CN111074721A

CN111074721A - 一种透水型吹填土码头堆场铺面结构

Info

Publication number: CN111074721A
Application number: CN202010063465.7A
Authority: CN
Inventors: 李仁平; 周基; 阳令明
Original assignee: Hunan University of Science and Engineering
Current assignee: Hunan University of Science and Engineering
Priority date: 2020-01-20
Filing date: 2020-01-20
Publication date: 2020-04-28

Abstract

本发明公开了一种透水型吹填土码头堆场铺面结构，自上而下依次包括土工格室透水混凝土层、土工格室中粗砂层、中粗砂褥垫层和PHC管桩水泥土复合桩层。本发明采用透水模式，降水通过土工格室透水混凝土直接渗入地基中，多余的水分则通过水平渗透渗入排水通道；高温时地基中的水分会经由中粗砂通过毛细作用上移，进而降低堆场表面温度；本发明的表层透水混凝土与采用不透水的水泥混凝土相比，受温度变化的影响较小，减少了工作量。与传统码头堆场建设技术相比较，本发明具有工后沉降及差异沉降小、自排水、施工造价低、工期短、铺面整体性好、不开裂、服役寿命长、适用范围广等优点，适用于内河码头或海港码头的吹填土或其它软土地基的堆场建造。

Description

一种透水型吹填土码头堆场铺面结构

技术领域

本发明属于码头施工技术领域，尤其涉及一种透水型吹填土码头堆场铺面结构。

背景技术

目前国内港口集装箱堆场的铺面结构方案主要有以下几种：

① 联锁块铺面：联锁块铺面结构层自上而下分别为联锁块、砂垫层、水泥稳定碎石、级配碎石，箱脚区与箱脚间区域采用不同厚度的水泥稳定碎石层。该方案对不同的装卸工艺适用性强，普遍用于国内各大港口，后续可根据不同区域的沉降情况，局部翻新修复。该方案需要对地基进行处理，由于联锁块对残留沉降值的要求不高，地基处理要求稍低。

② 条形基础法：条形基础法是指箱脚区采用现浇的钢筋混凝土条形基础，箱角间区域采用联锁块铺面或现浇混凝土铺面。该方案目前在于海港大型集装箱港区应用较多，由于条形基础高于堆场面，因此不适用于集装箱正面吊等设备。另外条形基础需要控制不均匀沉降，地基处理要求高。

③ 混凝土铺面：混凝土铺面结构层自上而下分别为现浇混凝土面层、水泥稳定碎石、级配碎石。该方案对不同的装卸工艺适用性强，但由于箱脚区域荷载很大，混凝土板的设计厚度通常需要很大，不均匀沉降会引起板块开裂甚至破坏，适用于地质条件很好或地基处理效果好的地区，而且造价高，后续修复较困难。

④ 沥青铺面：沥青铺面自上而下分别为细粒或中粒式沥青混凝土、粗粒式沥青混凝土、水泥稳定碎石、级配碎石。该方案不但对不同的装卸工艺适用性强，而且对于地基的沉降适应性也比较好，但由于集装箱箱脚应力大，沥青表面容易出现痕迹，时间久了，磨损比较严重，耐久性差。另外沥青摊铺过程中，还会产生一定的污染。

⑤ 桩筏基础：适用于软土层较厚，工期紧，常规的堆载预压法、真空预压法、强夯法均不能满足工期要求的情况。设计时参考建筑设计中的筏形基础，在集装箱箱脚处布置桩基础。

上述的5种方案均为不透水硬化铺面结构，为此还需设计专门的排水系统。由于一般堆场面积较大，高温时堆场热岛效应明显，而在暴雨时排水系统可能会不堪重负或因场地不平整而造成场地积水。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单，施工方便，成本低且沉降及差异沉降小的透水型吹填土码头堆场铺面结构。

本发明采用的技术方案是：一种透水型吹填土码头堆场铺面结构，自上而下依次包括土工格室透水混凝土层、土工格室中粗砂层、中粗砂褥垫层和PHC管桩水泥土复合桩层。

上述的透水型吹填土码头堆场铺面结构中，土工格室透水混凝土层的厚度为20cm，土工格室透水混凝土层的土工格室是由HDPE纹面片材经焊接而成的三维网状格室；HDPE纹面片材上设有若干透水孔，透水孔直径为10mm。

