港口堆場的設計與研究（可編輯）

1、港口堆場的設計與研究 大連理工大學碩士學位論文港口堆場的設計與研究姓名:張建新申請學位級別:碩士專業(yè):結構工程指導教師:王清湘;王諾20030301大連理工大學碩士學位論文要摘港口是國民經(jīng)濟的重要基礎設施,是一個國家對外進行國際貿(mào)易,有效地參與世界經(jīng)濟大循環(huán)的重要通道。隨著港口的發(fā)展,尤其是新興物流行業(yè)在我國乃至全世界范圍內的迅猛發(fā)展,堆場在港口的發(fā)展中占有的地位亦同趨重要。本文結合我國現(xiàn)行的交通部行業(yè)標準的設計覷范,分別從港口堆場、道路設計規(guī)范以及道路橋梁的設計規(guī)范入手,并結合港的實際情況,對港口堆場的陸域形成、地基處理以及鋪面的設計進行了深入的研究。本文著重研究了堆場設計的技術可行性、結構

2、的安全性、耐久性以及經(jīng)濟合理性,進行結構選材及設計。以黃海港莊河港工程作為工程實例,使得本論文對港堆場的設計研究具有更高的實際意義。關鍵詞:港口堆場設計研究大連理工人學碩士學位論文?一一 ,. ,. /, ,., .,:大連理工大學碩士學位論文論緒第一章言§.引隨著我國融入全球經(jīng)濟體系中的發(fā)展趨勢,而世界貿(mào)易的%以上是通過海運完成的,因此港口就成為了國際海陸間物流通道的重要樞紐和結點,同時也是國際貿(mào)易的服務中心和綜合物流配送中心。港口堆場的設置在于改善碼頭地表的狀況,以滿足各種載運工具的行駛要求、服務要求舒適性、經(jīng)濟性、安全性等,并保證港口作業(yè)的要求。因此,如何合理地布置堆場的大小及

3、位置、選擇地基處理方案,采用簡單易行的施工方法,以及合理選擇、開采和使用堆場鋪面材料,開發(fā)新技術以充分利用當?shù)刭Y源是結構工程師應予關注和探討研究的重要問題。港口道路、堆場的設計,應根據(jù)港區(qū)道路、堆場的類別、使用要求、荷載情況、陸域形成、材料供應、施工能力、養(yǎng)護條件和自然條件等,并結合實踐經(jīng)驗,通過技術經(jīng)濟綜合比較進行。在堆場鋪面結構的設計方法上,鋪筑在港口堆場及道路上的鋪面同城市道路、機場飛行區(qū)等鋪面在材料、結構組成、施工工藝、養(yǎng)護改建等方面都是相同的,而在設計方法上的差別是作用荷載特性和使用要求方面有所差異。本文著重以莊河港工程實例探討港口道路、堆場的基本設計理論和方法,并盡可能融入這一領域

4、內的新技術、新理論和新進展。§.國內外港口堆場研究發(fā)展的現(xiàn)狀多年來,我國港口道路與堆場的建設均參照公路或廠礦道路規(guī)范進行設計大連理工大學碩士學位論文和施工。近年來,我國港口建設得到迅速發(fā)展,港口裝卸機械類型也日趨大型化,公路與廠礦道路規(guī)范己不能適應港口道路和堆場建設的需要,而港口道路、堆場鋪面設計與施工規(guī)范以公路及其相關規(guī)范為基礎,利用公路規(guī)范基本理論、材料參數(shù)、結構基本組合、構造等方面的研究成果,并針對港區(qū)流動機械作業(yè)對道路、堆場使用要求和荷載、地基特點制定的。規(guī)范明確了港口道路、堆場的設計要求,給出了適于港口道路、堆場應用的計算方法、施工方法和施工質量控制標準等。大多數(shù)港口的堆場

5、及道路需要首先在形成的陸域上進行地基處理后,才能在形成的陸域上進行堆場及道路的鋪面設計。因此,地基處理的方法在港口堆場的設計中也占有舉足輕重的地位。強夯法處理地基由法國 技術公司在年首創(chuàng),這種方法是使用吊升設備將很重的錘起吊到較大高度后,使其自由落下,產(chǎn)生巨大的沖擊能量作用于地基,給地基以沖擊和振動,從而在一定范圍內使地基的強度提高,壓縮性降低,改善了地基的受力性能。強夯法經(jīng)過幾十年的發(fā)展,它以適用于加固從礫石到粘性土的各類地基土。在我國常用來處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土、粘性土、雜填土、素填土、濕陷性黃土等各類地基。它不僅能提高地基的承載力,降低其壓縮性,同時,還能改善地基的抗振動液化的

6、能力、消除濕陷性黃土的的濕陷性。為處理軟土地基,還發(fā)展了預設的袋裝砂井,或紙板排水的強夯法、夯擴樁加填扎強夯法、強夯填渣擠淤法、碎石樁強夯法等。利用振沖置換法進行軟弱地基的處理是在六十年代初,聯(lián)邦德國和英國相繼把原先只適用于擠密砂體的振沖技術用來處理粘性土地基。我國應用振沖置換法始于年,首次應用的工程是南京船舶修造廠船體車間軟土地基加固。目前,振沖置換法在建筑行業(yè)中得到了較廣泛的應用,但應用于港口工程中還屬于起步階段,尤其需要大量的工程實例來對振沖囂換法進行研究和探討。振沖置換法適用土質主要是粘性土,有時還可用來處理粉煤灰。在砂土中大連理工大學碩士學位論文也可制造碎石樁,但此時擠密的作用的重要

7、性遠大于置換作用。碎石樁復合地基的主要用途是提高地基承載力,減少地基沉降量和差異沉降量。碎石樁還可用來提高土坡的抗滑穩(wěn)定性,或者提高土體的抗剪強度。振沖置換加固設計目前還處在半理論半經(jīng)驗狀態(tài),這是由于一些計算方法,如復合地基容許承載力計算方法、最終沉降量計算方法等都還不夠成熟,某些沒計參數(shù)也只能憑經(jīng)驗選取。因此,對重要工程或復雜的土質情況,必須在現(xiàn)場進行試樁實驗,并根據(jù)現(xiàn)場實驗取得的資料修改設計,制定施工要求。§.本論文主要工作本文作者查閱了大量國內外相關文獻資料,并進行了深入的學習和研究,對港口堆場的設置、平面布局及結構體系進行了初步研究,并以莊河港為例,對港口堆場的設計進行了具體

