西大堤改扩建工程K0+0003+300段道路雨污水等施工吹填淤泥区爆破排淤填石试验段专项施工方案Word格式文档下载.docx
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1996年连云港的西大堤工程建成,围堵了连云港海峡西口,使原来东西贯通的海峡变成了纵深长11.5公里,平均宽度为2.5公里的狭长矩形人工海湾,主要港区受到掩护,并阻拦了来自西部的泥沙。
西大堤工程完成后对于改善港区的回淤状态是十分有利的,工程建成前后的研究表明,通过单一东口门年净进入港区水域的泥沙量为60万方,远低于西大堤建成以前。
各区域的回淤强度分别为庙岭港区0.8~0.9m/a,老港区0.8m/a,墟沟港区0.4m/a,港区已基本处于微淤状态。
航道的回淤主要集中在弯道段及其东侧,最大淤积强度为0.4m/a,回门段航道回淤强度较小,为0.1m/a左右。
1.3.4工程地质
1.3.4.1土层分布情况
根据江苏南京地质工程勘察院《连云港市西大堤拓宽改建工程工程地质详细勘察报告》相关内容,本工程道路范围内表层填土之下主要为第四系全新统(Q4)新近沉积的淤泥(浅滩区域),中部为上更新统(Q3)一般沉积的可塑的粉质粘土,底部基岩为元古界海洲群(Pt)片麻岩。
根据钻探揭示及结合原位测试、室内岩土试验等综合分析,场地土层自上而下可划分为5大工程地质层,12个亚层。
分述如下:
①1杂填土(Q4ml):
杂色,稍湿~很湿,结构松散,主要为粉质粘土夹大量石灰、碎石等组成,局部经人工压实后作为路基,硬质物含量大于20%,土质不均匀,堆填时间7年左右。
该层分布于原老路表层,局部分布。
层厚0.40~2.40米,平均厚度为1.40米。
①2抛石土(Q4ml):
杂色,稍湿~很湿,结构松散,主要为中风化片麻岩碎块,直径10~100cm不等,充填粘性土及砂土,结构松散,硬质物含量大于80%,土质不均匀,堆填时间7年左右。
该层分布于岸边护坡处、老海堤抛填路段以及K6+200~K7+000表层吹填后堆石段,分布不连续。
最大揭示厚度16.00米。
①3吹填淤泥(Q4ml):
灰色,饱和,流塑,高压缩性,无摇振反应,干强度与韧性低,局部可见少量的腐植物,具淤臭味,局部偶夹薄层稍密状粉土,土质不均匀,主要为粘土质土,属高灵敏度土,为欠固结土。
吹填时间小于5年。
该层分布于K1+580~K7+000吹填区域表层。
层厚2.00~8.10米,平均厚度为5.42米。
②淤泥(Q4al):
灰色,饱和,流塑,高压缩性,无摇振反应,刀切面稍有光泽,干强度与韧性低,局部可见少量的腐植物,具淤臭味,局部偶夹薄层稍密状粉土,主要为粘土质土,属高灵敏度土,为欠固结土。
该层分布于淤泥质浅滩地貌单元。
顶板埋深0.00~8.10米,层厚2.90~12.90米。
②1细砂(Q4al):
灰黄色,饱和,松散-稍密,颗粒均匀,级配差,可见云母碎屑,分布不均匀。
该层仅在BJ3、BJ4、BJ22孔中分布,层厚0.70~3.90米,平均厚度为2.30米。
③粉质粘土(Q3al):
灰黄色、黄褐色,可塑,局部硬塑,中压缩性,无摇振反应,刀切面稍有光泽,干强度与韧性中等,可见少量铁锰质结核和灰绿色次生粘土条带,为欠固结土。
顶板埋深0.50~16.90米,最大揭示厚度4.90米。
③1粉质粘土(Q3al):
灰黄色、黄褐色,可塑,局部硬塑,中压缩性,无摇振反应,刀切面稍有光泽,干强度与韧性中等。
该层仅在BJ5、BJ6、BJ7、BJ8孔中分布。
层厚1.0~9.80米,平均厚度为5.30米。
③2粉质粘土(Q3dl+el):
灰褐色、黄褐色,硬塑,局部可塑,中压缩性,无摇振反应,刀切面稍有光泽,干强度与韧性中等,可见少量石英碎石,呈棱角状。
该层仅在J1、J2、J3、BJ1、BJ2、BJ3、BJ4、BJ5、BJ6、BJ11孔中分布。
层厚0.60~580米,平均厚度为3.20米。
③3中砂(Q4al):
灰黄色,饱和,中密,颗粒较均匀,级配一般,可见云母碎屑,分布不均匀。
该层仅在BJ5、BJ6、BJ7、BJ8孔中分布,层厚1.50~5.70米,平均厚度为3.58米。
⑤1全风化片麻岩(Pt):
灰黄色、灰白色,原岩组织结构已基本破坏,呈密实的砂性土夹粘性土状,其中长石,云母等已变成次生矿物,为极软、极破碎岩,岩体基本质量等级为Ⅴ类,干钻易钻进,带浆不宜取芯。
该层风化不均匀,厚度变化较大。
层厚0.30~1.90米,平均厚度为0.83米。
⑤2强风化片麻岩(Pt):
