圍墾工程深涂面軟基處理方案優(yōu)選及施工要點探討

周衍銀 許明顯 劉 越

（浙江省水利水電勘測設(shè)計院 杭州 310002）

1 問題的提出

甌飛圍墾工程位于溫州市甌江、飛云江河口間平直岸灘，海堤總長38.4km，圍墾面積1.22萬hm2，總投資約226.5億元。工程等別為I 等，主要由海堤、水閘及圍區(qū)配套工程組成。工程場地主要土層結(jié)構(gòu)自上而下為淤泥、淤泥夾粉土、粉砂泥、淤泥、淤泥質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、黏土、粉質(zhì)黏土與粉土互層、淤泥質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土，勘探孔控制最大深度121m。

本工程海堤地基30m 以淺主要為高含水量、高壓縮性、高靈敏度、低強度的淤泥和淤泥質(zhì)土，工程地質(zhì)條件差，是堤基沉降和穩(wěn)定的主要控制層。堤身填筑料為碎石、拋石和閉氣土方，堤頂高程 8.00m，涂面高程為-4.0m，填筑高度達12.00m。在如此大的上部荷載作用下，地基承載力根本無法滿足要求，為保證堤身穩(wěn)定、控制工后沉降，堤基需進行加固處理。本工程東線海堤基本沿涂面高程為-4.0m 的等高線延伸，較以往其它類似圍墾工程的涂面要深很多，這給地基處理的方案設(shè)計和后期施工都帶來了新的難題，要求本項目在方案設(shè)計和施工技術(shù)上都要較以往類似圍墾工程有新的突破。另外，海堤沿線灘涂表部分布有厚約0.50～0.80m 的流泥，這使本工程地基處理的方案設(shè)計變得更加的復(fù)雜，同時也增加了施工的難度。本文對本工程深涂面軟基處理方案進行了優(yōu)選，并針對深涂面等問題采用的施工方法進行了探討。

2 深涂面軟基處理方案優(yōu)選

2.1 設(shè)計原則

本工程軟基處理方案設(shè)計應(yīng)滿足以下幾個原則：

（1）確保填筑過程中地基的穩(wěn)定；

（2）確保地基處理后的工后沉降和承載力滿足將來的使用要求；

（3）確保工程施工在滿足深涂面作業(yè)的前提下，做到盡可能方便、快速及造價低廉。

根據(jù)以上的設(shè)計原則，考慮到本工程的工程地質(zhì)條件、建筑物類型及適應(yīng)變形能力、施工能力與經(jīng)驗、材料來源、施工期限以及軟基處理費用等多方面因素，設(shè)計中采取多種軟基處理方案比較，以達到安全可靠、經(jīng)濟合理、施工方便的目的。

2.2 工程地質(zhì)條件

海堤地基30m 以淺土層由Ⅲ流層流泥、Ⅲ0層淤泥、Ⅲ1層淤泥夾粉砂、粉土、ⅢSis 粉砂泥、Ⅲ2層淤泥、Ⅳ1層淤泥質(zhì)黏土組成。灘涂表部有流泥分布，厚約0.50～0.80m，隨潮流變化有所變化，其含水量高，孔隙比大，性質(zhì)極差。該層以下主要為高含水量、高壓縮性、高靈敏度、低強度的淤泥和淤泥質(zhì)土，工程地質(zhì)條件差，是堤基沉降和穩(wěn)定的主要控制層。各土層物理力學(xué)指標(biāo)建議值詳見表1。

表1 各土層物理力學(xué)指標(biāo)建議值表

2.3 深涂面軟基處理方案擬定

深涂面軟基處理是本工程海堤設(shè)計的主要技術(shù)難題，也是海堤安全穩(wěn)定的控制性要素，其建設(shè)費用占總造價的比例也較高。目前在深厚淤泥軟基上修建海堤地基處理的常規(guī)方法主要有PVC 塑料排水插板法、爆炸擠淤置換法。塑料排水插板法通過縮短排水途徑，加速地基土排水固結(jié)，使地基強度在較短的時間內(nèi)獲得增長。爆炸置換法是在淤泥質(zhì)軟基中埋放藥包群，起爆瞬間在淤泥中形成空腔，隨即拋石體充填坍塌空腔，達到置換淤泥的目的。除了上述兩種常規(guī)地基處理方法，近年來，一些新的地基處理方法也在逐漸嘗試著應(yīng)用，鋼筋混凝土筒樁深基礎(chǔ)技術(shù)就是其中一種，但因其造價較高且技術(shù)未完全成熟等因素，一般不推薦使用。以上幾種方法互有利弊,在選擇地基處理方案時，宜針對不同堤基的地質(zhì)條件、設(shè)計要求的承載力提高幅度，選取多種方案比較后擇優(yōu)確定。