8、的研究。本文主要工作如下:.結合建筑地基處理技術規(guī)范對港口堆場的地基處理方法及計算進行了探討和研究。.結合港口道路、堆場鋪面設計與施工規(guī)范對港口堆場的鋪面結構的計算方法進行了研究。.結合莊河港的工程實例,探討了港口堆場及道路的陸域形成、平面布置、地基處理以及主要結構斷面及節(jié)點的設計方法及計算理論。.以莊河港為實例,從經(jīng)濟合理?眭入手,綜合考慮建筑材料的性能做出了適合莊河港的堆場及道路的設計。.結合莊河港項目研究了應用強夯法和振沖法進行地基處理的方法,并對其進行了設計計算,為振沖法應用于港口工程提供了典型的工程實例。大連理工大學碩士學位論文第二章 港口的陸域形成、港口堆場及道路的平面布置

9、7;.引 言港口的陸域形成及港口堆場及道路平面布置在港口的建設中起著舉足輕重的作用,本章以莊河港為例介紹港口的陸域形成及港口堆場及道路平面布置的研究。§.港口的陸域形成港區(qū)的布置應以港口發(fā)展規(guī)劃為基礎,與城鄉(xiāng)建設規(guī)劃及全港總體布局規(guī)劃相協(xié)調,力求合理利用自然條件,做到遠近結合和合理分區(qū),并應留有綜合開發(fā)的余地。港口陸域的形成應充分利用水文、地質、地形地貌、氣象等自然條件,最大限度地減少工程量,降低造價,還應該滿足船舶進港、調頭、靠離碼頭及裝卸作業(yè)等使用要求。港口陸域形成的理想填料為水穩(wěn)定性好、壓縮性好、便于施工壓實以及運距短的土、石材料。在選擇填料時,一方面要考慮料源和經(jīng)濟性,另一方

10、面要顧及填料的性質是否適宜。礫石、不易風化的石塊一滲水性強,水穩(wěn)定性極好,強度高,為最好的填料;石塊空隙間用小石塞密實時,殘余下沉量小,車輛荷載作用下的塑性變形小。港區(qū)的陸域一般包括碼頭作業(yè)區(qū)和生產(chǎn)、生產(chǎn)輔助、生活輔助區(qū)。大連理工大學碩士學位論文§.莊河港的陸域形成、堆場及道路的平面布置莊河港地處莊河市,莊河市是大連市所轄的縣級市,地處遼東半島南部,南臨黃海,位于大連和丹東兩市之間,與朝鮮、韓國和日本隔海相望。莊河港港區(qū)位于觀駕山鄉(xiāng)打拉腰村,港區(qū)的北側布置臨港工業(yè)區(qū),與小寺經(jīng)濟開發(fā)區(qū)相毗鄰。目前與港口相配套的相關工程疏港公路已改建完成,鐵路已被列入“九”規(guī)劃,其他配套工程的規(guī)劃也與之

11、協(xié)調,為莊河港的建設創(chuàng)造了良好的條件。莊河港工程建設一個萬噸級散貨泊位和一個噸級的通用泊位,兩個泊位采用連續(xù)布置,因此要求港區(qū)的陸域形成及布置應符合莊河港建港的要求,并與莊河市發(fā)展規(guī)模、速度相協(xié)調,盡量利用莊河市提供的建設條件和設施,減少投資。此工程位于莊河市觀架山鄉(xiāng)打拉腰村,北距莊河市中心,西距大連市,冬至丹東市,地理坐標為?！??！?。莊河港區(qū)的陸域地形為低山丘陵,港口用地需開山填海造地和港池挖泥吹填造地形成。在陸域范圍內無居民區(qū),因此不用拆遷。港區(qū)東側為莊河港務處打拉腰客運碼頭,西側為莊河市的貝類養(yǎng)殖區(qū)。由于當?shù)厮?、地質及港口作業(yè)等情況的要求,莊河港區(qū)的陸域分為兩部分,包括碼頭前方作業(yè)區(qū)

12、和后方生產(chǎn)、生產(chǎn)輔助及生活輔助區(qū),占地約為.萬。前方碼頭作業(yè)區(qū)布置在碼頭前沿線的后方,縱深。此區(qū)是碼頭裝卸、貨物堆存及運輸作業(yè)的主要地帶,配有裝卸設備和運輸設備,并布置了散貨、雜貨堆場及道路。碼頭作業(yè)區(qū)通過引堤與后方生產(chǎn)及生活輔助區(qū)連接,碼頭作業(yè)區(qū)的面積為.萬,散貨堆場面積為.萬,雜貨堆場面積為.大連理工大學碩士學位論文萬。由于此作業(yè)區(qū)位于.米水深處,為陸域回填區(qū),根據(jù)地質報告回填區(qū)域內有.米厚的淤泥質粉質粘土,該回填區(qū)采用碎石土鄰近的開山土進行陸域回填?；靥罡叨仍诿鬃笥?回填區(qū)面積約為.萬平方米,回填土石方量約萬立方米。此回填區(qū)域的南、北、東做斜坡式護岸,護岸總長為米。后方生產(chǎn)、生產(chǎn)輔助及生

13、活輔助區(qū)布置在達拉腰丘陵地帶的南側。此區(qū)域的東側做斜坡式護岸,護岸長米:由于達拉腰西南側圍堰范圍內吹填形成陸域,因此在后方區(qū)域內的西、南側做簡易護岸,簡易護岸長米。該后方區(qū)域位于.米水深處,區(qū)域內的淤泥質粉質粘土厚.米,和前方碼頭作業(yè)區(qū)一樣采用碎石土進行陸域回填,回填高度在米左右,回填區(qū)面積約為.萬平方米,回填土石方量約萬立方米。該后方陸域面積,約.萬平方米。在莊河港工程的貨運量中,硅砂、河砂、花崗巖石料等散裝貨物占約%,其它件雜貨物約占%,其中入庫雜貨量按%計。而以碼頭堆場最大荷載按.為設計條件,就可以分別計算出堆場、倉庫所需容量及面積。:亟:絲些:絲:庫場所需容量乙%爿:?旦庫場所需面積:

