圍墾工程軟土地基處理技術(shù)措施研究

洪永帥

（浙江溫州平陽(yáng)縣灘涂圍墾工程建設(shè)指揮部，浙江 溫州 325400）

圍墾工程軟土地基處理技術(shù)措施研究

洪永帥

（浙江溫州平陽(yáng)縣灘涂圍墾工程建設(shè)指揮部，浙江 溫州 325400）

分析沿海灘涂圍墾工程的現(xiàn)狀，結(jié)合浙江某圍墾工程，對(duì)豎向塑料排水板與碎石墊層相結(jié)合的海堤軟地基處理方法的優(yōu)點(diǎn)、施工工藝及施工質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究。

沿海灘涂；圍墾工程；軟土地基處理；排水板；海堤

沿海灘涂是一種重要的土地再生資源，對(duì)其進(jìn)行圍墾開(kāi)發(fā)，重構(gòu)海陸變遷局勢(shì)，已成為沿海地區(qū)解決土地緊張、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要技術(shù)措施。我國(guó)在灘涂圍墾開(kāi)發(fā)利用方面研究起步較晚，并且存在很多不足。過(guò)去所進(jìn)行的圍墾工程大多是大面積成熟的灘涂，只需按照相關(guān)規(guī)范有序進(jìn)行圍墾和開(kāi)發(fā)利用就能獲得相應(yīng)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，但是隨著圍墾工程的不斷進(jìn)行，加上大面積成熟灘涂資源的有限性，圍墾工程已向處于成長(zhǎng)階段的灘涂進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用進(jìn)軍。圍墾工程的起圍高程必然給圍墾工程提出更高的要求，而且現(xiàn)代圍墾工程基本達(dá)到機(jī)械全程作業(yè)，因此搞清楚擬圍灘涂的土質(zhì)狀況，并結(jié)合相應(yīng)的軟土地基加固處理技術(shù)措施，提高灘涂圍墾工程的地基質(zhì)量水平，對(duì)保證圍墾工程高效穩(wěn)定的進(jìn)行十分重要[1]。

受技術(shù)條件水平及工程投資資金的影響，傳統(tǒng)的圍墾工程不能準(zhǔn)確掌握灘涂土質(zhì)條件，加上圍墾工程周圍環(huán)境條件的制約，幾乎沒(méi)有進(jìn)行細(xì)致的勘探，最多對(duì)圍墾工程中擬建的閘、站等主要建筑物所處地基的地質(zhì)條件進(jìn)行勘探，以保障這些建筑物具有較高的性能。近年來(lái)，隨著各類先進(jìn)測(cè)量?jī)x器裝置的研發(fā)并在工程中取得良好的應(yīng)用成果，為了真正掌握圍墾工程中圍墾灘涂面，尤其是海堤軸線整體的土質(zhì)結(jié)構(gòu)性能特性，在圍墾工程勘探過(guò)程中，需對(duì)擬圍的海堤軸線300～500m范圍內(nèi)的所有灘涂面進(jìn)行細(xì)致的土質(zhì)勘探，以期準(zhǔn)確完善掌握擬建工程區(qū)域的所有土質(zhì)條件，從而建設(shè)高效穩(wěn)定的圍墾建筑。

1 工程概況

浙江某圍墾工程圍區(qū)海堤總長(zhǎng)為6572m，圍區(qū)面積為1367 hm2，海堤堤基主要由海相沉積的軟土地層和沖灘海相沉積的硬土層共同組成。軟土地層主要由淤泥或淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土構(gòu)成，而硬土層主要由粉質(zhì)粘土地、粉土、粘土構(gòu)成，整個(gè)圍墾工程土質(zhì)具體分層如表1所示。

