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港口航道护岸工程的软基处理施工工艺研究

苏著芳
  
工程技术探索
2025年35期
防城港中港建设工程有限责任公司 广西防城港 538001

摘 要:港口航道护岸工程作为水运基础设施建设的重要组成部分,其地基处理质量直接关系到工程结构的稳定性与耐久性。软土地基因其高含水率、高压缩性、低承载力及显著流变特性,给护岸工程施工带来严峻技术挑战。软基处理作为护岸工程施工的核心环节,其技术方案的合理性与施工工艺的科学性直接决定工程成败。

关键词:港口航道;护岸工程;软基处理

引言

随着我国港口航道建设规模的持续扩大与深水化发展趋势的日益明显,护岸工程作为保障航道稳定、维护港口运营安全的关键构筑物,其建设质量受到广泛关注。在东南沿海及长江三角洲等水运发达地区,港口航道护岸工程多建于淤泥质软土地基之上,这类地基土体天然含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩性高,且在动水压力作用下易产生渗流变形,传统施工方法难以满足护岸结构对地基承载力与变形控制的严格要求。

一、港口航道护岸工程软土地基工程特性与处理需求

港口航道护岸工程软土地基具有显著的工程特性与复杂的处理需求,其地质条件往往表现为高含水量、高压缩性、低强度及低渗透性等典型特征。软土地基主要由淤泥、淤泥质黏土或松散粉细砂等沉积物构成,天然孔隙比普遍大于1.0,液限指数常超过 40% ,导致地基承载力严重不足,难以直接满足护岸结构对稳定性与变形控制的严格要求。在物理力学性质方面,软土呈现出明显的流变特性与触变性,长期荷载作用下易产生显著的次固结沉降,且沉降持续时间可达数年甚至数十年,这对护岸工程的长期安全运营构成潜在威胁。同时,软土地基的低渗透性使得排水固结过程极为缓慢,天然地基的十字板剪切强度通常低于 20kPa ,无法满足重力式码头或高桩码头对地基承载力的基本需求。从工程环境角度分析,港口航道护岸工程多位于河口、海岸或河流下游区域,受水位变动、潮汐作用及波浪冲击等水动力因素影响显著。因此,软基处理需综合考虑技术可行性、经济合理性及环境友好性,通过排水固结、深层加固或复合地基等技术手段,有效提升地基承载力、加速沉降稳定、控制侧向变形,确保护岸结构在复杂荷载与环境作用下的长期安全与耐久性能。

二、真空预压法在护岸工程软基处理中的工艺应用

真空预压法作为港口航道护岸工程软基处理的关键技术手段,其工艺应用体现了排水固结理论与工程实践的深度融合。该方法通过在软土地基表面铺设密封膜形成封闭系统,利用真空泵持续抽气产生负压环境,使土体内部孔隙水压力降低、有效应力增加,从而加速排水固结进程。在具体工程实施中,工艺控制的核心在于真空度维持、密封性能保障及沉降监测的协同管理,需根据软土层的物理力学指标合理确定预压荷载等级与固结时间参数。例如,在某沿海港口护岸工程软基处理项目中,施工区域软土厚度达18米,天然含水量高达 65% ,采用真空预压联合堆载工艺进行处理。工程实施前,首先在软基表面整平铺设砂垫层作为水平排水通道,随后按正三角形间距布设间距为1.2米的塑料排水板,排水板深度穿透软土层进入下部相对硬土层0.5米以确保排水路径畅通。密封膜选用厚度0.14毫米的聚氯乙烯薄膜,采用热合焊接工艺形成整体密封系统,膜上覆盖0.3米厚细砂保护层以防止机械损伤。真空泵组按照每1000平方米设置一台射流泵的标准进行配置,开机后膜下真空度在72小时内逐步提升至85千帕并持续稳定维持。在预压过程中,通过埋设孔隙水压力计、分层沉降仪及水平位移计进行实时监测,当连续5天实测沉降速率小于2毫米每天且固结度达到 90% 以上时判定为预压完成。整个预压周期历时120天,实测最大沉降量达1.8米,卸载后地基承载力特征值由原始40千帕提升至120千帕,有效满足了后续护岸挡墙结构对地基稳定性与变形控制的技术要求,充分验证了真空预压法在深厚软基处理中的技术优越性与经济可行性。