14、一庫場所需容量一年貨運量一庫場不平衡系數(shù)心一貨物入場比例一庫場年營運天。一貨物平均堆存期旺一堆場容積利用系數(shù)一所需庫場面積大連理工大學碩士學位論文一有效面積堆存量一庫場面積利用率根據(jù)海港總平面規(guī)范.標準,各參數(shù)取值及計算見下表散貨類雜貨類堆場倉庫 堆場×%×%×%×%×%幺. :. . .瓦. . .口./。./。 . .正爿計算后新建碼頭庫場總容量為,其中倉庫容量為,堆場容量為,此工程實建倉庫面積為 ,堆場面積為.萬。由于倉庫的使用功能同堆場,因此倉庫內地面的結構設計同堆場的設計相仿。為了便于車輛的進出港及進行合理的交通組織,港區(qū)設有兩個入口

15、,以便人流和貨流相對的分開,提高生產(chǎn)效率。主入口位于該區(qū)的東北角,與廠外的主干路相連,該入口是港區(qū)貨流出入的大門,入口處分設進港和出港的道路,門衛(wèi)布置在進港和出港的道路之間,便于進出港車輛的管理。港區(qū)中部北端的副大門是人流和般低噸位的辦公車輛的主要出入口。大連理工大學碩士學位論文工程建成后年吞吐量為萬噸,根據(jù)莊河港目前的后方集疏運條件,近期莊河港集疏運量全部按照公路運輸考慮。經(jīng)過計算,港內道路晝夜車流量為堤輛/晝夜。根據(jù)上述車流量,碼頭后方陸域主干道路寬為和道路凈寬,次干道為;在前方碼頭作業(yè)區(qū),為了滿足裝卸作業(yè)及流動機械通行的需要,主干道寬度定為和,次干道為。港主干道通過港外的疏港道路與鶴大線

16、級公路相連。港區(qū)內的道路長度為,的道路長,的道路長,的道路長。路面結構為瀝青混凝土路面,道路的總面積為。為了生產(chǎn)運輸和消防的安全,在倉庫等建筑物四周設計了循環(huán)形道路。以下就是莊河港的碼頭前方及后方陸域的總平面布置圖,從中可以看出堆場的平面布局。后方陸域平而布置圈盔壟望三盔堂堡主堂焦絲苧?一面可一一?一一二二二苴五?:弋:五,鷴口目一?窄二;,了、口×烈、一,日網(wǎng)剛悟恒毗卑磬博坦幅大連理工大學碩士學位論文港口堆場的地基處理第三章§.引 言港口道路、堆場的設計,應根據(jù)港區(qū)道路、堆場的類別、使用要求、荷載情況、陸域形成、材料供應、施工能力、養(yǎng)護條件利自然條件等,并結合實踐經(jīng)驗,通

17、過技術經(jīng)濟綜合比較進行。在設訓方法上,鋪筑在港口堆場及道路上的鋪面同城市道路、機場飛行區(qū)等鋤面在材料、結構組成、施工工藝、養(yǎng)護改建等方面都是相同的,而在設計方法上的差別是地基的處理方法、作用荷載特性、使用要求方面有所差異,尤其是多數(shù)的港口的堆場及道路需要首先在形成的陸域上進行地基處理后,才能在形成的陸域上進行堆場及道路的鋪面設計。因此,港口道路、堆場的結構設計主要分為兩部分,是港口陸域的形成及地基處理,其二是堆場及道路的釧面設計。本章著重探討港口道路、堆場的地基處理的基本設計理論和方法,并盡可能融入這一領域內的新技術、新理論和新進展。§.港口堆場的地基處理方法及原理地基是港口鋪面的支

18、承結構物,而直接位于鋪面結構下一定深度范圍內的土基部分處于行車荷載的影響深度范圍內,其強度和水穩(wěn)定性可直接影響對鋪面結構的支承條件,從而影響鋪面結構的使用性能,因此應采取充分壓實等措施。瀝青鋪面在使用過程中所出現(xiàn)的沉陷、車轍和裂縫等損壞,雖然部分是大連理工大學碩士學位論文由于鋪面各結構層本身的變形所引起,但相當大部分是地基過量的塑性變形造成的。水泥混凝土鋪面板常見的斷裂等損壞也往往是由于地基塑性變形量過大,而使板底出現(xiàn)脫空現(xiàn)象所促成的。因而,鋪面對地基支承的要求便首先表璣在地基的抗變形能力上,并把控制地基的變形量作為一項重要的設計指標來考慮。地基的變形可區(qū)分為三種類型:行車荷載反復作用下產(chǎn)生的

19、塑性累積變形,陸域回填的填料在自重荷載作用下產(chǎn)生的壓密變形,軟弱地基在陸域填土和行車荷載作用下的固結沉降。為了控制地基的變形,應對地基沉降和變形特性有正確的了解,對地基的沉降量和地基的抗變形能力有恰當?shù)墓烙?方能選取相應的措施以保證鈉面結構的使用性能。在軟土地基上回填并修建鋪面結構有可能出現(xiàn)失穩(wěn),或者沉降量和沉降速率不能滿足使用要求時,需對軟土地基進行適當?shù)奶幚?以增加其穩(wěn)定性,減少沉降量。軟土地基處理的方法很多,各種方法具有不同的特點,可得到不同的效果,因而各適用于不同的目的。軟土地基處理的目的可分為兩大類一沉降處理和穩(wěn)定處理。按處理目的選擇處理方法時,應考慮三方面的條件:地基的土質及土層構

