吹填后軟基處理的方案比選

于詩春

摘 要：文章結合工程實例，首先分析吹填土含水率試驗成果，其次根據試驗成果闡述軟基處理方法方案比選，通過從排水固結法、表層密實、理論計算三個方面證明，吹填后進行軟基處理采用真空預壓加固方法，不僅確保工程施工質量，而且有效提高工程經濟效益，值得類似工程借鑒和參考。

關鍵詞：排水固結法 軟基處理 地基沉降

1.工程概況

中化泉州石化項目位于福建省湄洲灣南岸，泉州市惠安縣泉惠石化工業(yè)園內。100萬t/年乙烯及煉油改擴建項目建設用地位于1200萬t/年煉油項目的西側和北側，占地面積約6500畝，劃分為4個區(qū)域進行場地回填。其中1#區(qū)陸域面積約1.66km2，合約2489畝。該項目軟基處理要求如下：

（1）淤泥層處理效果：平均固結度88%～92%（真空預壓卸載時），承載力特征值≥80kPa，壓縮模量確?！?.5 MPa～4.0MPa，爭取達到4.0MPa。

（2）填土（砂）層處理效果：壓實系數≥0.94，承載力特征值≥120 kPa，壓縮模量≥7.0MPa。

2.吹填土含水率試驗成果

吹填土含水率試驗成果中含水率大于85%的部位總計36個，1號、5號試驗孔位于吹泥口，含水率較小。經吹填后，淤泥土體特性已經有很大改變，其含水量增高，壓縮性增大，滲透穩(wěn)定性差，在自重情況下沒有達到充分固結，屬于欠固結土；吹填施工過程中，由于水力分選的原因，上部土層顆粒極細，顆粒間鏈接微弱，無法形成具有強度的骨架結構，同時細顆粒過多，吹填土的排水受到影響。

3.軟基處理方法

3.1排水固結法

該項目軟土層較厚，且軟基處理面積較大，對該工程陸域吹填層及d然軟弱淤泥地基采用排水預壓法進行處理，不但技術上可行，而且較為經濟。該方法通過對地基施加預加荷載，使地基土在預壓荷載產生的附加應力的作用下產生排水固結，土體孔隙比降低，含水量下降，強度和承載力提高，壓縮性降低，從而達到改善地基的目的。排水預壓法的兩個主要控制因素：預壓荷載和軟土的排水通道，增加預壓荷載意味著更大的附加應力，初始階段土體中存在更大的超孔隙水壓力，更易克服粘土的起始水頭差，超孔隙水壓消散過程中預壓荷載逐漸由土骨架承受，土骨架在附加應力作用下壓縮，達到孔隙比減小，土體密實的目的。而軟土中設置排水通道可極大地縮短土中水的滲流路徑，加速土體的排水速度。

排水固結法根據施加預加應力方式的不同分為：堆載預壓法、真空預壓法、真空預壓-聯合堆載法。

（1）堆載預壓法是在d然地基中設置豎向排水通道，然后分級逐漸加載，地基土體中產生超孔隙水壓力，使土體中孔隙水沿排水通道排出，土體有效應力增加，產生固結壓縮變形，在施工期消除部分沉降，從而有效的控制工后沉降，通過預壓排水固結，軟基土性得到改良，地基承載力也得以顯著提高。

（2）真空排水預壓法是通過將不透氣的薄膜鋪設在砂墊層上，借助于埋設在砂墊層中的真空管道，通過抽真空裝置將膜下土體中的空氣和水抽出，使土體得以固結，強度得以增長。

真空預壓具有不需要大量的堆載材料、預壓荷載可一次施加而不會引起地基失穩(wěn)、土體固結速度快、施工期平均沉降量大、地基抗剪強度增長率大等一系列優(yōu)點。

（3）真空預壓-聯合堆載法是在真空預壓基礎上發(fā)展而來，利用真空預壓引起的孔壓差與堆載引起的孔壓差的疊加實現更大的預壓荷重，該方法可獲得更好的加固效果。

近年來真空預壓技術有了較大的發(fā)展，出現了許多新的應用工藝，無砂真空預壓就是其中應用較廣一項，對軟土地基可采用無砂真空預壓+二次處理的方法，該方法用較快的速度將淺層軟土強度提高，后施工排水砂墊層+二次插板+真空聯合堆載預壓，由于淺部土層排水通道較多，淺部軟土處理效果較好。

綜上所述，該工程根據要求擬采用在國內有著眾多實施案例的成熟技術——真空預壓，若回填土具備聯合堆載條件，建議采用效果更佳的真空聯合堆載法對軟土層進行處理。利用真空加堆載的疊加作用提供較大的預加荷載；選擇中粗砂作為水平向排水通道，大通水量、芯板質量好的性能高的塑料排水板作為豎向排水通道，縮短水的滲流路徑，加速軟土固結。

