圍海造地軟弱地基處理技術(shù)研究與應(yīng)用

呂永興 單丹

摘 要：隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市人口逐年增多，城市可利用土地資源呈現(xiàn)出嚴(yán)重不足的問題，所以圍海造地工程成為了沿海城市解決城市用地緊張問題的主要手段與措施，在近些年得到廣泛的應(yīng)用，其中危害造地軟弱地基的加固處理是圍海造地工程質(zhì)量的基本保證，基于此，本文以平潭猴嶼工程為例，介紹了一種新型的圍海造地軟弱地基的處理技術(shù)，并對(duì)其處理效果進(jìn)行了細(xì)致的分析。

關(guān)鍵詞：圍海造地 軟弱地基 處理技術(shù) 排水固結(jié) 效果

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，城市的現(xiàn)代化建設(shè)腳步也再不斷加快，尤其是沿海城市，憑借其城市得天獨(dú)厚的海運(yùn)與旅游資源，獲得了更大的發(fā)展平臺(tái)，得到了更多的發(fā)展機(jī)遇，但是人口密度大，土地資源短缺等問題一直制約著城市的正常發(fā)展，而我國(guó)當(dāng)前應(yīng)用的圍海造地技術(shù)多為吹填造地法，吹填土通常具有含水量大、砂石孔隙比大、可壓縮性強(qiáng)、承載能力差等特點(diǎn)，不能滿足工程建設(shè)的實(shí)際要求，必須經(jīng)過相應(yīng)的處理才能投入建設(shè)。

1.工程概況介紹

平潭猴嶼海域填海造地工程位于平潭島西側(cè)，海壇海峽東岸，平潭海峽大橋以北、猴嶼島以南之間的灘涂海域。本灘涂海域地處潮間帶，水深較淺，且所圍海區(qū)域三面環(huán)山，僅西側(cè)面向海壇海峽。該工程施工地點(diǎn)為某水產(chǎn)養(yǎng)殖原址之上，其土質(zhì)原貌為港灣潮濕地帶與淺海區(qū)，工程陸域總面積為48萬㎡，天然泥面標(biāo)高一般為-4.1m至+0.0m，通過對(duì)施工場(chǎng)地的勘測(cè)可以得到如下具體情況：場(chǎng)地主要由淤泥層和殘積砂質(zhì)黏性土層組成，共兩層，淤泥層厚度從1.70m-10.10m不等，平均厚度為5.29m。軟弱地基處理的目標(biāo)為吹填淤泥層以及軟弱下臥層軟土地基，處理地基厚度達(dá)到8m-16m，交工場(chǎng)地標(biāo)高為正6.5m，設(shè)計(jì)使用荷載為180KPA，軟弱地基處理后殘留的沉降量要求小于等于25厘米。

2.圍海造地軟弱地基處理技術(shù)對(duì)比分析

就現(xiàn)階段我國(guó)圍海造地工程的建設(shè)情況而言，圍海造地形成的大面積地基普遍屬于淤泥或者黏性土質(zhì)成分組成的軟土地基，其地基一般多為兩層，下層為淤泥和黏性質(zhì)土，上層為新近的吹填海沙，是一種典型的“二元”地基結(jié)構(gòu)，通常具有高壓縮性、高含水量、高靈敏度、低承載力的特點(diǎn)。為了對(duì)軟弱地基進(jìn)行處理，以此來達(dá)到工程施工的基本條件，通常會(huì)使用一系列地基處理技術(shù)對(duì)其進(jìn)行加固，常用的軟弱地基處理技術(shù)主要分為兩大類：一類是排水靜力固結(jié)法，其中又包括堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、堆載和真空預(yù)壓聯(lián)合法等;另一種是排水動(dòng)力固結(jié)法，主要包括高真空擊密法、強(qiáng)夯排水法等，處理技術(shù)的核心均為排水與固結(jié)，具體使用哪種方法要根據(jù)工程實(shí)際需要，選擇操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)并且比較高性價(jià)比的處理技術(shù)。