20、成厚度、排水層等、條件:堆場的性質;工期、材料供應、施工機械作業(yè)條件和對周圍環(huán)境的影響等條件。處理方法有時單獨使用,麗在港口陸域的形成時,也采用幾種方法組合使用,以發(fā)揮各種方法的特長,取得良好的處理效果。軟土地基常見的方法有強夯法、墊層處理換填法、土樁和灰土樁、石狄樁、砂樁、碎石樁、深層攪拌法及高壓噴射注漿法。處理方案和處理效果的分析系采用相同的沉降和穩(wěn)定性分析方法,并且也需依靠現(xiàn)場監(jiān)鍘進行檢驗。在港口的建設中的強夯法應用的較為廣泛,而振沖碎石樁法在莊河港也得到了很好的運用。大連理工大學碩士學位論文振沖碎石樁法是用沖擊或振動方法,將碎石等粒料擠入軟土地基內,形成直徑較大的樁體,并同原地基一起形

21、成復合地基。其主要作用為:使樁周幽的土體變得密實;支承鋪面很大一部分重量:加速周圍軟土的固結;防止液化砂土地基時。振沖置換法形成的復合土層之所以能改善地基土的力學性質,主要是兇為在地基中打設了很多粗粒徑材料樁體,但是在制樁過程中,出于振動水沖、擠壓擾動等作用,地基土中會出現(xiàn)較大的超靜孔隙水壓力,從而使原地基土的強度降低,但在復合地基完成后,一方面隨著時問的推移原地基土的結構強度有所恢復,另一方面,孔隙水壓力向樁體轉移消散。結果是有效應力增加,強度提高。同時在施加建筑物或構筑物的荷載后,地基土內的超靜孔隙水壓力能較快地通過碎石樁消散,固結沉降能較快地完成。另外,我國施工的碎石樁,一般具有良好的透

22、水性,這與我國振沖簏工工藝有關。我國施工一般不采用上噴水口,造樁時水從下噴水口通過碎石返到地面,泥土隨返水沖出地面,不可能將碎石孔隙堵住。到目前為止,振沖法還沒有成熟的設計計算理論,本文提到的只是在現(xiàn)有的工程實踐和現(xiàn)有的實測資料上來進行設計計算。粘性土、軟土地基上用的振沖置換法,振沖加固主要依靠制成的碎石樁提高地基強度,不但要考慮碎石樁的承載力,還要考慮置換率使復合地基滿足要求。軟粘土地基經(jīng)振沖罨換后,仍有較大的沉降量,設計計算時還要考慮建筑物沉降的要求等。強夯法具有設備簡單、施工速度快、不添加特殊材料、造價低、適應處理的土質類別多等特點,在地基處理工程中得到廣泛應用,尤其在港口的陸域的形成及

23、碼頭等的地基處理工程中更是得到了廣泛的應用。強夯法加固地基雖有大量成功的工程實例,國內外學者從不同的角度對其加固機理進行了大量的研究,但是,由于各類地基的性質差別極大,強夯影響的因素也很多,很難建立適應于各類土的強夯加固土的理論,到目前為止尚未建立起一套成熟的理論和設計計算方法。大連理工大學碩士學位論文由于軟土層的不均勻性、設計參數(shù)的代表性以及設計理論和方法的近似性,因此.必須在施工時對沉降、穩(wěn)定性和處理措施的效果進行現(xiàn)場監(jiān)測,以及時檢驗和修正設計中的問題,防止施工不完善而引起意外事故。§.莊河港陸域的地基處理§.莊河港的地質情況根據(jù)莊河新港的巖土工程勘察報告,港址在大地上

24、屬華北地臺的遼東臺背斜之東緣,處于新華夏系第二隆起帶,北部與天山陰山緯向構造帶東端復合部位,本構造型式為近乎東西走向、由前震旦紀變質巖系構成的城子坦月東復背斜。港區(qū)位于莊河桓仁斷裂南東,區(qū)內及其附近無大的斷裂通過,而走向以北東為主、北西為次的小斷層和節(jié)理分布較多,在地貌上總的表現(xiàn)為基巖崗地和低丘直接臨海。本工程區(qū)域內土層分布較為規(guī)律,港區(qū)范圍地基土沒有可液化層次,土層自上而下分布為:?淤泥質粉質粘土:深灰色,飽和,流塑軟塑,分布均勻,平均厚度.。?粉質粘土:灰色,濕,軟塑,分布均勻,平均厚度.。?粉細砂、中細砂:灰褐色灰色,很濕,松散稍密,分布零星,層位不穩(wěn)定,平均厚度.。?粉質粘土:黃褐色灰

25、褐色,濕,軟塑可塑,分布均勻,平均厚度,。?粉土:濕,可塑。?粉砂、細砂、中細砂:灰褐色,很濕,可塑,不均勻,平均厚度.。中粗砂:灰褐色,很濕,稍密中密,平均厚度.。犬連理工大學碩士學位論文?粉質粘土:黃褐色灰褐色,濕,可塑,分布均勻,平均厚度.。粉質粘土:灰褐色,稍濕濕,硬塑,分布均勻,平均厚度.。?粉質粘土:黃褐色磚紅色,濕,軟塑可塑,分布均勻,平均厚度.。中細砂:黃褐色灰褐色,飽和很濕,稍密中密,分布不均勻,平均厚度.。?碎石、中粗砂混碎石:黃褐色,中密,分布不均勻,平均厚度.。?全風化片麻巖:黃褐色灰白色,分布均勻,平均厚度.。強風化片麻巖:黃褐色灰自色灰綠色,最大揭露厚度.。土層分布

26、及物理、力學性自指標詳見下面的巖土物理力學性質指標統(tǒng)計表。巖土物理力學性質指標統(tǒng)計表液性 壓縮天然 天然 塑性快剪 吲結伙剪孔隙比指數(shù) 系數(shù)含水量 重皮 指數(shù)一% 度 度/艫 /弋. . . . . . . . ,淤泥質粉質粘士. . , .:粉質粘土. . . . . . .兒:粉質粘土. . . . . . .。粉土. ., . . ,.粉細砂. . . . . . . . .粉質粘士. . . . . . . .粉質粘土. . . . . . .,粉質粘土. . . . . .全風化片麻片大連理工大學碩士學位論文容許承載力、極限側阻力、極限端阻力表極限側阻力標 極限端阻力標承載力標準值土

