吹填造陸及吹填土地基處理方法的幾點設想

張愛霞，李德光，付長宏

（1. 中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津 300222；2. 江蘇德盈土工材料有限公司，江蘇 鹽城 224742）

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吹填造陸及吹填土地基處理方法的幾點設想

張愛霞1，李德光2，付長宏1

（1. 中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津 300222；2. 江蘇德盈土工材料有限公司，江蘇 鹽城 224742）

摘要：本文介紹了充填袋（內裝就地取吹填的淤泥土w≥100 %）的兩種用途，其一是在淤泥土上修筑子埝后進行二次吹填至要求的高程，降低主圍埝的工程量，從而降低工程造價；其二是在吹填土上進行地基處理時采用充填袋作為施工設備的工作墊層，可替代常用荊芭等材料，且有好的經濟效益。本文還針對真空預壓時射流泵既抽真空又抽水的問題，提出增加抽水設備的建議，使得射流泵和抽水設備分工明確，提高工程的節能效益和經濟效益。

關鍵詞：充填袋；大孔徑防淤堵土工布；圍埝；地基處理；集水管；潛水電泵潛污泵

引 言

隨著我國改革開放的深入發展，沿海各省均感到土地資源短缺，因此均向大海要土地，開展大規模的圍海造陸工程。圍海造陸工程一般先修筑主圍埝形成掩護條件后再吹填疏浚土形成陸域后再進行地基處理，以達到造陸后場地的使用要求。許多圍填造陸工程陸域形成采用吹填疏浚土形成，當吹填土為含水量≥100 %的軟土時，地基處理的幾個細節問題進行探討：1）當吹填土含水量較高，承載力無法滿足人工及施工設備作業時，在需要的部分采用充填袋作為作業墊層，可使吹填土表層承載力提高；2）當已有圍埝無法滿足吹填高程要求時，可在已有圍埝內吹填至一定高程后，采用充填袋（內裝就地取的吹填的疏浚土w≥100 %，下同）修筑子埝（離主埝一定距離）后進行二次吹填，可避免加高主圍埝或后續因沉降引起的回填土量；3）真空預壓處理吹填土時，增添集水管并用潛水電泵潛污泵來抽水，使射流泵只抽真空并斷續保持膜下真空度，從而達到節能及經濟效益。

1 軟土地基處理時的作業墊層問題

1.1 作業墊層問題

軟土的地基處理目前常用方法是排水固結法，該方法需要向飽和粘性土中打設豎向排水系統（一般為塑料排水板）。一般的軌道式插板機自重小于或等于120 kN且為兩支腿，每腿下有兩個輪子，兩支腿間距離為12 m左右。兩輪間距離為12 m左右，插最接近軌邊的塑料排水板時，每輪最大荷重在50 kN左右。插板機在工作時要求地基承載力在30~50 kPa左右[1]，而吹填土含水量一般在100 %左右時，其承載力特征值＜10 kPa[2]，人工和施工設備無法作業。

1.2 現有的解決方法

現有專利進行淺表層處理地基的方法是：在淤泥土上鋪設土工布、荊芭片、人工裸插3~5 m長塑料排水板，進行一次真空預壓（一般為抽真空60 d左右），使淤泥土的承載力達到30~50 kPa左右，然后再根據設計要求插長塑料排水板后再進行真空預壓處理（或真空聯合堆載預壓）。該方法進行了兩次插板和兩次真空預壓，施工工藝較復雜，如圖1所示。

圖1 淺表層地基處理斷面

1.3 充填袋作業墊層

1）從豆腐干的制作中得到啟示

從豆腐干的制作中得到啟示，將嫩豆腐被包裹并給予壓力可成為豆腐干，那么將淤泥土裝入充填袋并給予荷載壓力，淤泥土也可成為塑性土。使淤泥土的承載力特征值大大提高，淤泥土含水率也會大大降低，淤泥土的物理力學性質可以改善。有試驗證明此法因為大體積充填袋間淤泥土中的水無法排除使充填袋鼓了“肚子”而失敗，如在充填袋間設置一層排水材料即可解決充填袋鼓“肚子”問題。