2.3.1 塑料排水插板法

塑料排水插板法是在軟土地基中垂直插入特制塑料排水板，地表鋪設(shè)排水碎石墊層，借水平排水和垂直排水的聯(lián)合作用，縮短排水途徑，加速地基土排水固結(jié)，使地基強度在較短的時間內(nèi)獲得增長，并使地基的大部分沉降在施工期完成。該法已在海堤工程中廣泛應(yīng)用，技術(shù)可靠成熟，且在施工設(shè)備上加以改進，能滿足深涂面高程施工要求。但為了適應(yīng)堤身堤基強度的增長，需要分級加載，歷時較長，為了滿足穩(wěn)定要求，堤身斷面要求較大。根據(jù)穩(wěn)定計算，排水板間距1.2m，排水板插入涂面以下25m。

2.3.2 爆炸擠淤置換法

爆炸置換法是在淤泥質(zhì)軟基中埋放藥包群，起爆瞬間在淤泥中形成空腔，隨即拋石體充填坍塌空腔，達到置換淤泥的目的。該法工后沉降小，施工進度快，地基處理效果好。爆炸擠淤置換法的石方用量通常是塑料排水插板法的3倍左右。本工程堤線較長、石方用量巨大、料場較遠，采用爆炸擠淤置換法的主要制約因素是石料無法及時供應(yīng)。另外本工程涂面較深，爆炸擠淤置換法施工難度大。

2.3.3 鋼筋混凝土薄壁筒樁法

鋼筋混凝土筒樁法是將樁基打入地基以下一定深度，同時在涂面上拋填級配良好的塊石，作為鎮(zhèn)壓體，以改善表層地基條件，增加結(jié)構(gòu)體抗彎性能。鋼筋混凝土薄壁筒樁法下部設(shè)置兩排C30 鋼筋混凝土筒樁，樁徑1.5m，壁厚20cm，排距7.2m，間距5.0m。樁間放置充砂管袋，內(nèi)外兩側(cè)拋填石料有效阻止筒樁發(fā)生水平位移。上部承臺頂高程為1.50m，由縱梁、橫梁等組成，采用現(xiàn)澆混凝土整體式結(jié)構(gòu)。前排筒樁外側(cè)打C30防滲板樁，厚30cm，水力插板和薄壁筒樁樁頂高程-0.30m，兩者上部與承臺固接連接。承臺上部采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，外海側(cè)設(shè)50cm厚的C30 混凝土擋浪板，堤頂采用40cm 厚C25混凝土面板。該結(jié)構(gòu)具有斷面小，土地利用率高，石方用量少，對環(huán)境影響小的特點，但工程投資較大，后期維護費用較高，特別是針對本工程深涂面施工技術(shù)還未完全成熟，不確定因素較多。

2.4 深涂面軟基處理方案優(yōu)選

海堤基礎(chǔ)處理方案優(yōu)缺點及每延米投資比較見表2。

表2 海堤基礎(chǔ)處理方案優(yōu)缺點比較表

結(jié)合表2 分析比較，雖然爆炸擠淤置換法在施工進度和工后沉降的控制上有一定的優(yōu)勢，但其石方用量大，而本工程的石料場距工程場地較遠，無法滿足該方案要求；鋼筋混凝土薄壁筒樁法具有斷面小、石方用量少、對環(huán)境影響小的特點，但工程投資偏大，后期維護費用高，施工技術(shù)要求高且針對深涂面施工技術(shù)不成熟，不推薦采用；而塑料排水板插法不僅對周圍環(huán)境的影響較小，而且投資也省，隨著技術(shù)的發(fā)展和設(shè)備的投入，其施工進度也越來越快?？紤]到施工能力與經(jīng)驗、材料來源、工期以及工程造價等多方面因素，推薦本工程深涂面海堤基礎(chǔ)處理方案采用塑料排水插板法。