27、層 準值 準值。. 。.淤泥質粉質粘土。粉質粘土,粉細砂、中細砂 。粉質粘土。粉土,粉砂、細砂、中細砂 :中粗砂 粉質粘土 粉質粘土。粉質粘土:中細砂,碎石、中粗砂混碎石 ;全風化片麻石強風化片麻石 場區(qū)內未見到斷裂構造,無不良地質現(xiàn)象存在。本場地年一遇超概率%時的場地地震基本烈度為度。場地土為中軟場地土,場地覆蓋層的厚度在、之削建筑場地類別為類。§.莊河港的地基處理方法及范圍為了使堆場滿足承載力和變形的要求,根據(jù)莊河港的地質情況,充分考慮經(jīng)濟效益,需對場地地基進行處理。莊河港堆場的作業(yè)區(qū)位于一.米水深處,是陸域回填區(qū)。根據(jù)上述地質性質可知回填區(qū)域內有.米厚的淤泥質粉質粘土,?；靥顓^(qū)

28、采用碎石土鄰近的開山土進行陸域回填,回填高度在米左右。由于粉質粘土大連理工大學碩士學位論文的承載力較低,為滿足承載力的要求,則對地基進行處理。經(jīng)多方案比較采用了振沖置換法樁體材料采用碎石及強夯法組合使用的方法。地基處理的范圍根據(jù)陸域的形狀尺寸、上部結構的結構形式、受力特及重要性和場地的條件確定,在陸域的外緣擴大兩排樁。前方陸域地基“.理范【:】§.莊河港地基處理的設計計算及分析.碎石樁設計計算及分析:樁位的布置形式根據(jù)處理面積和基礎形式確定,本工程處理面積較大,采用等邊三角形布置。樁的間距應根據(jù)荷載大小和原土的抗剪強度確定,莊河港:【程根據(jù)荷載及原土強度取。樁長的確定,根據(jù)土層分布情

29、況,本工程碎石樁樁端確定在粉質粘土層。樁體材料,采用含泥魚不大的碎石,粒徑。樁的直徑:按每根樁所用的填料量計算,采用.。復合地基承載力計算和變形計算按現(xiàn)行國家行業(yè)標準建筑處理技術艦大連理工大學碩士學位論文范的有關規(guī)定。復合地基的承載力標準值應按現(xiàn)場復合地基載荷試驗確定,也可用單樁和樁問土的載荷試驗按下式確定:.。,式中,?復合地基承載力標準值:.?樁體單位截面積承載力標準值:.?樁間土的承載力標準值,根掘地質報告。.;?面積置換率,取.。根據(jù)提出單樁容許承載力計算公式對于較小沉降量,如去。何式中?樁問土荷載,對于小沉降量.;?原土的被動土壓力系數(shù),計算得;.;?樁間土的不排水抗剪強度;。?樁體

30、的主動土壓力系數(shù),計算得。.;.計算得,代入復合地基承載力驗算公式中得:.:滿足地基承載力要求。淤泥質粉質粘土在未進行振沖加固時的沉降量平均值為.,最火可達.。在進行振沖加固囂換后,根據(jù)沉降計算方法,復合地基最終沉降量為;亍?。為不加固情況下的地基最終沉降量;口為沉降折減系數(shù)。盧志是面積置換率,即樁的截面積與其影響面積之比,取.。是樁土應力比,取行。大連理工大學碩士學位論文口:?一:?三一:.一。?回填土部分經(jīng)強夯后,認為其沉降已完成;回填土在下臥層引起的附加應力沉降認為己完成%。場地堆載引起的變形沉降為.,則整個場地的最終沉降量為:.×.×.二.強夯設計計算及分析:強夯法

31、具有設備簡單、施工速度快、不添加特殊材料、造價低、適應處理的土質類別多等特點,在地基處理工程中得到廣泛應用,尤其在港口的陸域的形成及碼頭等的地基處理工程中更是得到了廣泛的應用。強夯法加固地基雖有大量成功的工程實例,國內外學者從不同的角度對其加固機理進行了大量的研究,但是,出于各類地基的性質差別極大,強夯影響的因素也很多,很難建立適應于各類土的強夯加固土的理論,到目前為止尚未建立起一套成熟的理論和設計計算方法。強夯法加固的主要參數(shù)有:加固深度及其范圍,單位面積夯擊能,夯擊次數(shù),夯點間距、布置及夯擊遍數(shù)和間隙時間等。.加固深度及范圍的確定考慮到設計人員選擇地基處理方法的需要,建筑地基處理技術規(guī)范?

32、中提出了用現(xiàn)場試夯或當?shù)亟?jīng)驗確定,缺少試驗資料或經(jīng)驗.司參考下表:大連理工大學碩士學位論文強夯法的有效加固深度碎石土、砂土等 粉土、粘性土、濕陷性黃土等單點夯擊能. . . .注:強夯法的有效加固深度應從強夯面算起考慮單位面積夯擊能及多遍夯的加固影響,可得出下列統(tǒng)計經(jīng)驗公式.縷塑:.××.××.拈×川式中一單位面積夯擊能,不計滿夯;一錘重:一落距:.夯擊能量的確定夯擊能量分為單擊夯擊能、最佳夯擊能、平均夯擊能或平均夯擊能。單擊夯擊能是表征每擊能量大小的參數(shù),其值由下式綜合確定:.×.剴去媳瑙洲四式中一單擊夯擊能;一錘重:一重力加速度,