將充填袋作為作業墊層時，先在含水量為100 %左右的淤泥土上鋪一層土工布和一層荊芭片，然后在插板機軌道下布置充填袋，充填袋內可用泥漿泵灌入就地取的吹填淤泥土（含水量為100 %左右），如圖2所示。

圖2 充填袋作為作業墊層示意圖

2）充填袋材料

作為充填袋材料的土工布需要滲透系數較大，以便淤泥土中的水較快排走，可采用特制粗長纖維防淤堵無紡土工布（簡稱防淤堵土工布），其孔徑≥80 μm，滲透系數為5×10-2cm/s。

如果充填袋內的淤泥土含水量為100 %，當多層時，由于淤泥土承載力不足，充填袋會陷入淤泥土中，直至平衡（淤泥土承載力會隨深度增加而提高）。由于熱扎土工布的良好滲透系數及充填袋與淤泥土間有排水通道，在上部荷載作用下充填袋內的淤泥土的含水量會逐漸降低，強度逐漸提高。

3）充填袋上加設墊層

盡管防淤堵土工布有良好滲透系數，但充填袋內淤泥土靠自重來達到固結是很慢的，插板機在軌枕和枕木上作業時需要地基承載力在30~50 kPa，而充填袋內淤泥土承載力達不到要求時，可在軌枕下設置重復使用的墊層來解決。墊層材料可采用裝入透水性砂石的熱扎土工布袋，在墊層及上部荷載作用下，下部充填袋會陷入吹填軟土中，從而承載力達到平衡狀態。

在墊層上鋪設軌枕和輕軌后，插板機便可向淤泥土中插入地基處理所需要深度度的塑料排水板。如圖3所示。

圖3 在充填袋上加設墊層示意

2 填充袋用于修建圍埝

2.1 利用充填袋技術修建子埝

采用吹填疏浚土方式填海造陸時，為降低地基處理造價，需要修建較高的圍埝來容納盡可能多的疏浚土，以減少地基處理后的回填方量。合理的外海側圍埝不可能做得很高（主埝即外海側圍埝受風浪的影響，整體受淤泥土的土壓力影響），而是在其旁修建子埝（也叫二級圍埝）。上世紀80年代為了修建子埝限于當時的條件只能在原泥面上采取人工裸插3~5 m長的排水板，上部子埝的高度僅2~3 m左右，是因為子埝下的地基只進行了淺處理如圖4。

圖4 淺表層處理后修建子埝示意

用灌入就地吹填淤泥土的充填袋在吹填淤泥土上修建子埝，子埝受到吹填土的壓力非常大，為確保充填袋子埝的穩定性（強度和沉降），須如圖5所示處理充填袋下的淤泥土。充填袋的強度及插板長度、間距、充填袋的寬度均可根據有關規范進行計算，施工時也可根據有關規范要求進行安全檢測。最上層充填袋的承載力特征值同樣會不滿足插板機對地基承載力的要求，可以在插板機輪軌下鋪設可重復使用的排水墊層來解決。這樣就能修建較高的子埝，容納更多的吹填淤泥土，減少地基處理后的沉降引起的回填土量，其經濟效益和社會效益是肯定的，這樣處理地基后產生的沉降量完全可有多吹填土來平衡，向零回填土前進了一步。

圖5 采用充填袋修筑子埝示意

2.2 利用充填袋技術修建隔埝

需處理的地基面積很大時，需要修筑隔埝將大面積吹填淤泥土形成的陸域分隔開。隔埝的作用是可以作為運入地基處理材料和必要的技術設備等的簡易通道。隔埝兩側一般均為吹填土，且高程基本相等。埝寬在3 m左右，隔埝兩側地基處理一般不會同時進行，存在時間差，隔埝的做法與子埝類似。

3 抽真空與抽水分離

3.1 傳統射流泵抽真空時同時抽水

《真空預壓加固軟土地基技術規程》（JTS 147 -2009）（以下簡稱規程）中關于抽真空設備布置未做具體要求，僅提出抽真空設備可適量布置在加固區中部，本文論述時射流泵按均勻布置在加固區中部（約1臺/1 0002）。真空預壓時射流泵在形成真空預壓的同時也把水排（抽）出密封膜以外，起到一機兩用的作用，但其抽水效率很低，且射流泵幾乎在預壓時間內全程開啟，如真空預壓時間為100 d，則真空預壓其耗電量為：7.5×24×100/1 000= 18 (kw·h)/m2。

