堆載預壓對吹填成陸工程淺部黏性土的影響

摘" 要：吹填造陸已成為沿海地區(qū)解決土地匱乏的有效方法。為使吹填土迅速排水固結以縮短工期，以浙江省舟山市某項目為研究對象，采用堆載預壓法對場地進行地基處理。通過對地基處理前、后的場地進行巖土工程勘察，研究吹填成陸工程淺部黏性土的變化規(guī)律。結果表明，淺部黏性土層的物理性質指標（含水量、孔隙比、飽和度、液性指數(shù)）有一定的改善，力學性質指標（壓縮系數(shù)、黏聚力、內摩擦角）得到增強。

關鍵詞：巖土工程勘察；堆載預壓法；超固結比；土體物理性質指標；土體力學性質指標

中圖分類號：U416" " " "文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）01-0120-04

Abstract： Dredger fill making lands is an effective way to solve the land shortage in coastal areas. In order to quicken drainage consolidition and shorten the construction period of dredger fill， taken the dredger fill in coast region of Zhoushan City， Zhejiang Province as studied object， adopt the load pre-pressure method for ground treatment of the site. The change law of clay in Zhoushan were studied by geotechnical investigation before and after ground treatment. The results showed that the physical property index of clay （water content， void ratio， saturation， liquid index） has been some improvement， the mechanical property index of clay （coefficient of compressibility， cohesion force， friction angle） has been enhanced.

Keywords： geotechnical investigation; the load pre-pressure method; Over-Consolidation Ratio; the physical property index of clay; the mechanical property index of clay

伴隨著沿海地區(qū)經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，土地資源越來越稀缺。吹填造陸能極大地緩解土地供需矛盾，拓展了人類賴以生存的空間，因此大力發(fā)展吹填造陸具有十分重要的戰(zhàn)略意義[1]。為使吹填土迅速排水固結以縮短工期，本文以浙江省舟山市某項目的吹填土為研究對象，采用堆載預壓法對場地進行地基處理[2]，使軟黏土地基中孔隙水排出，加速軟土地基的固結，加快靜孔隙水壓力消散，提高土體的有效應力及強度，從而達到減少地基施工后沉降和提高地基承載力的目的[3-4]。

1" 工程概況

本場地位于浙江省舟山市，工程范圍現(xiàn)已利用海域疏浚土吹填成陸。本工程占地面積38.99萬m2，分為儲罐區(qū)和非儲罐區(qū)2個區(qū)域，其中儲罐區(qū)擬建設4座22萬m3的儲罐，儲罐設計單樁豎向承載力特征值為8 000 kN；非儲罐區(qū)為工藝處理區(qū)和輔助區(qū)。

2" 地基處理設計技術要求

儲罐區(qū)：堆載預壓處理面積為10.78萬m2，利用前期成陸吹填砂作為地基處理水平排水通道，在吹填砂上面加鋪一層加筋層，然后打設C型塑料排水板，打設深度23.0～30.0 m，間距0.9 m，正方形布置[5]，然后回填山皮石進行堆載預壓（超），堆載預壓分3級進行加載，堆載厚度5.4 m，每級堆載厚度1.8 m。本場區(qū)自2022年05月30日開始堆載，于2023年01月14日加載結束。

非儲罐區(qū)：堆載預壓處理面積為4.14萬m2，首先鋪設一層土工格柵墊，然后鋪設1.0 m碎石排水墊層，之后打設C型塑料排水板，打設深度23.0～30.0 m，間距1.0 m，正方形布置，然后回填山皮石進行堆載預壓，堆載預壓厚度5.1 m，分3級進行，每級堆載厚度1.7 m。本場區(qū)自2023年01月15日開始堆載，于2023年04月05日加載結束。