灰黄色、灰白色,风化强烈,结构已大部分破坏,可见鳞片粒状变晶结构,片麻状构造,主要矿物成分为长石、石英和少量云母,裂隙很发育,多充填粘性土,岩芯呈密实砂状、碎块状,取芯率60%~70%,干钻不易钻进。
属软岩,岩体极破碎~破碎,岩体基本质量等级为Ⅴ类。
层厚0.20~11.30米,平均厚度为1.47米。
⑤3破碎状中风化片麻岩(Pt):
灰白色、青灰色,结构部分破坏,可见鳞片粒状变晶结构,片麻状构造,主要矿物成分为长石、石英和少量云母,裂隙发育,岩芯呈碎块状、短柱状,取芯率70%~80%。
岩石饱和单轴抗压强度平均值为35.60MPa,标准值为25.45MPa,属较硬岩,岩体较破碎,岩体基本质量等级为Ⅳ类。
仅在海岸一级阶地地貌单元揭示。
顶板埋深1.10~17.40米,最大揭示厚度2.80米。
1.3.4.2各土层物理力学性质指标
土的主要物理、力学指标
各土层主要物理指标平均值统计结果见下表。
表2-1各土层主要物理指标平均值统计结果表
层号
物理指标
压缩指标
渗透指标
ω
(%)
γ
(kN/m3)
e
IL
IP
a0.1~~0.2
(1/MPa)
Es0.1~0.2
(MPa)
KH
(×
10-6cm/s)
KV
3
78.7
15.5
2.076
2.02
27.8
2.12
1.52
5.04
2.58
②
65.4
16.0
1.796
1.41
27.3
1.84
1.58
4.85
2.13
③
26.0
19.8
0.705
0.42
14.5
0.36
4.92
6.05
4.90
③1
24.2
19.7
0.686
0.34
14.0
0.28
5.97
4.35
2.31
③2
21.7
19.4
0.684
0.15
13.9
0.24
7.32
6.09
3.97
土的抗剪强度指标
各土层抗剪强度指标平均值与标准值统计结果见下表。
表2-2各土层抗剪强度指标平均值与标准值统计结果表
统计
指标
快剪
固结快剪
三轴试验
Cq
(kPa)
Φq
(度)
Ccq
Φcq
Cuu
Φuu
Ccu
Φcu
C’
Φ’
平均值
6.0
1.2
10.0
4.1
标准值
4.5
0.6
7.0
2.4
(6.0)
(1.4)
8.0
1.7
12.0
4.4
1.8
12.3
21.8
7.9
1.6
9.0
3.7
8.3
10.3
7.7
19.2
30.0
10.6
37.0
14.6
28.8
33.0
12.7
11.6
27.2
11.1
35.0
15.1
41.0
32.3
14.7
21.2
注:
括号内为经验值。
土的层固结系数
各土层固结系数统计见下表。
表2-3各土层固结系数统计表
层
野外
取样
各级压力下垂直固结系数Cv
各级压力下水平固结系数Cv
Pi压力(kPa)
土样
50
100
200
400
土定名依规范
GB50021-2001
号
编号
深度
分类
m
X10-3cm2/s
2
J18-1
8.10-8.40
0.238
0.211
0.304
0.187
淤泥
J25-1
7.1-7.4
0.216
0.197
0.176
0.214
0.2
0.191
0.181
J25-2
9.5-9.8
0.21
0.325
0.748
0.223
0.201
0.287
J28-1
6.4-6.7
0.221
0.206
0.224
0.286
0.213
0.212
0.185
J29-6
13.1-13.4
0.33
0.203
0.278
0.258
0.202
0.19
J30-1
0.22
0.26
0.294
0.383
J36-2
5.5-5.8
0.218
0.316
0.416
0.274
0.3
2.06
0.179
J37-1
8.1-8.4
0.253
0.215
0.254
0.280
0.332
0.227
0.509
0.202
J25-5
14.7-15.0
0.362
0.245
0.246
0.314
0.269
0.297
粉质黏土
J28-6
14.6-14.9
2.04
0.821
2.1
0.834
0.222
0.236
1.201
0.533
0.235
0.252
1.207
0.552
0.260
0.224
3-2
J1-1
1.6-1.9
0.956
0.826
2.26
1.85
1.96
0.833
0.288
0.466
J1-2
2.6-2.9
0.735
0.573
1.74
1.13
0.227
0.279
0.307
0.219
J1-3
4.0-4.3
1.49
1.22
1.04
1.99
J2-1
2.1-2.4
1.07
0.564