3.2 抽真空與抽水分離

射流泵僅用于抽真空，采用潛水電泵潛污泵來抽水，如圖4所示，將真空預壓時從軟土中抽出的水匯集到集水管中（水平向鋪設的濾管或排水板），通過繼電器控制潛水電泵潛污泵，當集水管中水位高到與泥面水平時自動啟動潛水電泵潛污泵抽水，當水位低到離管底1 m時自動停止潛水電泵潛污泵抽水。規程要求射流泵在試抽氣4~10 d內，膜下真空壓力應≥80 kPa，抽真空初期軟土中抽出的水會向集水管流動（是氣水共同進入集水管中），此時停止射流泵工作10~15 min，視膜下真空壓力變化情況調整繼電器控制時間，讓膜下真空壓力≥70 kPa以上，當膜下真空壓力≤70 kPa時繼電器啟動射流泵。這樣就可實現射流泵只負責抽真空，潛水電泵潛污泵負責抽水（集水管中的氣可利用限壓閥自動排氣），如圖6所示。

圖6 潛水泵及集水管布置

若在停止射流泵工作10~15分鐘內膜下真空壓力只降低10 kPa，且再啟動射流泵10~15 min膜下真空壓力可上升到80 kPa，這樣就可以節省射流泵約一半工作時間。假定真空預壓時間需延長20 %，則傳統真空預壓抽真空100 d時，射流泵耗功率為：7.5×24（1-50 %）×100（1+20 %）/1 000=10.8 (kw·h)/ m2。

潛水電泵潛污泵選用QX510[3]，流量為5 m3/h，功率為0.3 kw，假定按沉降量按3 m計，每千平米需抽水3 000 m3，抽水工作需600 h，則潛水電泵潛污泵耗功率為：0.3×600/1 000=0.18 (kw·h)/m2。

則射流泵與潛水電泵潛污泵耗功率合計10.98 (kw·h)/ m2，可節約7.02 (kw·h)/ m2。當然該方法還需增設集水管、潛水電泵潛污泵等設施。

4 結 語

本文意在提出問題并對改進處理方法進行了分析論證，目前尚無實際應用。筆者歡迎同行就此問題共同探討以求技術改進。

參考文獻：

[1] 溫州甌江藍田進港航道維護一期工程納土工程施工圖說明及施工要求[R]. 上海:中交上海航道勘察設計研究有限公司,2012,6.

[2] TB10038-2001 鐵路工程特殊巖土勘察規程[S].

[3] 建筑給水排水設計手冊[M]. 中國建筑工業出版社, 1992(12), 1:624.

[4] 付建寶，梁愛華，諸葛愛軍，等. 適用于真空預壓地基加固的抽真空設備室內試驗研究[J].港口工程及工程排水與加固技術理論與實踐, 中國水利水電出版社，2014.

Ideas of Reclamation and Reclaimed Soil Treatment

Zhang Aixia1, Li Deguang2, Fu Changhong1
(1.CCCC First Harbor Consultants Co., Ltd., Tianjin 300222, China;2.Jiangsu Deying Engineering Materials Co., Ltd., Yancheng Jiangsu 224742, Chian)

Abstract：Two applications of geotextile packs are introduced which is packed by reclaimed soil.Firstly,The packs is used to construct sub-enclosure, reducing the quantities of the enclosure, in order to saving the preject cost;Secondly, the packs can used to be work bed of equipment in reclaimed soil treatment,and it has good economic benefits. In addition,the adivse which adding submersible pump in vacuum method will be saving energy, because the vac pup can just be used for vacuum supply.

Key words：geotextile packs；large aperture geotextile；enclosur；ground treatment；collector pipe；submersible pump

作者簡介：張愛霞（1984-），女，工程師，主要從事港口道路堆場及地基處理方面的設計工作。

收稿日期：2015-03-04

DOI:10.16403/j.cnki.ggjs20160121

中圖分類號：TU472

文獻標識碼：A

文章編號：1004-9592（2016）01-0090-04