3" 巖土工程勘察工作量的布置

本工程第一次勘察時間為2021年10月22日至2021年12月22日；第二次勘察時間為2022年04月20日至2022年07月26日。共布置302只勘探孔，鉆孔深度不小于70.0 m或者進入中風化巖層不小于2.0 m[6]。第一次勘察期間，本工程尚未進行堆載預壓處理；第二次勘察期間，儲罐區(qū)場地開始堆載預壓處理工作約66 d，將第一次和第二次外業(yè)勘察成果整理形成初步勘察報告。

本工程第三次勘察時間為2024年10月23日至2024年11月10日。共布置57只勘探孔，勘探孔深度為30.0～100.0 m，第三次勘察安排在堆載預壓處理結束一年半以后進行，將其成果整理形成咨詢報告。

4" 地基土分析

根據(jù)咨詢勘察成果，本場地埋深30.0 m以內地基土的構成與土層特性如下：

①0-1碎石層，灰—灰黃色，遍布，松散—稍密，土質不均勻，以開山碎石為主，夾薄層粉砂、黏性土，局部夾有石塊。根據(jù)現(xiàn)已施工完的勘探孔資料，該層厚度1.60～7.50 m，平均厚度約5.66 m，層底標高-2.28～1.81 m，平均層底標高-0.62 m。

①0-2粉砂，灰—灰黃色，局部分布，濕，松散—稍密，中等壓縮性，土質不均勻，以粉砂為主，砂質不純，夾碎石，土層物理力學性質差異較大，該層厚度1.20～3.60 m，平均厚度約1.99 m，層底標高-4.53～1.74m，平均層底標高-2.12 m。

①1淤泥質粉質黏土，雜色，局部分布，很濕，流塑，高等壓縮性，土質不均勻，以淤泥質粉質黏土為主，夾碎石、中粗砂和腐植物，局部夾有水泥塊。該層厚度0.70～8.60 m，平均厚度約4.93 m，層底標高-8.76～ -0.86 m，平均層底標高-5.20 m。

①2淤泥質粉質黏土，灰色，遍布，很濕，流塑，高等壓縮性，土質不均勻，含有機質、云母，局部夾碎石、薄層粉土和腐植物。該層厚度2.10～13.30 m，平均厚度約7.94 m，層底標高-16.26～-8.73 m，平均層底標高-11.24 m。

②1粉質黏土，灰色，遍布，很濕，軟塑，高等壓縮性，土質不均勻，含有機質、云母，局部呈淤泥質粉質黏土，夾薄層粉土。該層厚度5.00～17.10 m，平均厚度約10.20 m，層底標高-27.56～-17.96 m，平均層底標高-21.26 m。

③1粉質黏土，灰黃色，局部分布，濕，可塑—硬塑，中等壓縮性，土質不均勻，局部夾粉土薄層，該層厚度2.50～10.00 m，平均厚度約7.11 m，層底標高-35.02～ -23.06 m，平均層底標高-29.16 m。

C型塑料排水板打設深度為23.0～30.0 m，如圖1所示，排水增強效果涉及①1層淤泥質粉質黏土層、①2層淤泥質粉質黏土層、②1粉質黏土層和局部勘探孔③1粉質黏土層的上部。

5" 地基土物理力學性質指標

5.1" 地基土的應力歷史

本次咨詢勘察通過對淺部①1層、①2層、②1層、③1層進行高壓固結試驗，通過確定先期固結壓力Pc，計算土層的超固結比（Over-Consolidation Ratio，OCR），了解土層的應力歷史。高壓固結試驗計算結果詳見表1。

根據(jù)本次土工試驗計算的超固結比（OCR），第①1層、①2層土仍屬欠固結狀態(tài)，說明堆載預壓結束一年半以后，該2層土超靜孔隙水壓力尚未完全消散；因為本場地進行了堆載預壓并打設塑料排水板，但現(xiàn)場排水效果不均勻，距離排水板越近，排水路徑越短，孔壓消散值越大，土體固結情況越好，導致第②1層土由初步勘察時的淤泥質粉質黏土狀態(tài)改善成咨詢勘察時整體呈粉質黏土的狀態(tài)，接近正常固結狀態(tài)，但局部仍呈淤泥質粉質黏土狀態(tài)，屬欠固結狀態(tài)，超固結比（OCR）的變異系數(shù)較大，根據(jù)工程經(jīng)驗，按較不利因素考慮，該層屬欠固結狀態(tài)；第③1層土由于沉積年代較久、埋藏深度較深，仍屬超固結狀態(tài)，與初步勘察時一致。