3.2表層密實

（1）強夯法。強夯法屬于動力固結法，對地基土施加較大的沖擊能，提高土體強度，降低土的壓縮性，能提高土層的均勻性，減少使用期差異沉降。普夯（強夯）技術特別適合處理碎石土、砂土、低飽和度粉土和粘性土、濕陷性黃土、雜填土、素填土等地基。

普夯（強夯）法具有適用范圍廣、加固效果顯著、加固費用低、施工機具簡單、施工周期短等特點，而且強夯法基本不消耗三材，對周邊環(huán)境不產生工后污染。

（2）高真空擊密法或降水強夯法。高真空擊密法原理與降水強夯法基本一致，原理均為采用打設排水管，通過真空泵抽水、降低水位，通過夯擊密實砂土層，其實質僅采用真空泵，在土層中與真空度無關，與真空預壓的真空度具有本質區(qū)別。

高真空擊密法僅在強夯的基礎上增加了降水工藝，有其適用范圍，針對砂土地基，可發(fā)揮降水預壓作用，但對粘性土和淤泥，其效果或作用極小。

考慮到該工程需要進行的表層密實層為吹砂層及回填土層，層厚在2～4m，采用低能級強夯完全能達到效果。采用高真空擊密法性價比不高，造成額外的投資浪費。

（3）振動碾壓法。振動碾壓法是地表淺層加固兼作整平的處理工藝，往往和其它地基處理方法結合使用，加固有效深度為1.5～2m左右，但對消除總的沉降變形效果不大，適用于地基淺表層加固。

綜合該工程實際情況，吹砂層及回填土層采用強夯法是合適的、經濟的，效果是可保證的。通過強夯聯合振動碾壓法，使回填層達到所需的密實度、平整度及承載力。

（4）強夯典型試驗。由于不同區(qū)域的回填厚度、下臥土層分布、軟弱層厚度等均有差異，且該工程回填層不厚，為了避免因為夯能過大而擊穿回填層進入軟土層而形成彈簧土，因此需要進行一些強夯試驗，其目的是通過試驗來尋找最佳的強夯設計參數和施工工藝，指導該工程的地基處理。

該工程回填層不厚，因此選用的強夯能量較低，擬采用低能量強夯的形式，分別在圍堤區(qū)、吹填管頭區(qū)、吹泥區(qū)淤泥層厚的區(qū)域各設置一個強夯試驗區(qū)，其中圍堤區(qū)試夯面積暫定為14m×21m，吹填管頭區(qū)和吹泥區(qū)面積暫定為30m×30m。通過對土體強夯加固前后土性對比及強夯后載荷板檢測、壓實度、回彈模量等檢測，判定試夯參數是否可行，通過典型試驗結果調整強夯參數。

3.3理論計算

（1）計算基礎資料：容重：平均水位以上土體采用d然容重，以下采用浮容重；回填砂容重取18kN/m3。

（2）軟土區(qū)地基沉降計算。根據《港口工程地基規(guī)范》（JTS 147-1-2010），沉降量采用分層總和法計算，該設計采用e～p曲線進行計算，公式如下：

e1i、e2i—第i層土自重應力、總應力（自重應力和附加應力之和）對應的孔隙比，由室內固結試驗e～p曲線查得。

施工期沉降計算結果如下：

施加真空荷載：真空預壓膜下真空度按85kPa考慮，考慮到涂抹及井阻等因素影響，考慮到真空度在吹填淤泥層和d然淤泥層中沿深度方向的衰減。

選取多個典型鉆孔經計算：場地內土體在真空作用下總沉降平均為2.00m，按固結度計算施工期沉降，則施工期沉降量約為1.79m。

（3）塑料排水板布置對固結的影響。在塑料排水板地基處理中，排水板的使用使土體從原來的豎向排水變成豎向和橫向雙向排水方式，極大縮短排水路徑。

根據固結度計算結果可知，塑料排水板間距定為1m時可以實現排水效果與造價的良好契合。根據固結度及沉降量理論計算結果，真空滿載預壓90d后地基土的固結度可達到88%～92%的要求。同時，考慮到現場施工過程中，諸多不利因素對真空預壓效果的影響，建議適當放寬真空預壓時間以確保真空預壓加固效果。

4.結論

綜上所述，該工程根據實際情況，從工程地質、工期、造價、施工技術等方面綜合考慮，對軟土地基處理方法進行比選，優(yōu)化設計方案，在工程后期實施過程中，取得較好的軟基處理效果和良好的經濟效益。

參考文獻：

[1]JTS 133-2013.水運工程巖土工程勘察規(guī)范[S].

[2]JTS 147-1-2010.港口工程地基規(guī)范[S].

[3]JTS 147-2-2009.真空預壓加固軟土地基技術規(guī)程[S].