從表1可知，1層和2-1層是軟土地層，其屬于全場(chǎng)分布。軟土層淤泥層頂標(biāo)高-1.87～2.62，層厚1.40～9.40；軟土層淤泥粉質(zhì)粘土層層頂標(biāo)高-7.68～-3.27，層厚0.55～13.30。在研究和工程實(shí)踐中可知，軟土層由于具有含水量高、壓縮性強(qiáng)、靈敏度大等特點(diǎn)，其物理力學(xué)穩(wěn)定性較差，是工程應(yīng)用中邊坡穩(wěn)定和堤壩壓縮變形需要嚴(yán)格進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督的控制層；而硬土層是分布在軟土層以下的土層，其含水量為中等，壓縮性、可塑性、力學(xué)穩(wěn)定性均比軟土層高。因此，軟土層的加固處理是本工程地基處理過(guò)程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

表1 該圍墾工程地基土層分布

2 軟土地基處理方法選擇

由于該工程的海堤堤基全程范圍內(nèi)大多為新近淤積土層，其淤泥厚度平均達(dá)5.1m，最厚高達(dá)9.4m。由于新近淤積土層綜合性能穩(wěn)定性較差，加大了整個(gè)筑堤的施工難度，若在施工過(guò)程中，不采取有針對(duì)性的合理加載控制措施，很容易造成施工期發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，為工程安全高效施工埋下巨大安全隱患；同時(shí)受提前交付的影響，本圍墾造地工程整體施工進(jìn)度緊，施工強(qiáng)度高，這就給海堤地基處理提出了更高要求。為此，在施工前，必須結(jié)合該工程的實(shí)際地質(zhì)情況，采取實(shí)際可行的軟土地基加固處理方案及相關(guān)加載控制措施，保障工程安全穩(wěn)定的高效施工［2］。

2.1 考慮因素

2.1.1 海堤工程安全

圍墾工程的主要目的是圍海造地，其工程的關(guān)鍵項(xiàng)目是修建具有防汛功能的圍海大堤。若采取的技術(shù)措施不當(dāng)將對(duì)海堤帶來(lái)巨大安全隱患。因此，在制定軟土地基處理方案時(shí)，海堤安全是制定其他任何處理方案的基礎(chǔ)，是整個(gè)工程具有高效質(zhì)量水平的重要保障條件。

2.1.2 地基處理效果

圍墾工程中的海堤是在軟土土質(zhì)的海灘上修建較高的防汛擋水壩，堤壩如此大的荷載直接或間接作用在地基軟土層中的附加應(yīng)力相當(dāng)大，而且整個(gè)衰減過(guò)程比較緩慢，需要的壓縮厚度較大，故淺層的地基加固對(duì)減少海堤由于自重導(dǎo)致沉降的作用效果十分有限。因此，在制定處理方案時(shí)，必須考慮其所能達(dá)到的效果滿足相關(guān)規(guī)范要求。

2.1.3 施工時(shí)間

圍墾工程由于涉及防汛問(wèn)題，時(shí)間要求嚴(yán)格，時(shí)間性強(qiáng)。若地基處理方案采取不當(dāng)，將導(dǎo)致工程施工不能在汛前完成計(jì)劃的施工項(xiàng)目，其在強(qiáng)大的海潮等沖擊破壞力作用下，必然會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果。

2.1.4 工程總體造價(jià)控制

在制定地基處理方案時(shí)，除了要滿足工程施工安全、省時(shí)、有效性等功能需求外，同時(shí)還要充分考慮工程總體造價(jià)控制，良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益是工程建設(shè)過(guò)程中各企業(yè)追求的整體目標(biāo)。因此，所制定的海堤地基處理方案中必須滿足安全、省時(shí)、有效、快捷、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等要求。

2.2 處理方法

2.2.1 換填

換填軟土地基處理方法是利用土質(zhì)性能較好的土體將具有軟弱性能的土體置換掉。在圍墾工程中，由于灘涂的淤泥面較寬，淤泥量較大，要進(jìn)行大面積的淤泥置換，不僅整個(gè)施工難度較大、成本較高，而且還違背灘涂軟基處理促淤的目的。