5.2" 地基土物理力學性質指標對比

通過對堆載預壓處理前、后的地基土進行室內常規(guī)的物理力學試驗，得出處理前、后①2層、②1層、③1層土體的物理性質指標（含水量、孔隙比、飽和度、液性指數(shù)）和力學性質指標（壓縮系數(shù)、黏聚力、內摩擦角）的變化，見表2和表3。

由表2可以看出：與初步勘察時相比，本場地淺部區(qū)域含水量ω、孔隙比e、飽和度Sr和液性指數(shù)IL均產(chǎn)生不同幅度的減小，說明土層的物理性質指標有了一定的改善，消除了土體的部分塑性變形，其中效果較明顯的為①2層、②1層，這是由于本場地進行過堆載預壓+打設塑料排水板，使得場地產(chǎn)生了排水固結效應[7]。

由表3可以看出：與初步勘察時相比，本場地第①2層、②1層壓縮系數(shù)變小，說明土體壓縮性變??；①2層、②1層黏聚力變大，說明處理后的土體變干燥，孔隙水壓力變小，故實際測量的黏聚力變大了；①2層、②1層內摩擦角變大，這主要由于土體在加固處理過程中，體積變小，土顆粒與土顆粒之間的接觸增大，這大大增加了土顆粒之間的接觸面，因此內摩擦角度也有所增加[8]。①2層、②1層壓縮系數(shù)變小、黏聚力和內摩擦角變大，說明土層力學性質指標得到了增強，這是由于本場地進行過堆載預壓和打設塑料排水板，使得場地淺部土層產(chǎn)生了排水固結效應，其中①2層、②1層土效果較為顯著。

本場地第③1層壓縮系數(shù)與初勘時相接近，黏聚力變小，內摩擦角增大，這是由于③1層土體埋藏較深，堆載預壓效果不明顯，塑料排水板深度僅局部進入③1層土體上部，而咨詢勘察時該層土體樣本58個，取樣深度超過30.0 m，導致該層變化規(guī)律不明顯。

6" 結論

通過對比浙江省舟山市某項目場地堆載預壓前、后淺部黏性土層的物理、力學性質指標，獲得以下經(jīng)驗。

1）堆載預壓結束一年半以后，第①1層、①2層淤泥質粉質黏土仍屬欠固結狀態(tài)，該2層土超靜孔隙水壓力尚未完全消散；第②1層土由初步勘察時的淤泥質粉質黏土狀態(tài)改善成咨詢勘察時整體呈粉質黏土的狀態(tài)，接近正常固結狀態(tài)，但局部仍呈淤泥質粉質黏土狀態(tài)，屬欠固結狀態(tài)，按較不利因素考慮，該層屬欠固結狀態(tài)；③1層土仍屬超固結狀態(tài)，與初步勘察時一致。

2）與初步勘察時相比，本場地淺部區(qū)域含水量ω、孔隙比e、飽和度Sr和液性指數(shù)IL均產(chǎn)生不同幅度的減小，說明土層的物理性質指標有了一定的改善，其中效果較明顯的為①2層、②1層。

3）與初步勘察時相比，①2層、②1層壓縮系數(shù)變小、黏聚力和內摩擦角均變大，說明土層力學性質指標得到了增強，其中①2層、②1層土效果較為顯著。

參考文獻：

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[8] 李廣信，張丙印，于玉貞.土力學[M].3版.北京：清華大學出版社，2022.