺设一层土工格栅加填料即可满足荷载设计要求。

 

　　首先在吹填砂形成的地基表面铺一层CE131土工格栅，每两块格栅间用U型钉固定或用铁丝绑扎，搭接宽充为15～20cm，U型钉间距不得大于80cm，铁丝间距不得大于30～40cm.接着在土工格栅上铺30cm厚山破石土，其碎石含量约为60%，然后用振动压路机进行压实，平压2遍（一个来回为一遍），振压4遍。为确保压实效果，同时应对该土层进行排水，降低下水位，以防止饱和细砂产生液化现象。

 

　　5、结语

 

　　目前，建成后的陆域堆场和道路，经过一年多时间10～15t载货汽车的使用考验，尤其是经历了1996～1997年夏季洪水，场地虽被短时间淹没，但水退后即可行驶重车，使用效果良好。

 

　　江都港1号码头陆域的软基处理试验表明，采用CE131土工格栅结构对粉细砂软基进行处理，具有施工工序少，施工速度快，工程费用低，处理效果好的优点。经初步估算，与原设计采用强夯加固法相比，可节约造价约25元/m2。

 

　　栅结构对粉细砂软基进行处理，具有施工工序少，施工速度快，工程费用低，处理效果好的优点。经初步估算，与原设计采用强夯加固法相比，可节约造价约25元/m2。

 

　　如考虑将来码头发展需要，场地上荷载加大，要求提高地基承载力，则可在上述软基处理的基础上，增设一层CE131土工格栅和20～30cm厚山皮石土，即为双层土工格栅结构，并进行多次重碾压实。