在工程工期與施工條件允許的情況下，對(duì)于圍海造地軟弱地基的處理應(yīng)該優(yōu)先選用排水靜力固結(jié)法，但是受到處理技術(shù)與工程實(shí)況的影響，在現(xiàn)階段應(yīng)用最廣泛的處理技術(shù)是以人工排水固結(jié)為主的動(dòng)力固結(jié)法，具有較高的應(yīng)用價(jià)值，工程效率與效果也比高好。其中，強(qiáng)夯法是比較常用的動(dòng)力固結(jié)法之一，其具有施工工序簡(jiǎn)單、工程周期短、工程造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)，能夠有效改善軟土地基的荷載能力與固結(jié)情況，使其快速固結(jié)而滿足工程施工條件。

3.圍海造地軟弱地基間接分級(jí)接力式排水固結(jié)法

3.1間接分級(jí)接力式排水固結(jié)法施工工序

該軟弱地基處理技術(shù)首先要在地基下層以上約1.5米（中粗砂透水層）吹填土，地基下層黏性質(zhì)土層頂面以上范圍內(nèi)形成一個(gè)水平轉(zhuǎn)換層，然后在地基下層的黏性質(zhì)土層中設(shè)置靜力排水通道，在地基上層吹填土層設(shè)置動(dòng)力排水通道，動(dòng)力排水通道呈現(xiàn)點(diǎn)狀且均勻分布。護(hù)岸埋設(shè)孔隙水壓力29孔，陸域埋設(shè)孔隙水壓力31孔，總共為60孔，在進(jìn)行孔隙水壓力監(jiān)測(cè)后得出：全部實(shí)測(cè)孔隙水壓力均與加載速度及時(shí)效有關(guān)，并與地表沉降積分層沉降的變化基本同步，相應(yīng)孔隙水壓力消散過程符合地基沉降的基本規(guī)律，觀測(cè)結(jié)果正常。總體而言，護(hù)岸及陸域地基內(nèi)部因加載引起的孔隙水壓力已及時(shí)消散完畢，利于地基穩(wěn)定。最大孔隙水壓力的發(fā)生均與填筑速度有關(guān)，當(dāng)速度減緩后，護(hù)岸或者陸域的孔隙水壓力均恢復(fù)正常。最后在強(qiáng)夯等動(dòng)力措施的作用下，地基上層的孔隙水被迫經(jīng)由動(dòng)力排水通道排出軟弱地基。由于該地基處理技術(shù)設(shè)置了水平轉(zhuǎn)換層，有效連接了地基上層與下層的排水通道，可以起到快速排水的作用，從而使得地基水位快速下降，并在強(qiáng)夯措施的輔助下，在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)軟弱地基的加固目的，該方法在實(shí)際應(yīng)用過程中具有施工周期短、地基加固效果明顯、工程成本合理、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，適用于一般的圍海造地形成的軟弱地基處理。

3.2 地基轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

地基轉(zhuǎn)換層在設(shè)計(jì)與應(yīng)用階段要充分考慮到轉(zhuǎn)換層的自然水滲透能力，同時(shí)轉(zhuǎn)換層要滿足一定的厚度，一般情況下要大于等于0.5米，另外要在軟弱地基當(dāng)中連續(xù)均勻的分布開來。地基轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)與鋪設(shè)可以有以下兩種不同的方式：

方式一：地基轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)人員可以在圍海造地工程施工過程中介入，在其進(jìn)行吹填施工過程中，根據(jù)吹填材料的性質(zhì)與來源不同，選擇合適的時(shí)間在地基標(biāo)高區(qū)間內(nèi)利用吹填的方式形成地基轉(zhuǎn)換層;