上述的透水型吹填土码头堆场铺面结构中，所述土工格室透水混凝土层的土工格室中填充的混凝土采用的是水泥基无砂开级配粗集料透水混凝土，混凝土的空隙率为10-20%。

上述的透水型吹填土码头堆场铺面结构中，土工格室中粗砂层的厚度为20cm，土工格室中粗砂层中的土工格室是由HDPE纹面片材经焊接而成的三维网状格室，土工格室内填充有中粗砂。

上述的透水型吹填土码头堆场铺面结构中，所述的PHC管桩水泥土复合桩层包括若干水泥土复合桩，相邻水泥土复合桩之间的吹填土；水泥土复合桩包括直径为φ850mm，中心距为600mm的三轴水泥土搅拌桩和PHC管桩；PHC管桩位于三组三轴水泥土搅拌桩的中心处；PHC管桩内灌满水泥土；所述的中粗砂褥垫层厚度为10cm。

上述的透水型吹填土码头堆场铺面结构中，所述水泥土由水泥浆与吹填土搅拌而成，所述水泥浆采用的水灰比为0.5~1.0。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

① 本发明降水通过土工格室透水混凝土直接渗入地基中，多余的水分则通过水平渗透渗入临近排水设施如盲沟、透水排水管等排水通道；高温时地基中的水分会经由中粗砂通过毛细作用上移，进而降低堆场表面温度；本发明的表层透水混凝土与采用不透水的水泥混凝土相比，受温度变化的影响较小，在施工后无需设置缩缝，业也无需设置专门的排水机构，减少了工作量。

② 本发明的土工格室透水混凝土层和土工格室中粗砂层的土工格室拉伸率较大，拉伸强度也大，使得格室体的抗冻胀能力很强；而地表水的入渗，对复合地基强度的影响很小可以忽略。

③ 土工格室的口袋约束效应能限制铺面结构层间的侧向变形和裂缝的产生和发展，本发明设有土工格室透水混凝土层和土工格室中粗砂层，双层格室体产生的厚板效应能大幅度提高铺面结构的抗弯刚度，减少表层的不均匀沉降，而且还能够有效的分散荷载，使得集装箱箱脚区不会因荷载大而产生应力集中现象；此外，由于格室体的变形表现为可恢复的弹性变形，因此堆场因荷载的反复作用而产生累积塑性变形可以忽略。

④ 与传统码头堆场相比较，本发明具有工后沉降及差异沉降小、具有自排水功能、施工造价低、工期短、铺面整体性好、不开裂、服役寿命长、适用范围广等优点，适用于内河码头或海港码头的吹填土或其它软土地基的堆场建造。

附图说明

图1是本发明的剖面示意图。

图2为本发明的水泥土管桩复合桩层的平面布置示意图。

图中：1、场地原土层；2、桩间吹填土；3、三轴水泥搅拌桩；4、PHC管桩；5、中粗砂褥垫层；6、土工格室中粗砂层；7、土工格室透水混凝土层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1-2所示，本发明自上而下依次包括土工格室透水混凝土层7、土工格室中粗砂层6、中粗砂褥垫层5和PHC管桩水泥土复合桩层。土工格室透水混凝土层7的厚度为20cm，土工格室透水混凝土层7的土工格室是由HDPE纹面片材经焊接而成的三维网状格室；HDPE纹面片材上设有透水孔，透水孔直径为10mm。所述土工格室透水混凝土层7的土工格室中填充的混凝土采用的是水泥基无砂开级配粗集料透水混凝土，混凝土的空隙率为15-20%。

所述的PHC管桩水泥土复合桩层包括若干水泥土复合桩，相邻水泥土复合桩之间的吹填土2；水泥土复合桩包括直径为φ850mm，中心距为600mm的三轴水泥土搅拌桩3和PHC管桩4；PHC管桩4位于三组三轴水泥土搅拌桩3的中心处；PHC管桩4内灌满水泥土；所述的中粗砂褥垫层5的厚度为10cm；所述水泥土由水泥浆与吹填土搅拌而成，所述水泥浆采用的水灰比为0.5~1.0。

