大型圍海造地吹填土地基處理技術(shù)的應(yīng)用初探

（中交廣州航道局有限公司，廣東廣州 510290）

我國人口數(shù)量較多，相應(yīng)的土地資源需求量處于較高的狀態(tài)，在沿海地區(qū)，城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐較快，經(jīng)濟(jì)增長勢頭良好，使城市內(nèi)部人口數(shù)量處于居高不下的狀態(tài)，導(dǎo)致土地資源嚴(yán)重缺乏。為了更好應(yīng)對土地資源緊缺問題，沿海城市需要借助鄰近海域開展圍海造地項目。圍海造地建筑地基以吹填土軟土地基為主，承載能力較低，需要采取合適的加固處理操作。

1 大型圍海造地吹填土地基的特點(diǎn)

吹填土地基也稱為充填土地基，在絞吸船和耙吸船作用下，確保航道和港池始終處于疏通狀態(tài)?？梢越柚Τ涮?，將河道底部泥沙挖出，在填海造地中發(fā)揮作用。在此過程中，沉積土?xí)霈F(xiàn)在水底，作為后續(xù)工程的地基裝置。實際上，整個吹填土在吹填中，易受到水力沖擊，導(dǎo)致泥沙結(jié)構(gòu)被破壞，之后形成細(xì)小顆粒，沉積于水底。吹填土具備含水量大、空隙大等特點(diǎn)，加上該類地基的形成以軟土地基為主，自身強(qiáng)度有限，無法直接應(yīng)用到工程建筑領(lǐng)域，相關(guān)工作人員需要根據(jù)具體要求，執(zhí)行地基處理操作，保證后續(xù)工作的順利開展。

2 圍海造地建筑地基處理中存在的問題

2.1 規(guī)范和制度不完善

我國在吹填土地基處理方面已積累了很多經(jīng)驗，施工工藝日漸完善，但由于圍海造地地基加固操作重視度不足以及該類工程的建設(shè)時間較長，導(dǎo)致圍海造地各個建設(shè)階段沒有進(jìn)行有效的地基加固處理，增加了后續(xù)加固處理難度。我國相關(guān)制度沒有對該類工程建設(shè)進(jìn)行明確規(guī)范，要求不夠明確。在建筑設(shè)計上，主要執(zhí)行的是普通建筑基礎(chǔ)要求，開展樁基加固操作，將周圍建筑環(huán)境和附屬設(shè)施忽視，造成建筑主體堅固，配套設(shè)施需求反復(fù)維修。

2.2 軟基處理方式存在問題

為了獲取到更高利潤，很多建設(shè)單位將圍海造地成本壓縮到最低，在地基加固處理手段的選擇上，盲目選擇造價低的加固方式。受此影響，整個地基加固效果明顯下降，后期需要頻繁進(jìn)行維修，提升維護(hù)費(fèi)用。

2.3 吹填土地基處理理論不完善

從實際固結(jié)機(jī)理角度來說，實際操作中存在很多問題，不具備統(tǒng)一的問題解決思想，例如在地基處理時，地下水位變化以及影響、加固影響范圍等。豎向增強(qiáng)體加固深度的確認(rèn)，缺乏有效的數(shù)值計算手段，導(dǎo)致吹填土地基處理算法和設(shè)計理論需要得到進(jìn)一步更新。在軟土地基處理上，可采用的防護(hù)措施較少，研究力度不足。加固區(qū)域形狀對于加固效果存在很大影響，部分工作人員無法做到最優(yōu)加固形狀設(shè)計。實際土體加固效果定性和定量存在很大差異，部分施工企業(yè)無法對標(biāo)準(zhǔn)研究問題準(zhǔn)確判斷，對整個加固過程產(chǎn)生影響。從之前實踐研究中能夠看出，加固操作后的土體次固結(jié)特性相差很大，無法借助現(xiàn)行規(guī)范對其進(jìn)行評估，增加了合理估計土體的難度，最終計算結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性明顯不高。

