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(wèn)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(wèn)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(lái)，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(wèn)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(guò)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(wàn)㎡，天然泥面標(biāo)高一般為-4.1m至+0.0m，通過(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(kāi)來(lái)。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(guò)程中介入，在其進(jìn)行吹填施工過(guò)程中，根據(jù)吹填材料的性質(zhì)與來(lái)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(lái)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(kāi)始時(shí)進(jìn)行觀測(cè)，前后共經(jīng)過(guò)150小時(shí)，通過(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)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。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙有俊.圍海造地軟弱地基綜合處理技術(shù)[J].四川水泥，2016（12）：199.

[2]顧金耀.軟土地基加固處理方法的探索實(shí)踐[J].建設(shè)監(jiān)理，2019（04）：47-49.