本发明设有土工格室透水混凝土层7、土工格室中粗砂层6，能大幅度提高结构强度（抗弯强度、抗拉强度、抗剪强度和抗压强度），其机理在于土工格室的口袋约束效应及土工格室体的厚板效应。每个土工格室如同装满砂的口袋，当其承受压力后，砂受到的压力会反作用到格室转化为格室材料的拉应力，与砂模量相比，土工格室砂模量会有指数级增长。而土工格室的拉伸强度很大（25MPa），远高于正常工作状态下可能产生的拉应力。土工格室因为变形协调与相互制约，而产生薄板效应，双层格室则呈现出厚板效应而产生很大的抗弯刚度，从而减少不均匀沉降。

本发明的施工步骤如下：

① 首先进行地基处理，要求处理后的地基承载力达到60-80kPa，便于机械设备进场施工；预先制作好Φ3-5cm、长度40cm的钢楔。

② 打直径为φ850，中心距为600mm的三轴水泥土搅拌桩3，9轴搅拌桩形成的水泥土墩面积为1200×1200mm，相邻水泥土墩之间的中心距取3.0m。

③ 在三轴水泥土搅拌桩3的水泥土初凝前，静力或振动压入PHC管桩4，桩端进入场地原土层1，形成水泥土复合桩；打三轴水泥土搅拌桩完成二周后，凿除水泥土复合桩高出吹填土的桩头，并在PHC管桩内灌满预拌的流态水泥土，平整场地。

④ 在PHC管桩水泥土复合桩层顶面上铺设10cm厚度的中粗砂褥垫层5，碾压至压实。

挂网：首先将土工格室张拉，使土工格室处于张力状态，不允许有松弛感；然后在铺设土工格室的始端，按土工格室的铆距尺寸用铁锤将准备好的钢楔打入地基，钢楔露出部分不高于土工格室的高度；将土工格室按格挂在钢楔上。在土工格室未张拉开之前，将土工格室连接；将连接好的土工格室统一张拉到堆场设计尺寸，并用钢楔固定。

将张拉好的土工格室沿张拉方向从土工格室的始端开始摊铺中粗砂6，摊铺中粗砂的高度高于土工格室3~5cm，连接其它土工格室再次摊铺中粗砂并抹平，依次重复至需铺设的土工格室的长度为止；然后洒水振动碾压至压实。

重复步骤

，然后浇筑无砂透水混凝土7，浇筑混凝土的厚度等于土工格室高度，然后通过抹平机抹平。

洒水养护5-7天，必要时在堆场表面刻制抗滑沟槽。

Claims

1.一种透水型吹填土码头堆场铺面结构，其特征是：自上而下依次包括土工格室透水混凝土层、土工格室中粗砂层、中粗砂褥垫层和PHC管桩水泥土复合桩层。

2.根据权利要求1所述的透水型吹填土码头堆场铺面结构，其特征是：土工格室透水混凝土层的厚度为20cm，土工格室是由HDPE纹面片材经焊接而成的三维网状格室；HDPE纹面片材上设有若干透水孔，透水孔直径为10mm。

3.根据权利要求1或2所述的透水型吹填土码头堆场铺面结构，其特征是：所述土工格室透水混凝土层的土工格室中填充的混凝土采用的是水泥无砂开级配粗集料透水混凝土，混凝土的空隙率为10-20%。

4.根据权利要求1所述的透水型吹填土码头堆场铺面结构，其特征是：土工格室中粗砂层的厚度为20cm，土工格室中粗砂层的土工格室是由HDPE纹面片材经焊接而成的三维网状格室，土工格室内填充有中粗砂。

5.根据权利要求1所述的透水型吹填土码头堆场铺面结构，其特征是：所述的PHC管桩水泥土复合桩层包括若干水泥土复合桩，相邻水泥土复合桩之间的吹填土；水泥土复合桩包括直径为φ850mm，中心距为600mm的三轴水泥土搅拌桩和PHC管桩；PHC管桩位于三组三轴水泥土搅拌桩的中心处；PHC管桩内灌满水泥土；所述的中粗砂褥垫层厚度为10cm。

6.根据权利要求5所述的透水型吹填土码头堆场铺面结构，其特征是：所述水泥土由水泥浆与吹填土搅拌而成，所述水泥浆采用的水灰比为0.5~1.0。