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棱体沉陷说明
舟山港马迹山港区宝钢矿山码头二期围堤工程
抛石棱体变形分析
中交第三航务工程勘察设计院有限公司
2015年4月
编写:
孙伟
校核:
李守龙
审核:
韩时捷
审定:
刘家才
目录
一、概述
二、围堤设计标准和结构型式
三、围堤外侧抛石棱体变形现状
四、抛石棱体变形原因分析
一、概述
1.1分析依据
1.1.1马迹山港一期堆场扩建项目围堤工程可行性研究报告,中交第三航务工程勘察设计院,2004.7
1.1.2马迹山港一期堆场扩建项目围堤工程施工图终版图,中交第三航务工程勘察设计院,2007.7
1.1.3宝钢马迹山港一期堆场扩建项目围堤外沿测量工程技术报告,中国人民解放军92899部队,2014.11
1.1.4宝钢马迹山一、二期港堆料区、码头区、生活区等建(构)筑物测量点位示意图,上海宝钢工业检测公司
1.1.5马迹山港料场(建)筑物沉降检测报告,上海金艺检测技术有限公司,2014.10
1.2堆场围堤概况
扩建工程堆场围堤位于马迹山岛南侧海岙内的滩地上,其中南侧围堤距离一期工程堆场围堤320m,西侧围堤距离一期工程后引桥东边线50m。
滩地泥面标高一般为-3.3~-7m,南侧围堤东段穿越深潭,深潭处泥面标高-7~-13.5m。
围堤为抛石斜坡堤,西侧围堤堤顶高程4.5~6.3m,挡浪墙高程5.7~8.0m,南侧围堤堤顶高程6.3~6.5m,挡浪墙高程7.8~8.0m,围堤总长1110m,其中南侧围堤长850m,西侧围堤长260m。
1.3工程处气象
1.3.1风况
常风向E,统计频率21.1%
次常风向NNW,统计频率14.5%
强风向ESE~SSE,ESE向最大风速达24.3m/s
9711#台风时,ES向最大风速曾达32.6m/s
根据1960~1995年资料,台风平均3.6次/年
1.3.2降雨
多年平均降水量1193.3mm1993年~2003年
多年日降水量10mm日数47d1993年~2003年
多年日降水量25mm日数17d1993年~2003年
多年日降水量50mm日数6d。
1993年~2003年
1.4潮汐
工程处潮汐特征属半正规半日潮浅海潮区。
潮位基面采用85国家高程基准:
最高潮位3.41m(1997.8)
最低潮位-2.62m
平均高潮位1.50m
平均低潮位-1.13m
平均海平面0.20m
最大潮差4.85m
平均潮差2.63m
平均涨潮历时5h54min
平均落潮历时6h30min
1.5设计水位
设计高水位2.22m(潮峰累积频率10%)
设计低水位-1.78m(潮谷累积频率90%)
极端高水位3.30m(重现期50年一遇)
极端低水位-2.75m(重现期50年一遇)
1.6设计波浪
海堤SE(ESE)向五十年一遇设计波要素表1
设计
水位
位置
H
(m)
H1%
(m)
H4%
(m)
H5%
(m)
H13%
(m)
T
(s)
L
(m)
C
(m/s)
极端
高水位3.30m
南侧
围堤
一般段
2.59
5.09
4.48
4.36
3.76
11.39
103.9
9.09
东侧堤头
2.98
6.26
5.42
5.26
4.46
11.39
128.5
11.28
西侧
围堤
口门段
2.28
4.28
3.80
3.71
3.24
11.39
89.7
7.88
一般段
3.26
2.84
2.76
2.36
11.39
89.7
7.88
设计
高水位2.22m
南侧
围堤
一般段
2.30
4.53
3.98
3.88
3.34
11.39
98.4
8.64
东侧堤头
2.65
5.60
4.84
4.70
3.98
11.39
124.6
10.94
西侧
围堤
口门段
2.20
3.96
3.55
3.47
3.06
11.39
82.8
7.27
一般段
3.05
2.67
2.61
2.24
11.39
82.7
7.26
设计
低水位-1.78m
南侧
围堤
一般段
0.90
1.88
1.63
1.59
1.35
11.39
71.7
6.29
东侧堤头
1.62
3.50
3.01
2.92
2.46
11.39
108.0
9.48
西侧
围堤
口门段
0.78
1.32
1.20
1.18
1.05
11.39
46.2
4.07
一般段
1.05
0.93
0.90
0.79
11.39
46.5
4.08
1.7地质条件
1.7.1南侧围堤区
表层分布的Ⅰ1灰黄色淤泥层,仅在西侧约150m区段发育,厚度仅为0.3~0.4m。
Ⅱ灰黄~灰色粉砂层也在西侧约150m区段分布,厚度较薄,仅为1.1~1.2m,工程性质相对较好。
Ⅲ1灰黄~灰色淤泥质粉质粘土层大部分区段直接出露海底,厚度为1.4~10.5m,具高含水量、高压缩性、高灵敏度的软土特性,工程地质性质差。