2.2.2 打樁注漿加固手段

打樁注漿軟土地基加固手段是通過(guò)打樁、注漿等技術(shù)手段對(duì)海堤軟土地基進(jìn)行加固處理，通過(guò)重構(gòu)地基的內(nèi)部力學(xué)結(jié)構(gòu)分布，提高其承載力和壓縮模量。壓密注漿或水泥土攪拌等軟土地基加固方法對(duì)淺層地基處理較為有效，而對(duì)軟土層較厚的淤泥土處理效果較差，同時(shí)打樁加固手段雖然對(duì)深層地基有很好的加固作用，但由于樁體原材料及打樁過(guò)程需要巨大的造價(jià)成本，就本工程的實(shí)際特性來(lái)看，違背了前面的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠原則。

2.2.3 增加土方

增加土方是水利工程中處理軟土地基常用的方法之一，同時(shí)也是一種比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方法。該方法是通過(guò)對(duì)海堤平臺(tái)加寬，并在海堤與促淤壩間設(shè)置相應(yīng)的鎮(zhèn)壓層來(lái)提高海堤的綜合穩(wěn)定性能。但此方法更加適合于淤泥層比較淺的地基工程中，對(duì)于淤泥較厚的地基，由于其施工后海堤的沉降量及差異沉降度均較大，其安全性能得不到保障。

2.2.4 塑料排水板排水固結(jié)

通過(guò)在軟土層中按照一定排列方式插入塑料排水板，從而有效縮短軟土層的排水路徑，加快軟土地基的固結(jié)速度，有效減少施工后的海堤沉降量。豎向塑料排水板的制造是根據(jù)相關(guān)規(guī)范的模板進(jìn)行加工獲得，生產(chǎn)工藝成熟，產(chǎn)品質(zhì)量容易控制，制造成本較低，可大大降低海堤軟土地基處理的綜合成本。同時(shí)施工過(guò)程中在軟土地基中插入的豎向塑料排水板，結(jié)構(gòu)十分均勻，不會(huì)出現(xiàn)排水堵塞等不利情況，加上斷面較小，所需要的打入設(shè)備機(jī)械較輕，對(duì)海堤地基的擾動(dòng)較小，能夠有效保持軟土地基原始構(gòu)筑特性，提高軟土地基綜合處理效率［3］。

綜上所述，結(jié)合本工程的實(shí)際工況特性，海堤軟土基礎(chǔ)處理采用豎向塑料排水板與碎石墊層相結(jié)合的處理方法，軟土基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)斷面從下到上分別為：3T的土工布1層、1m厚的碎石墊層、6T的土工布1層及石料堆壓填筑層4個(gè)主要斷面。

3 排水板施工工藝流程

按照逐層施工，分項(xiàng)控制的原則，豎向塑料排水板具體施工工藝流程為：

鋪設(shè)3T的土工布1層（最下層）→鋪設(shè)1m厚的碎石墊層→按照設(shè)計(jì)排列要求布設(shè)豎向塑料排水板→鋪設(shè)6T的土工布1層（上層）→石料堆壓填筑。

4 豎向塑料排水板施工質(zhì)量控制

4.1 施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

按照相關(guān)圍墾工程排水板施工質(zhì)量控制要求，結(jié)合本工程實(shí)際情況，在施工過(guò)程中必須滿足以下質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)：

（1）為了提高軟土地基排水固結(jié)的綜合質(zhì)量水平，其塑料排水板的打入深度應(yīng)不小于設(shè)計(jì)規(guī)定值。

（2）拔管回帶長(zhǎng)度不應(yīng)大于50cm。

（3）塑料排水板板距間的誤差值不應(yīng)大于5cm。

（4）塑料排水板的垂直偏移度不應(yīng)大于1.5%。

4.2 施工過(guò)程中的質(zhì)量控制

在施工過(guò)程中，需要嚴(yán)格按照前面所述的施工工藝流程，并采取逐層逐項(xiàng)施工質(zhì)量控制原則，保證豎向塑料排水板施工具有良好質(zhì)量水平。

4.2.1 下層3T的土工布鋪設(shè)

