某防波堤工程地基处理方案

　　1、工程概况

　　拟建防波堤全长4004m，防波堤轴线水深在-5～-18m之间，堤头处水深-17m左右。防波堤为抛石式斜坡堤结构。

　　2、自然条件

　　2.1水位条件

　　设计高水位2.35m

　　设计低水位0.23m

　　极端高水位（重现期：50年）3.4m

　　极端低水位（重现期：50年）-1.4m

　　极端高水位（重现期：100年）3.49m

　　极端低水位（重现期：100年）-1.61m

　　2.2波浪

　　对防波堤影响较大的浪向为NNW和WSW向。根据工程区域波浪数学模型试验的研究结果，防波堤外侧的设计波要素见表1。

　　表1防波堤外侧设计波要素

　　波向重现期水位（m）H1%（m）H4%（m）H5%（m）H13%（m）Hm（m）T（m）L（m）

　　NNW1003.495.975.134.964.212.757.480

　　2.355.905.074.914.172.737.479

　　0.235.754.954.794.082.697.477

　　-1.615.584.824.673.982.637.476

　　WSW1003.494.714.023.893.282.126.666

　　2.354.683.993.863.262.116.665

　　0.234.613.953.823.232.106.664

　　-1.614.553.903.783.202.096.663

　　NNW503.45.564.764.613.902.547.276

　　2.355.504.724.573.872.537.276

　　0.235.384.624.473.802.497.274

　　-1.45.264.544.393.742.467.273

　　WSW503.44.523.853.733.142.036.564

　　2.354.503.843.713.132.026.564

　　0.234.433.793.673.102.016.563

　　-1.44.373.753.633.072.006.562

　　2.3工程地质

　　根据岩土层的工程特性及分布规律，自上而下分为：淤泥、粉砂、卵石、角砾、淤泥质粉质黏土、粉质黏土、粉土、粉砂、中粗砂、强风化石英砂岩、中风化石英砂岩。

　　各土层物理力学性质详见下表2、表3：

　　表2原位测试综合统计表素

　　岩土

　　编号成因

　　年代岩土

　　名称统计

　　项目十字板剪切强度

　　（原位）

　　（Cu）kPa十字板残余剪切强度

　　（原位）

　　（CU'）kPa

　　①1-1Q4m淤泥统计个数3131

　　平均值14.806.76

　　标准值13.886.29

　　①2-1Q4m淤泥质粉质黏土统计个数212212

　　平均值35.1716.71

　　标准值34.3616.22

　　①2-2Q4m粉质黏土统计个数115115

　　平均值47.2423.38

　　标准值46.2522.72

　　①3-1Q4mc粉质黏土统计个数1514

　　平均值53.2327.44

　　标准值51.2626.34

　　3、防波堤结构地基处理方案

　　3.1防波堤结构方案的选择

　　本工程防波堤布置于-5～-18m水深处，工程处自然条件的显著特点是水深较深、波浪较大且有冰荷载作用，地质情况除了堤根处外，其他区域地基土较软弱，上部覆盖层中有12～24m的软弱层，主要为淤泥、淤泥质粉质粘土和粉质粘土。斜坡式结构适合在水深相对不太深的情况下，具有构造简单，工程经验丰富，施工、维护简便，对地基的适应性强，堤前反射波高较小等优点。因此本工程的防波堤结构型式采用斜坡式结构。

　　表3土的物理力学性质指标统计表

　　地层

　　编号岩土

　　名称统计

　　项目固结固结系数快剪固快

　　压缩系数压缩模量P=200黏聚力摩擦角黏聚力摩擦角

　　avEs10-3

　　0.1～0.2CvCHCφCφ

　　MPa-1MPacm2/skPa度kPa度

　　①2-1淤泥质

　　粉质

　　黏土统计样本数111111733038383434

　　平均值0.713.052.12.57.94.021.914.2

　　标准值0.732.987.33.619.913.8

---

　　①2-2粉质

　　黏土统计样本数8282542631312121

　　平均值0.573.592.63.114.26.726.314.8

　　标准值0.593.4712.76.224.514.4

　　①2-3粉土统计样本数17171264455

　　平均值0.306.403.64.120.815.334.216.4

　　标准值0.345.63

　　①3-1粉质

　　黏土统计样本数5454361913131212

　　平均值0.375.032.022.4837.010.049.115.9

　　标准值0.394.8633.19.340.615.1

　　对于斜坡式方案外侧护面块体的选择，根据本工程的自然条件，比较常用的有扭王字块、扭工字块、四脚空心方块和栅栏板，在上述护面块体中扭王字块体抗冰性能理想，同时考虑到环渤海的曹妃甸、鲅鱼圈等港区防波堤均采用了扭王字块护面，经过实践证明防冰效果较好，并且扭王字块具有施工速度快、越浪量小等的优点，本次设计外侧护面均考虑采用扭王字块体。

　　3.2防波堤结构基础处理方案的选择

　　根据本工程的地质条件，大部分区域地基土较软弱，斜坡堤的地基处理方式可采用塑料排水板方案和爆破挤淤方案，因此，本工程选取以上两种方案进行比选。

　　（1）塑料排水板方案

　　斜坡堤下方需要地基处理的软弱层厚度约12～24m，排水板应穿透整个①1淤泥、①2-1淤泥质粉质粘土、①2-2粉质粘土土层，进入下部土层深度不小于2m。排水板宽150mm，厚4.5mm，长约20m左右，采用等边三角形布置，间距1.2m，处理宽度约120m，断面根数约100根。塑料排水板上铺设一层土工格栅和厚1.5m的袋装砂垫层。防波堤采用分级加载施工，第一级加载高度为-5.8m，第二级加载高度为+4.0m，第三级加载为挡浪墙浇筑和上部面层施工。第一、二级加载压载时间均须满三个月，才能进行下一级加载施工。

　　（2）爆破挤淤方案

　　对于爆破挤淤方案，处理土层为淤泥、淤泥质粉质粘土，持力层为粉质粘土层。

　　防波堤两个方案的结构型式均为斜坡式，堤身主体结构基本相同，仅在地基处理方式上有所不同，两个方案比较见表4。

　　表4防波堤结构方案比较表

　　塑料排水板方案爆破挤淤方案

　　优点1.造价较低。

　　2.施工对环境影响较小。

　　3.需要土石方量较少。1.施工期沉降基本完成，工后沉降较小，稳定性较好。

　　2.施工速度快，工期短。

　　缺点1.堤身形成需分两次回填，施工有一定时间间隔，如遇大浪，先期回填可能产生局部损坏，工期最长；

　　2.防波堤工后沉降较大；

　　3.本工程位置水深较深，局部地基处理的深度较深，塑料排水板施工机械需专用设备。

　　4.施工区域开敞，浪、流均较大，对于砂垫层抛填及塑料排水板插入均有一定影响。1.需要土石方量较大。

　　2.爆破施工对周边环境有一定影响。

　　3.造价较高。

　　对本工程而言，本地区缺少石料，采用塑料排水板方案所需土石方量较小，造价较低。因此本次防波堤结构设计推荐塑料排水板方案。

　　4、结束语

　　实践证明，本工程防波堤的基础采用施打塑料排水板的处理方式后效果良好、技术可靠、经济合理。为业主创造了良好的经济效益，同时也可为其它类似的项目基础处理方式提供借鉴。