3 大型圍海造地吹填土地基處理技術(shù)的應(yīng)用

3.1 吹填土地基處理技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

吹填土地基的處理形式以及應(yīng)用的具體技術(shù)均取決于吹填土地基顆粒成分和顆粒均勻度等?，F(xiàn)階段，施工中常用的吹填土地基處理技術(shù)應(yīng)按照性質(zhì)不同進(jìn)行劃分，主要有兩大類：第一，物理方法，該手段主要應(yīng)用外力對吹填土基底進(jìn)行沖擊，讓結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)壓差，將吹填土地基內(nèi)部孔隙水排出，確保地基加固，常見的物理方式有強(qiáng)夯法、堆載預(yù)壓法以及高真空擊密法等。第二，化學(xué)方法，工作人員需要將化學(xué)外加劑融入吹填土地基土層內(nèi)部，讓土層顆粒之間能夠產(chǎn)生反應(yīng)，保證其處于固結(jié)狀態(tài)，是強(qiáng)化地基穩(wěn)定性的主要手段之一，最為常見的處理方式為粉噴樁法，效果明顯。

3.2 吹填土地基的物理處理技術(shù)

3.2.1 強(qiáng)夯法

在利用強(qiáng)夯法執(zhí)行填土地基處理方面，需要以沖擊力或水力為輔助，形成強(qiáng)烈沖擊波，此種情況下，之前充填土結(jié)構(gòu)將會被破壞，導(dǎo)致泥沙顆?？障吨饾u被壓縮，夯點(diǎn)附近出現(xiàn)裂縫，土層中會出現(xiàn)一些新的排水通路，將土層內(nèi)部積水排出，維護(hù)土層的迅速固結(jié)。利用強(qiáng)夯法執(zhí)行吹填土地基處理時，呈現(xiàn)的效果良好。通過對夯點(diǎn)周圍的觀察，當(dāng)距離提升后，孔隙水壓力會越來越小，出現(xiàn)該種情況的概率在80%以上。如果利用強(qiáng)夯法施工，對土體排水固結(jié)和降水作用效果較為明顯。但如果埋深較深，水體土層厚，易影響整個粉質(zhì)黏土地基處理的最終效果。

3.2.2 動力排水固結(jié)法

動力排水固結(jié)法在應(yīng)用時，主要以強(qiáng)夯法為基礎(chǔ)進(jìn)行延伸，具體操作步驟如下：首先，在吹填土地基鋪設(shè)一層砂墊，再將塑料排水板插入吹填土地基軟土層中，順序為從上至下，是豎向排水系統(tǒng)的建設(shè)過程。對吹填土地基進(jìn)行強(qiáng)夯處理，適當(dāng)附加合適的應(yīng)力，讓吹填土地基產(chǎn)生相應(yīng)孔隙水壓力。在孔隙水壓力作用下，可以讓孔隙水進(jìn)入塑料排水板，再轉(zhuǎn)移到吹填土地基外，降低地基土層中孔隙水?dāng)?shù)量，控制地基強(qiáng)度，降低可壓縮性能，讓地基加固效果達(dá)到最佳狀態(tài)。

3.2.3 真空預(yù)壓法

從整個真空預(yù)壓法執(zhí)行中能夠看出，運(yùn)行原理與動力排水法接近，需要在吹填土地基中插入豎向排水管道，再通過外力，將地基土層孔隙水有效排出，保證地基得到合理加固。應(yīng)用真空預(yù)壓法時，工作人員需要在砂墊層上鋪設(shè)一層厚度適宜的密封膠，再利用真空泵，讓膜下空氣順利排出，地基土層將處于真空狀態(tài)，具體真空度數(shù)值為85 kPa，保證能夠出現(xiàn)膜下負(fù)壓，讓土層表面、豎向排水管道中出現(xiàn)壓差，并傳遞到土層深處。在負(fù)壓作用下，土層孔隙水能夠漸漸轉(zhuǎn)移到豎向排水管道中順利排出，體現(xiàn)出更好的排水固結(jié)效果，完善地基加固處理操作。

在應(yīng)用吹填土執(zhí)行真空預(yù)壓操作時，隨著真空泵應(yīng)用效果的提升，地基邊界土層空隙水壓力會變成負(fù)值。真空負(fù)壓會緩慢進(jìn)入土層深處，降低土層內(nèi)部孔隙水壓力，在整個吹填土低級中出現(xiàn)梯度壓力，該數(shù)值比外界壓力高，保證能夠?qū)⑼翆涌紫端懦?。真空預(yù)壓處理技術(shù)應(yīng)用時，實際壓力應(yīng)保證處于不變狀態(tài)，若出現(xiàn)土層孔隙壓力值下降情況，證明應(yīng)力有所增加，依靠該應(yīng)力的增加值排出孔隙水。該種方式主要適用于地基固結(jié)程度低、滲透系數(shù)大的土層，尤其是剛剛完工的吹填土地基，處理效果更為明顯。