3 深涂面軟基處理施工要點

采用塑料排水插板法處理本工程深涂面海堤基礎(chǔ)，按50kN/m 有紡?fù)凉げ?、基礎(chǔ)碎石墊層、塑料排水板和 TGDG200/PP 有紡?fù)凉げ家来芜M行。塑料排水板海上施工程序如圖1 所示。

圖1 塑料排水插板施工程序圖

（1）考慮到深涂面高程施工和灘涂表面分布有厚約0.50～0.80m 性質(zhì)極差的流泥等因素，在墊層施工之前要在深涂面上鋪設(shè)一層有紡?fù)凉げ?，以防止回淤堵住排水板的出水通道，這對良好的發(fā)揮排水板的效果非常重要。有紡?fù)凉げ嫉匿佋O(shè)采用作業(yè)船進行。首先在鋪設(shè)船上用吊機將整筒土工布從吊臂上垂直下沉直至涂面上，然后將鋼絲繩通過兩邊滑輪分別吊在土工布筒的滾軸上，此時鋪設(shè)船垂直于堤軸線方向徐徐后退。隨著鋼絲繩的牽引，滾筒上的土工布逐步展開，土工布一邊展開，一邊將船上準(zhǔn)備好的碎石包拋向土工布上，將土工布暫時固定在深涂面上。鋪設(shè)船在土工布全部展開完畢后吊起滾軸，移船至下一位置。

（2）排水碎石墊層拋投與土工布鋪設(shè)結(jié)合起來，依靠鋪設(shè)船定位，用甲板駁拋投。土工布鋪設(shè)到一定距離時，甲板駁慢慢靠上前開始拋投碎石，甲板駁先靠近土工布鋪設(shè)船，然后向土工布鋪設(shè)的相反方向移動，邊移動邊進行拋投。

（3）塑料排水板需采用插板船施工，并配置自動記錄儀記錄打入深度。施工時必須注意排水板在上拔過程中保持平直,以免產(chǎn)生扭結(jié)、卷曲、斷裂、撕裂和回帶等現(xiàn)象。施工中要確保塑料排水板的設(shè)計插入深度,并保證塑料排水板外露長度不小于30cm。塑料排水板垂直度要保證垂直偏差<2%,插設(shè)間距誤差為15cm,回帶長度小于50cm。插入地基土中的排水板宜為整帶，不考慮搭接。

4 結(jié)論

（1）甌飛圍墾工程海堤地基主要為高含水量、高壓縮性、高靈敏度、低強度的淤泥和淤泥質(zhì)土，地基承載力及抗剪強度低，工程地質(zhì)條件差，堤基需進行加固處理。

（2）本工程涂面高程較以往其它類似圍墾工程要低很多，這給地基處理的方案設(shè)計和后期施工都帶來了新的難題，要求本項目在方案設(shè)計上和施工技術(shù)上都要較以往類似圍墾工程有新的突破。

（3）深涂面軟基處理是保證本工程堤身安全穩(wěn)定、控制工后沉降的控制性要素，其建設(shè)費用直接影響到工程的總體造價。

（4）本文對本工程深涂面軟基處理方案進行優(yōu)選，最后得出塑料排水插板法不論是技術(shù)還是經(jīng)濟方面都具有明顯的優(yōu)勢的結(jié)論，推薦采用技術(shù)可靠成熟、造價低且適合深涂面高程軟基處理的塑料排水插板法作為本工程海堤基礎(chǔ)處理方案。并結(jié)合深涂面、表部流泥等因素對采用塑料排水插板法處理海堤基礎(chǔ)的施工要點進行探討，希望為其它類似工程提供參考。

1 錢家歡,殷宗澤.土工原理與計算(第二版)[M].北京：水利電力出版社,1993.

2 GB50487—2008 水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范.

3 葉書麟,葉觀寶.地基處理與托換技術(shù)(第三版)[M].中國建筑工業(yè)出版社,2007.

4 JTJ/T256—96 塑料排水板施工規(guī)程.

5 許明顯,周衍銀.甌飛一期圍墾工程地質(zhì)勘察報告［R］.浙江省水利水電勘測設(shè)計院,2010.