33、./一落距;大連理工大學碩士學位論文一加固深度皿;一小于的修正系數(shù),其變化范圍為.一般粘性土、粉土取.:砂土取.,黃土取.最佳夯擊能,從理論上講能使地基中出現(xiàn)的孔隙水壓力達到土的覆蓋壓力時的夯擊能。平均夯擊能也稱單位面積夯擊能,等于加固面積范圍內單位面積上所施加的總夯擊能擊夯擊能乘總夯擊次數(shù)。,夯點布置夯點的平面布置應根據(jù)陸域形成的情況、堆場的結構類型,地基土情況和要求的加固深度確定。夯點平均布置的合理與否與夯實效果和施工費用有直接關系。.夯點間距夯點間距的選擇宜根據(jù)建筑物結構類型、加固土層厚度及土質條件通過試夯確定。對細顆粒土來說,為便于超靜孔隙水壓力的消散,夯擊點間距不宜過小。當加固深度要

34、求較大時,第一遍的夯點間距更不宜過小,以免在夯擊叫在淺層形成密實層而影響夯擊能往下傳遞。而如果各夯點間距太小,在夯擊時上部土體易側向已夯成的夯坑內擠出,從而造成坑壁坍塌,夯錘歪斜或傾倒,而影響夯實效果。根據(jù)國內工程實踐經(jīng)驗,第一遍夯擊點問距宜選,對土層較薄的砂土和回填土,第遍夯擊點間距最大,以后各遍夯擊點間距可與第一遍相矧,也可適當減小。莊河港工程采用的第一遍夯擊點的間距采用了.。對加固深度要求較大的工程或單點夯擊能較大的工程,第一遍夯擊點的州距可適當增大。.夯擊次數(shù)夯擊次數(shù)是強夯設計中的一個重要參數(shù),夯擊次數(shù)一般通過現(xiàn)場試夯得到的夯擊次數(shù)和夯沉量關系曲線確定。常以夯坑的壓縮量最大,夯坑周圍隆

35、起量最小為確定夯擊次數(shù)的原則。.大連理工大學碩士學位論文.夯擊遍數(shù)夯點需要有一定的間距,使夯擊時夯坑產(chǎn)生沖剪,在夯坑底形成一擠:同區(qū),為使所產(chǎn)生的擠壓力受周圍土約束,側面應不隆起,因此,側面應有一定間距的不擾動土。由于夯點間距大,夯點閫需增設夯點以加固未擠密土,故需增加夯擊遍數(shù),這種分遍夯擊實際上就是夯點分批夯擊。對飽和細粒土,山于存在單遍飽和夯擊能,每遍夯擊后需孔壓消散,氣泡回彈,方可二次壓密擠密,因此,對夯點也需分遍夯擊。對飽和粗粒土,當需要夯坑深度大時,或積水或涌土需填粒料,為便于操作也要分遍夯擊。在工程實踐中,常采用高能量、大間距加固深層,此時應根據(jù)需要對同一批夯點分遍夯擊,然后,再逐

36、步分批夯擊另一批夯點。當需要逐遍加密飽和土和高含水量土以加大土的密實度,或夯坑要求較深起錘困難需加填料時,對每一夯點需分遍夯擊,以使孔隙水壓力消散,各批夯點的遍數(shù)累計加上滿夯組成總的夯擊遍數(shù)。在我國大多數(shù)工程為遍,對壓縮層厚度大、土顆粒細、含水量商,用上限,反之用下限。常用夯擊期闖的沉降量達到計算最終沉降量的%:來選擇夯擊遍數(shù),或根掘設.要求以夯到預定標高來控制夯擊遍數(shù)。根據(jù)有關試驗資料,二、三批夯點,特別是梅花點的夯擊遍數(shù)可比第一批夯點減小遍數(shù),這時可增大或不增大其每遍的擊數(shù)。對軟弱土,每批夯點需分遍時的第一遍擊數(shù).通常以控制場地隆起,起錘困難設定擊數(shù),一般選用擊,無需控制夯沉量。對每一批夯

37、點的最后一遍,為使場地均勻有效加密,可以控制最后兩擊的平均貫入度來確定夯擊次數(shù)。其控制貫入度值可經(jīng)試夯根據(jù)檢驗的加固效果,確定適當值,以控制大面積施工。最后以低能量滿夯一遍。滿夯的作用是加固表層土,即加固單夯點問未壓密土,深層加固時的坑側松動土及整平夯坑填±。滿夯單擊夯擊能可選用或更大,布點選用一夯挨一夯交錯相切或以夯壓半夯,每點夯數(shù)可選擊,控制最后二擊夯沉量窟小于。大連理工大學碩士學位論文.加固范圍由于堆場、道路基礎的應力擴散作用,強夯處理的范圍應大于堆場的基礎范圍,具體擴大范圍可根據(jù)堆場的類型和重要性等因素綜合考慮確定。.間歇時問兩遍夯擊之問應有一定的間歇時間,以:強夯時土中超靜

38、孔隙水壓力的消散,而間歇時間取決于超靜孔隙水壓力的消散時間。土中超靜孔隙水壓力的消散速率與土的類別、夯點間距等因素有關。砂性土其滲透系數(shù)大,一般在數(shù)分鐘和即可消散完。但對滲透性差的粘性土地基,一般需要數(shù)周才能消散完。夯點間距對孔壓消散速率也有很大影響,夯點間距小,孔壓消散得慢,反之夯點間距大時,孔壓消散得快。.起夯面起夯面可高于或低于基底,高于基底時預留壓實高度,使夯擊后表面與基底為同一標高;低于基底是當要求加固深度大,能量級達不到所需加固深度時,降低起夯面,在滿夯時再回填至基底以上,使?jié)M夯后與基底標高一致,這時滿夯的加固深度加大,需增大滿夯的單擊夯擊能。四、地基處理的設計由于碼頭前方作業(yè)區(qū),

39、主要布置堆場,表層為淤泥質粉質粘土,厚度.米,原土承載力標準值為,土體壓縮模量為.,其下為強度較高的粉質粘土,原土承載力標準值為。旅工過程中對場地地基進行如下處理:在原地面上先填.米的開山石:全場地進行振沖碎石樁加固處理,樁按正三角形布置,樁中心距米,樁徑.米,樁長.米即回填.米淤泥質粉質粘土米硬質粉質粘土米。此項處理主要為加固、置換淤泥質粉質粘土,使其承載力和沉降量滿足要求;大連理工大學碩士學位論文振沖碎石柱施工完后,再回填.米開山石,達到設計標高碎地基處理斷面網(wǎng),糾、一、一、一一一氣、義、。一碎石樁平面布置圖對回填土進行強夯處理。普夯,夯擊能?,影響深度米。要求進行以上地基處理后,承載力達