3.2.4 高真空擊密法

縱觀整個高真空擊密法應(yīng)用過程，主要是兩種方式的相互結(jié)合，即強(qiáng)夯擊密法和高真空預(yù)壓法，將二者的處理工序結(jié)合，建立新的綜合處理手段，其中還會涉及真空降水結(jié)合強(qiáng)排降水等。對于高真空擊密法應(yīng)用，需要在吹填土地基中開展多次強(qiáng)夯操作，合理呈現(xiàn)真空排水處理效果，保證吹填土地基含水量處于最佳狀態(tài)。對于處理技術(shù)的應(yīng)用，高真空排水處理法能夠?qū)⒋堤钔恋鼗泻芏嗫紫端媾懦?，為后續(xù)施工創(chuàng)造更多有利條件。隨著強(qiáng)夯擊密法的應(yīng)用，可以激發(fā)土層孔隙間的水壓，讓填土地基邊界建立更大的壓力差，做好真空排水操作，最終更好的呈現(xiàn)排水效果。一般來說，高真空擊密法在應(yīng)用時，適合在黏土量低于50%且塑性指數(shù)不高于10的砂土或者是粉質(zhì)黏土中使用，如果黏土含量高于50%，最終呈現(xiàn)的處理效果比較有限。

3.3 吹填土地基的化學(xué)處理技術(shù)

對于吹填土地基的化學(xué)處理技術(shù)應(yīng)用，主要是在吹填土地基土層顆粒中加入合適的外加劑，與土層中的粒子相互反應(yīng)，最終實現(xiàn)加固吹填土地基的目的。在吹填土地基形成時，由于相關(guān)設(shè)備的作用，水分會轉(zhuǎn)移到地面，受海水化學(xué)成分影響，起到加固效果，最為常見的粒子為鈉離子和氯離子。吹填土地基化學(xué)處理技術(shù)主要是借助吹填土特質(zhì)，將水泥或者石灰石粉末加入吹填土泥砂漿內(nèi)部。若工作人員向其中添加合適的外加劑，水泥會和吹填土砂漿中的水分產(chǎn)生反應(yīng)，產(chǎn)生不同的水泥礦物質(zhì)。最為常見的種類為硅酸三鈣、鋁酸三鈣、硫酸鈣和鐵鋁酸四鈣等，這些物質(zhì)自身的穩(wěn)定性和抗壓性能良好，能夠保持吹填土地基的穩(wěn)固性。

如果在吹填土泥沙漿中加入石灰石外加劑，會引發(fā)大量物理、化學(xué)反應(yīng)出現(xiàn)，將土層顆粒有效凝結(jié)，強(qiáng)化土層結(jié)構(gòu)密實性。在實際水泥以及石灰石處理上，工作人員需對整個吹填土地基進(jìn)行掃描，最終得到的吹填土結(jié)構(gòu)以絮凝狀為主，單獨(dú)的土層顆粒會被反應(yīng)生成物包裹，或處于顆粒體周圍，建立一個整體結(jié)構(gòu)。為了確保處理效果不受影響，工作人員可以將化學(xué)處理技術(shù)作為基礎(chǔ)，應(yīng)用攪拌機(jī)開展地基鉆井?dāng)嚢璨僮?，加入適量的外加劑，提升反應(yīng)速度，確保土層更具穩(wěn)定性特征。

4 結(jié)語

綜上所述，為了更好地滿足城市發(fā)展需求，解決土地資源不足問題，開展圍海造地工作。大型圍海造地吹填土地基的設(shè)計工程中，由于孔隙含水量高、滲透性不足，難以滿足相應(yīng)的施工要求。為此，需要對地基進(jìn)行全面處理，借助現(xiàn)有的地基處理技術(shù)以及不斷創(chuàng)新的過程，為沿海城市創(chuàng)造更多發(fā)展契機(jī)。