三、水泥土搅拌桩法在护岸工程软基处理中的技术实践

水泥土搅拌桩法是通过专用搅拌机械将水泥浆或水泥粉与软土进行强制性拌和,使土体与固化剂发生物理化学反应形成具有一定强度和稳定性的水泥土桩体,进而构成复合地基以提升整体承载力与抗变形能力的软基处理技术。该方法适用于处理淤泥、淤泥质黏土、粉土及松散砂土等软弱地基,具有施工无振动、无泥浆污染、造价相对较低及桩体强度可调等显著优势,在港口航道护岸工程中广泛应用于提高地基承载力、控制沉降及增强边坡稳定性。例如,在某内河航道护岸加固工程项目中,针对软土层厚度12米、天然不排水抗剪强度仅为15千帕的复杂地质条件,采用直径0.7米的水泥搅拌桩进行网格状布置,桩间距设定为1.5米,桩长穿透软土层进入持力层1.0米。施工过程中采用双轴深层搅拌机,水泥掺入量控制在 18% ,水灰比0.55,搅拌下沉速度0.8米每分钟,提升喷浆速度0.5米每分钟,确保水泥浆与土体充分均匀拌和。成桩28天后进行钻芯取样检测,水泥土无侧限抗压强度达到1.5兆帕,复合地基承载力特征值由处理前的50千帕提升至130千帕,有效满足了重力式挡墙对地基承载力及抗倾覆稳定性的技术要求,且施工过程中通过实时监测桩体垂直度与水泥用量,确保了工程质量的可控性与可靠性。

四、高压喷射注浆法在护岸工程软基处理中的应用研究

高压喷射注浆法是利用高压射流冲击破坏原有土体结构,使浆液与土颗粒强制混合形成具有一定强度的固结体,从而达到加固软土地基目的的处理技术。该方法通过专用钻杆将高压水泥浆液以20至40兆帕的压力水平喷射而出,在喷射过程中切割、搅拌原位土体,形成直径0.6至1.2米的圆柱状固结桩体,桩体相互搭接可构成连续的防渗帷幕或承重结构。技术特点在于对周边土体扰动较小、可定向控制加固范围、适用于狭窄空间作业,且能有效处理含有机质或细砂夹层的复杂软土地层。工艺参数设计需综合考虑喷射压力、提升速度、旋转速率、浆液水灰比及土层特性,确保固结体均匀性与强度达标。例如,在某河口航道护岸防渗加固工程中,针对软土地基存在高渗透性粉细砂夹层、易发生管涌破坏的工程难题,采用三重管高压旋喷工艺构建防渗帷幕。施工时先引孔至设计深度18米,随后下入三重管喷嘴装置,以25兆帕压力喷射水泥浆液,同时以0.15兆帕压力环绕注入压缩空气,以20兆帕压力注入高压水辅助切割土体。喷嘴提升速度控制在15厘米每分钟,旋转速度为15转每分钟,水灰比0.8,水泥采用普通硅酸盐水泥。成桩后通过钻孔取芯与注水试验检测,固结体直径达0.9米,渗透系数降至 1×10-7 厘米每秒,抗压强度达8兆帕,帷幕底部搭接紧密无渗漏通道,有效阻隔了护岸内外水力联系,确保了航道护岸在潮汐水位变动条件下的长期渗透稳定性。

结语

港口航道护岸工程软基处理是一项系统工程,涉及多种技术方法的综合应用与施工过程的精细管控。随着港口航道建设向深水化、大型化方向发展,软基处理技术将面临更为复杂的工程挑战,未来应进一步加强新型地基处理方法的研究与应用,提升软基处理施工的智能化与信息化水平,完善质量控制与监测技术体系,推动港口航道护岸工程建设质量的持续进步,为我国水运事业高质量发展提供有力技术支撑。

参考文献

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