40、到堆場大連理工大學碩士學位論文強夯的夯錘重,底面積為,強夯分兩次進行,第一遮為點夯,第二遍為滿夯。點夯夯擊能為?,每點夯擊錘,落距.,夯點見點夯布置圖,最后控制擊平均夯沉量不大于。滿夯夯擊能為?,每點夯擊錘,落距。夯前要求做試夯。取不少于點在場內試夯,每夯擊點不少于錘,試夯規(guī)定最后一錘夯沉量不大于。夯后做地耐力檢測動載試驗,地基承載力不小于。強夯的頂層填土要求有厚的碎石。苣夯布置圖一尚夯布置圈大連理工大學碩士學位論文港口堆場的鋪面設計及計算原理第四章§. 引 言港口的鋪面道路、堆場是鋪筑在港口地表的工程結構物,設置鋪耐結構的的在于改善港口地表的狀況,用以滿足運載工具汽車、裝載車輛等的

41、地面行駛要求或堆載各種貨物等的地面堆放及停放要求。為了實現(xiàn)這些要求,鋪面結構應具有如下的使用性能:結構承載能力和耐久性、行駛舒適性和經(jīng)濟性、行車安全性及減少對環(huán)境的負面影響。行駛在堆場及道路的載運工具,通過輪子把荷載傳給鋪面,使鋪面結構內產(chǎn)生不同量的應力和應變。如果鋪面結構的整體或某一組成部分的強度或抗變形能力不足以抵抗這些應力和應變的作用,則鋪面便會出現(xiàn)開裂或變形沉陷、車轍、裂縫等,使鋪面狀況惡化,服務水平下降。因此,鋪面結構整體及各組成部分必須具有同荷載作用相適應的承載能力。鋪面結構袒露在大氣中,無時無刻不受到氣候因素的影響,而面材料剝溫度和濕度變化的影響很敏感,其性能隨之發(fā)生相應的變化,

42、而這些變化在受阻時會使鋪面結構承受內應力的作用,并使其承載能力也發(fā)生周期性的變化。錨面結構在使用期內要承受荷載和氣候因素的多次反復作用,由此逐漸出現(xiàn)疲勞損壞和塑性變形積累.因此鋪面在其較長的使用期內應具有足夠的擾疲勞和抗塑性變形的能力。本章以莊河港為例進行堆場結構的設計研究。本研究工作的主要的是在工程技術及經(jīng)濟可行性的基礎上實現(xiàn)港口堆場的設計工作。依據(jù)設計出的堆場建設工期短、施工簡便可靠、結構合理安全、耐久性強、投資節(jié)省、投資回收快的指導思想,主要在鋪面結構的合理選型及大連理工大學碩士學位論文選材、鋪面結構的結構設計及節(jié)點設計及堆場的經(jīng)濟性方面進行詳細分析。§.港口的堆場及道路鋪面設

43、計的計算理論§.港口鋪面的結構組成鋪面是一種由多層次結構層組成的復合結構物。行車荷載和自然因素對鋪面的影響,隨深度的增加而逐漸減弱:剝鋪面材料的強度、抗變形能力和穩(wěn)定性等要求也隨深度的增加而逐漸降低。為適應這一特點,絕大部分鋪面的結構是多層次的,按使用要求、受力狀況、土基支承條件和自然因素影響程度的不同,在地基頂面采用不同規(guī)格和要求的材料分別鋪設墊層、基層和面層等結構層。一.面層由于面層直接承受行車荷載作用及大氣降水和溫度變化的影響,并為車輛提供行駛表面,它直接影響行車的舒適性、安全性和經(jīng)濟性,給周圍環(huán)境帶來不同程度的負面影響,因此面層應具有足夠的結構強度和穩(wěn)定性、良好的表面特性。組

44、成面層的材料,可分為瀝青混合料、水泥混凝土、粒料和塊料四種類型;麗按面層所用材料的不同,可將鋪面分為瀝青鑭面、水泥混凝土鋪面、粒料鋪面、塊料鋪面和復合式鋪面五類。瀝青面層具有良好的表面特性抗滑、平整、低噪聲。水泥混凝土面層具有強度高、剛度大、使用壽命長的特點,能承受較繁重的車輛荷載作用。塊料面層由整齊或半整齊的石塊、嵌鎖式水泥混凝土模制塊料或其他材料塊料鋪砌而成,這類面層可按不同圖案和色彩鋪筑.能承受較重的荷載,但表面平整度較差。復合式面層系由水泥混凝土連續(xù)配筋混凝土或設傳力桿的水泥混凝土做下面層、瀝青混合料做上面層組成,這類面層綜合了水泥混凝土強度高、壽命長和瀝青混合料舒適性好、便于修補的長

45、處,是種經(jīng)久耐用的優(yōu)質面層。大連理工大學碩士學位論文粒料面層由各種碎石或礫石混合料組成,其頂面需鋪設砂土磨耗層。這類面層只能承受中等或輕交通,屬中級和低級鋪面。二.基層基層是鋪面結構中的承重部分,它主要承受車輛荷載的豎向力,并把由面層傳下來的應力擴散到墊層或土基,故基層應具有足夠的強度和擴散應力的能力?；鶎邮茏匀灰蛩氐挠绊戨m不如面層強烈,但仍應有足夠的水穩(wěn)定性,以防基層濕軟后變形過大,從麗導致面層損壞。水泥混凝土面層下的基層則還應具有足夠的耐沖刷性。用做基層的材料主要有以下五類:奪貧水泥混凝土,碾壓混凝土;奪瀝青穩(wěn)定碎礫石混合料;奪無機結合料水泥、石灰、粉煤灰等穩(wěn)定碎礫石混合料或土;奪碎礫石混