1.79
5.84
2.05
0.762
0.371
0.324
J2-2
3.1-3.4
1.62
0.853
1.08
1.05
0.498
0.402
J2-3
4.1-4.4
1.83
1.36
2.22
1.29
0.551
0.817
0.443
0.363
1.284
0.899
1.842
2.033
1.491
0.919
0.455
0.333
地基变形参数
地基变形计算参数统计见下表。
表2-4地基变形计算参数统计表
土的重度γ(kN/m3)
各级压力KPa)下的孔隙比ei平均值
压缩模量
800
2.084
1.815
1.648
1.435
1.253
1.576
1.432
1.250
1.045
0.675
0.650
0.615
0.570
0.510
③-1
0.670
0.655
0.626
0.589
0.532
③-2
0.664
0.627
0.595
0.552
原位测试指标
原位测试指标分层统计见下表。
表2-5原位测试指标分层统计表
土层
标贯试验N(击)
静力触探试验
qc(MPa)
重型动探加权
平均值N63.5(击)
十字板剪切试验(平均值)
Cu(kPa)
Cu′(kPa)
st
①2
36.2
①3
0.17
4.2
1.1
3.82
②-1
10.5
1.0
0.32
15.7
4.0
3.93
1.11
7.4
6.2
7.6
③3
18.4
17.4
⑤1
52.2
49.4
中压缩及回弹试验成果
中压缩及回弹试验成果平均值统计结果见下表。
表2-6中压缩及回弹试验成果平均值统计结果表
层号
野外土样编号
取样深度
先期固结压力Pc
自重应力
P0
OCR
压缩指数
Cc
回弹指数
Cs
固结评价
kPa
-
1-3
J29-1
18
0.11
0.737
0.094
欠固结土
J8-1
1.1-1.4
19
46
0.41
0.020
0.061
J13-2
5
71
0.07
0.518
0.068
J13-3
9
77
0.12
0.575
0.052
J15-1
11.3-11.6
66
0.29
0.508
0.044
J18-2
10.5-10.8
4
61
0.089
J37-2
83
0.04
0.056
J15-5
17.9-18.2
22
113
0.19
0.146
0.022
J22-6
15.1-15.4
37
93
0.40
0.126
0.016
J23-6
15.5-15.8
13
96
0.14
0.189
J30-7
24
94
0.26
0.120
J36-8
15.3-15.6
124
0.30
0.123
0.019
42
35
1.20
0.110
0.027
超固结土
土的承载力基本容许值
路基土承载力基本容许值评价见下表。
表2-7路基土承载力基本容许值评价表
层名
状态
地基承载力基本
容许值[fa0](KPa)
水泥土搅拌桩
qsi(kPa)
qp(kPa)
①1
杂填土
结构松散
150
抛石土
250
吹填淤泥
流塑
30
7
②1
细砂
松散、稍密
120
15
40
8
粉质粘土
可塑,局部硬塑
160
硬塑,局部可塑
180
中密
全风化片麻岩
土状、砂状
280
⑤2
强风化片麻岩
砂状、碎块状
350
⑤3
破碎状中风化片麻岩
碎块状、短柱状
2000
注:
qsi、qp分别为桩周土摩阻力特征值和桩端土未经修正的承载力特征值。
各土层地基承载力基本容许值[fa0]是根据土层物理力学指标、标准贯入试验成果和静力触探试验成果,并根据地区经验综合确定。
2试验段问题的提出
根据西大堤吹填土段路基拓宽的设计图纸,拓宽段部分位于原有爆破挤淤抛石边坡范围,部分在原有爆破挤淤抛石边坡外,经论证无法采用塑料排水板或粉体搅拌桩等特殊地基处理方案,前期拟在西大堤拓宽范围采用“进占法”机械挖泥抛石方案,同时利用侧分隔带解决新老路基不均匀沉降。
前期施工形成的断面如下图所示:
施工中发现继续向南拓宽机械挖泥后不能形成稳定基槽,抛石难以达到要求厚度,故拟开展150m(K2+050~K2+200)爆破排淤填石试验段施工,探索爆破排淤填石法在本工程的可行性。
3相关技术要求
根据设计文件,并结合专家的相关意见,本次试验段爆破后应达到的几个技术要求如下:
(1)爆破填石底面高程应达到±
0.000;
(2)爆破完成并补抛后形成的断面如下图所示:
4爆破技术设计
4.1设计原则
根据“3相关技术要求”所述,并结合设
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