方式二：如果在圍海造地軟土地基的表面以下，地基下層黏性質(zhì)土頂面以上存在0.5米以上的厚度層，且該層的滲透系數(shù)相對(duì)較大（≥10-4cm/s）時(shí)，可以直接將該層作為地基轉(zhuǎn)換層直接使用。

3.3間接分級(jí)接力式排水通道的鋪設(shè)

間接分級(jí)接力式排水通道的鋪設(shè)共分為兩層，一層設(shè)置在地基轉(zhuǎn)換層下部的黏性質(zhì)土層內(nèi)，另一層設(shè)置在地基轉(zhuǎn)換層上部的吹填土層內(nèi)，經(jīng)由地基轉(zhuǎn)換層形成排水通道，快速將孔隙水排出，完成地基加固處理。其中，軟弱地基吹填土層動(dòng)力排水通道的設(shè)置，需要跟據(jù)地基轉(zhuǎn)換層的厚度與埋設(shè)深度來確定，以有效緩解深層地基加固處理困難的程度。軟弱地基下部黏性質(zhì)土層的靜力排水通道應(yīng)用的是塑料排水板，將其從上至下呈垂直方向插入到地基土層當(dāng)中。待間接分級(jí)接力式排水通道鋪設(shè)完成后，在強(qiáng)夯動(dòng)力措施的施力下，地基中的孔隙水會(huì)被迫經(jīng)由塑料排水板被排入地基轉(zhuǎn)換層，然后在真空壓差的作用下快速向鄰近的輕型井點(diǎn)管方面流動(dòng)，最后被井點(diǎn)管垂直排出地基以外，該排水通道的鋪設(shè)路徑很短，排水速度快且操作簡(jiǎn)便，排水效果良好，軟弱地基得到有效加固處理。

4.間接分級(jí)接力式排水固結(jié)法應(yīng)用效果分析

4.1 地基平均沉降量

在圍海造地軟弱地基處理施工前，選取了相同地基情況的5組試驗(yàn)區(qū)域，并在軟土地基處理完工后對(duì)其進(jìn)行鉆孔取樣分析，對(duì)比其地基處理后的平均沉降量。地基的沉降從工程施工開始時(shí)進(jìn)行觀測(cè)，前后共經(jīng)過150小時(shí)，通過觀察五個(gè)試驗(yàn)區(qū)域累計(jì)沉降量的記錄圖表可以看出，試驗(yàn)區(qū)域的軟土地基在施工處理開始到工程完工后，共計(jì)累計(jì)完成平均沉降量達(dá)到2581毫米，其中地基處理階段完成2444毫米，占總沉降量的94.7%，與工程施工的沉降設(shè)計(jì)值相吻合，滿足工程施工條件。

4.2 地基殘留沉降量

地基在經(jīng)過處理之前，由于新近吹填的淤泥含水量較大，孔隙比大，所以地基的沉降量主要靠淤泥的自重進(jìn)行沉降固結(jié)，排水與沉降固結(jié)速度較慢，而在對(duì)其進(jìn)行間接分級(jí)接力式排水固結(jié)處理以后，在真空排水與強(qiáng)夯作用的交替作用下，地基吹填土以及地基下層黏性質(zhì)土層中的水被快速排出，地基孔隙比與含水量快速減小，地基得到快速固結(jié)，地基沉降速率加快，隨著工程施工完成，地基的沉降速度慢慢下降，趨于穩(wěn)定，完工24小時(shí)以后地基沉降基本完成。

5.結(jié)論

綜上所述，圍海造地軟弱地基的處理需要根據(jù)實(shí)際工程情況與地基土質(zhì)結(jié)構(gòu)而定，選擇適當(dāng)?shù)奶幚砑夹g(shù)對(duì)其進(jìn)行加固處理，使其滿足工程的施工要求。本文通過實(shí)例探討了一種新的地基處理技術(shù)，希望為相關(guān)施工單位提供幫助，從而促進(jìn)我國(guó)沿海城市圍海造地項(xiàng)目的進(jìn)一步發(fā)展。

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