Ⅲ3灰色粉砂层,分布较广泛,仅东侧近岸区段缺失,厚度为2.3~9.2m,工程地质性质较好,该层局部发育Ⅲt灰色淤泥质粉质粘土夹粉砂透镜体。
Ⅳ2灰色淤泥质粘土层含钙泥质结核及腐植物,分布较广泛,仅东侧近岸区段缺失,厚度为7.3~15.6m,该层土工程地质性质较差,但比其上部的Ⅲ1层要好。
1.7.2西侧围堤区
西侧堤北段表层为Ⅰ1层淤泥,厚0.3~3m。
南段表层土为Ⅱ层灰色粉砂,厚0.4~1.5m。
在这两层土之下广泛分布Ⅲ1层淤泥质粉质粘土,呈两端薄、中间厚的分布状态,厚2.7~14.3m。
Ⅲ1层之下为连续分布的Ⅲ3层粉砂,厚1.1~3.2m。
再往下为Ⅳ2层淤泥质粘土,该土层由北向南逐渐加厚,最厚处达8m。
土的物理力学指标见表2。
土的物理力学指标表2
序号
土层名称
天然
含水量
天然重度
天然
孔隙比
压缩系数
无侧限
抗压强度
直剪固快
三轴固快
三轴
快剪
φ
c
φ
C
%
KN/m3
MPa-1
kPa
。
kPa
。
kPa
kPa
Ⅰ1
灰黄色淤泥
58.3
16.7
1.559
1.20
17.0
12.5
Ⅱ
灰黄灰色粉砂
29.2
19.1
0.790
0.16
35.0
1.5
Ⅲ1
淤泥质粉质粘土
47.1
17.4
1.302
1.05
26.3
19.0
15.0
12.9
12.4
17.5
Ⅲ3
灰色粉砂
28.3
19.2
0.797
0.17
36.0
4.0
Ⅲt
淤泥质粉质粘土
40.7
17.9
1.191
1.08
22.0
14.0
Ⅳ2
灰色淤泥质粘土
45.8
17.4
1.249
0.83
102.4
14.5
15.5
12.7
22.6
37.8
Ⅴ1
灰绿灰黄色
粉质粘土
23.3
20.0
0.688
0.23
50.5
16.0
二、围堤设计标准和结构型式
2.1设计标准
2.1.1建筑物等级为Ⅱ级建筑物。
2.1.2防御水位:
3.41m
2.1.3波要素:
挡浪墙按重现期五十年一遇,波列累计频率1%设计,护面块体、护底块石按重现期五十年一遇,视水深条件按波列累计频率13%或5%设计。
2.1.4设计地震烈度:
七度。
2.2围堤堤心及外坡结构型式
堆场围堤结构采用抛石斜坡堤结构,围堤的地基加固分段设计,西侧围堤、以及南侧围堤西段80m采用砂桩法外,南侧围堤其余段采用爆破挤淤法。
本次棱体沉陷主要发生在爆破挤淤段。
堤体主要由以下几部分组成:
2.2.1爆破挤淤地基
围堤的爆破挤淤施工包括堤头爆填,两侧爆填爆夯。
爆破填石的深度为-11.2m~-28.6m,确定爆破挤淤深度的原则是堤身抛石要求落底至设计高程,另外允许堤心石下面有≤1m的泥石混合层。
2.2.2抛石堤心
爆破挤淤堤段堤心石采用2~300kg开山石。
抛填采用陆抛工艺,第一层先抛至3.50~4.0m,顶宽可比设计每边加2m,然后爆填施工,使堤头及两侧均落底,并使坡度变为1:
1.5,第二次再抛至堤顶。
2.2.3护底块石
护底块石水平段采用300~500kg块石,斜坡段采用500kg块石,斜坡坡度1:
3。
护底块石为水上抛填,顺序为在每一施工分段内,由海侧向陆域推进。
2.2.4护面块体及相应的块石垫层
抛石棱体发生变形的断面位置主要为6-6断面~13-13断面。
其中6-6断面~10-10断面采用的为2.5t扭工字块,规则安放两层。
11-11断面~12-12断面采用的为3t扭工字块,规则安放两层。
13-13断面采用7t扭工字块,规则安放两层。
安装密度要求:
每100m2的数量为45个(7t)、74个(3t)和84个(2.5t)。
三、围堤外侧抛石棱体变形现状
本次围堤外沿水下地形测量技术报告测量范围为围堤西部靠近引桥到围堤东部靠近转弯部分(断面6-断面13),横向离岸60米;测量长度约630米、宽度约60米的区域。
根据测量技术报告,测量范围西侧6-6、7-7断面的围堤变形不明显,
四、抛石棱体变形原因分析
1、围堤整体稳定性分析
6-6断面~13-13断面的围堤采用爆破挤淤法进行软基处理,堤心石下泥石混合层厚度不大于1m,泥石混合层之下主要分布为粉砂层或粉质粘土层,堤身下卧土层工程性质较好。
根据《工可报告》,南围堤两个断面的使用期整体稳定抗力分项系数分别为1.472和1.453,满足规范中围堤使用期抗力分项系数1.2~1.4的要求。
根据《检测综合报告》,围堤中心处半年内(2014.4-2014.10)的沉降量仅为1mm~2mm,堤身沉降已经稳定。
围堤坡脚处半年内沉降量为3mm~12mm,围堤沉降速率较小,沉降量比堤心处略大。
围堤防浪墙半年内累计横向位移(垂直于海堤方向)最大为5mm(向海侧)。
围堤位移速率也较小。
本次围堤沉降位移监测没有异常突变现象。
因此,认为本段围堤的整体稳定性满足要求。
2、围堤护面块体稳定性分析
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