下層3T的土工布層是整個(gè)排水板施工的重要保證基礎(chǔ)，通常采用人工手動(dòng)鋪設(shè)，碎石袋鎮(zhèn)壓措施。在施工過(guò)程中，由于灘涂表面相當(dāng)平滑，在潮水反復(fù)漲落沖擊過(guò)程中，容易造成土工布發(fā)生平面滑動(dòng)，造成下層土工布搭接偏差較大，不能滿足設(shè)計(jì)或相關(guān)規(guī)范要求。針對(duì)上述問(wèn)題，工程中常采取在水平和垂直兩個(gè)方向進(jìn)行系統(tǒng)控制，即采用在下層土工布上敷設(shè)相應(yīng)的碎石袋進(jìn)行鎮(zhèn)壓，控制其在垂直方向的位移變化；為了防止其在水平方向發(fā)生位移變化，可在土工布搭接處采用毛竹垂直插入軟土地基中進(jìn)行位移質(zhì)量控制。

4.2.2 1m厚的碎石墊層鋪設(shè)

在圍墾工程中，碎石墊層作為塑料排水板重要的透水層，在鋪設(shè)過(guò)程中應(yīng)該嚴(yán)格控制墊層厚度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求。同時(shí)為保證排水板的綜合效率，作為排水板插入軟土層的找平層，需要對(duì)灘涂面局部的坑凹面進(jìn)行局部人工平整，保證排水板敷設(shè)的綜合質(zhì)量水平。在施工過(guò)程中，為防止因墊層鋪設(shè)后涂面發(fā)生沉降，影響排水板插入工序的質(zhì)量控制，在施工前應(yīng)制作多個(gè)鋼筋框架，其高度應(yīng)與設(shè)計(jì)的碎石墊層厚度相同，這樣就可以以平整后的鋼筋框架高度作為碎石層敷設(shè)高度的基準(zhǔn)面，若兩者等高，則說(shuō)明敷設(shè)厚度滿足要求，否則需要根據(jù)具體特性進(jìn)行重新敷設(shè)或補(bǔ)鋪工序。

4.2.3 豎向塑料排水板定位

在豎向塑料排水板施工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)灘涂面的實(shí)際情況按照設(shè)計(jì)要求計(jì)算繪制出準(zhǔn)確的布樁圖，并根據(jù)布樁圖在已經(jīng)敷設(shè)好的碎石墊層上通過(guò)相應(yīng)的放樣措施定出具體的樁位。通?？梢圆捎?5cm長(zhǎng)的φ8mm鋼筋作為定樁件插在樁位上，并在鋼筋頂部用紅油漆抹紅做鮮明的排水板定位樁標(biāo)識(shí)。

5 結(jié)語(yǔ)

圍墾工程是沿海地區(qū)擴(kuò)大可用土地資源廣泛開(kāi)展的工程，其軟土地基處理一直是相關(guān)水利工作者研究的一個(gè)重點(diǎn)。豎向塑料排水板與碎石墊層相結(jié)合是海堤軟土地基常采用的處理方法，不但施工工藝簡(jiǎn)單、容易控制，而且其工程整體造價(jià)低，只要根據(jù)工程實(shí)際土質(zhì)情況，制定合理的施工工藝和質(zhì)量控制方案措施，就能滿足工程設(shè)計(jì)或相關(guān)規(guī)范要求，保證整個(gè)施工過(guò)程高效穩(wěn)定的進(jìn)行。

［1］吉余，李開(kāi)運(yùn).中國(guó)圍海工程［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2000.

［2］SL285—2003，水利水電工程進(jìn)水口設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］劉家豪.第一屆塑料板排水法加固軟基技術(shù)研討會(huì)論文集［C］.南京:河海大學(xué)出版社，1990.

TU447

A

1672-9900（2011）03-0088-03

2011-02-21

洪永帥（1974—），男（漢族），浙江溫州人，助理工程師，主要從事水利工程質(zhì)量管理工作，（Tel）13906675517。