46、合料,天然砂礫;奪片石、塊石或圓石。起承重作用的基層有時選兩層,其下面一層稱作基底層。對基底材料包括集料和結合料的要求可低于上基層。其設置目的在于分擔承重作用以減薄上基層的厚度,并充分利用地方材料。三.擐層墊層是介于基層和土基之間的層次,其主要作用為改善土基的濕度和溫度狀況,以保證面層和基層的強度穩(wěn)定性和抗凍脹能力;擴散由基層傳來的荷載應力,以減小土基所產(chǎn)生的變形。因此,通常在季節(jié)性冰凍地區(qū)和土基水溫狀況不良時設簧。墊層材料的強度要求不一定高,但其水穩(wěn)定性要好。常用的墊層,一類是由松散的粒料材料如砂、礫石、爐渣等組成透水性墊層,另一類是低劑量水泥、石灰或粉煤灰穩(wěn)定土等穩(wěn)定類墊層。四.地基大連理

47、工大學碩士學位論文鋪面結構鋪筑在填方或挖方土基頂面。堆場等鋪面結構下的地基是鋪面結構的支承結構物,其本身應具有足夠的整體穩(wěn)定性,應不出現(xiàn)過量的沉降變形。而直接位于鋪面結構下一定深度范圍內的土基部分處于行車荷載的影響深度范圍內,其強度和水穩(wěn)定性可直接影響對鏑面結構的支承條件,從而影響鋪面結構的使用性能,因此應采取充分壓實等措施。§.港口鋪面的結構荷載作用分析鋪面結構上的作用為可變作用,包括各種流動機械荷載、堆貨荷載以及溫度變形。流動機械荷載應取重復作用和一次作用的二種形式;集裝箱荷載宜取一次作用的形式。港口道路錨面計算宣采用流動機械荷載,堆場鋪面計算采用荷載可按不同的堆場來確定。件雜貨

48、堆場及散貨堆場錨面由于堆貨荷載的作用遠小于流動機械荷載的作用,在設計計算時采用流動機械荷載。集裝箱堆場鋪面計算,采用的荷載按不同情況分別確定。本文針對莊河港的件雜貨堆場及散貨堆場來分析港口堆場及道路的結構荷載作用,而對于集裝箱堆場的荷載作用分析不作論述。一、港口載運工具的種類為能設計和修建出符合使用要求的鋪面結構物,必須首先對作用在鋪面上的各種車輛的荷載特性作一考察。這些特性包括:荷載類型和作用圖式軸一輪構形,荷載特性參數(shù)軸重和輪重、鋪面接觸壓力和接觸面積,動荷載的影響,荷載組成,在鋪面結構上荷載作用的空間橫向分布,在設計使用期內荷載的累積作用次數(shù)。這些荷載特性是鋪面材料、結構分析和設計的依據(jù)

49、,也是鋪面使用狀況和損壞分析的基礎。作用在港口道路和堆場鋪面上的荷載有各種汽車、裝卸運車輛和堆貨荷載集裝箱、什雜貨、散貨。.汽車大連理工大學碩士學位論文行駛在港口道路、堆場的汽車有客車和貨車兩大類。大部分的客車都為整車,而貨車則有整車和組合車兩類,組合車分為牽引式半拖車和拖車兩類。摧車的車軸可分為前軸和后軸,牽引式半拖車由牽引車通過鉸接裝置附加半拖車,牽引車有前后軸,后軸可分為單軸或雙聯(lián)軸。拖車可附加在整車或牽引式半拖車車后,由一輛或多輛組成;各配有前、后兩根單軸,或者前軸為單軸,后軸為雙聯(lián)軸。.卸載運車輛行駛在港口道路、堆場的各種裝卸載運車輛,包括自卸式重型汽車、鏟車叉式起重車、輪胎式吊車、

50、跨運車、輪胎龍門吊以及其他特種車輛,它們具有各自的軸一輪構形。自卸式重型貨車為雙軸或三軸整車。前軸由兩個單輪組成;后軸由兩個雙輪組組成,其軸重占總重的/。鏟車和輪胎式吊車均為前后軸六輪整車。其前軸由兩個雙輪組組成;后軸由兩個單輪或一個雙輪組組成。鏟車在提升貨物時,其前軸的最大軸載發(fā)生在后軸傾向于脫離地面時;設計時,前軸軸重可按總重車輛重加貨物重的%計。輪胎式吊車和木材拖運車的前軸軸重與起吊貨物的重心距前軸的距離和車輛的前后軸距有關,這兩項參數(shù)都會影響到貨物重和車輛重分配到前軸上的比例。輪胎龍門吊由四個單輪支承。龍門架重量均攤在四個輪上,而移動吊車和貨物集裝箱的重量,按它距輪胎支點的距離分配到輪

51、上,由此組成最大輪載?？邕\車由兩側各四個輪子支承,共間分擔車重和集裝箱重。二、港口載運工具的接觸壓力和接觸面積.輪胎一鋪面接觸壓力輪載經(jīng)由輪胎傳給鋪面,輪胎與鋪面接觸面上的豎向壓應力,受胎壁剛度和胎面花紋的影響而呈不均勻分布,然而,在進行鋪面結構分析和設計時,近似地假設接觸壓應力在輪跡面積內呈均勻分布。在鋪面結構較厚時,這一近似假設對分析和設計結果影響不大,但對薄鋪面結構,則有可能會得到不可靠的大連理工大學碩士學位論文結果。一般情況下,平均接觸壓力小于充氣內壓力,約為后者的%。只是在輪胎軟而舊,或者實際充氣內壓力比標準內壓力低很多,或者輪載超過輪胎額定載重的情況下,平均接觸壓力才可能大于充氣內壓力,約為后者的%。鋪面設計時,通常忽略上述因素變化的影響而直接采用充氣內壓力作為平均接觸壓力。.接觸面積鋪面設計時,都近似采用圓形接觸面假設,其當量圓半徑可按下式確定:如曇式中一作用在輪上的荷載一輪胎接觸壓力三、動荷載的