圍海造陸地基處理排水固結(jié)關(guān)鍵技術(shù)分析研究

陸達(dá)仁

摘 要：針對(duì)圍海造陸工程中地基處理的排水固結(jié)技術(shù)，對(duì)加固效果、工期及單位工程造價(jià)等進(jìn)行對(duì)比分析，提出適用于不同區(qū)域、技術(shù)合理、工期合適的推薦方案，為華南乃至全國沿海地區(qū)類似的圍海造陸工程提供參考經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：圍海造陸 地基處理 排水固結(jié) 加固效果 工期 單位工程造價(jià)

隨著中國經(jīng)濟(jì)快速持續(xù)增長，城鎮(zhèn)用地十分緊張，為緩解用地緊張和招商引資發(fā)展用地不足的矛盾，我國沿海部分地區(qū)正通過圍海造陸的方式，滿足工業(yè)用地需求。

本文針對(duì)目前圍海造陸中地基處理常用的排水固結(jié)技術(shù)，通過對(duì)不同技術(shù)的加固效果、施工難度、投資及工期等進(jìn)行對(duì)比分析，歸納提出適用于不同區(qū)域、技術(shù)合理、工期合適的推薦方案，為華南乃至全國沿海地區(qū)類似的圍海造陸工程提供參考經(jīng)驗(yàn)。

1.項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目陸域形成面積約為70萬m2，地基處理面積約為60萬m2，需新建海堤約1500m，景觀河堤約6000m，臨時(shí)圍堤約400m，新建圍堤總長約9000m。

項(xiàng)目處于伶仃洋東側(cè)灣頂交椅灣，灣內(nèi)水深較淺，原始地貌屬珠江口伶仃洋東側(cè)的次一級(jí)海灣，海岸線水深條件良好，-10m 等深線距離交椅淺灘僅 1km 左右。

2.排水固結(jié)方法簡介

根據(jù)排水基理，排水固結(jié)法主要分為排水系統(tǒng)及加壓系統(tǒng)，如圖1。

對(duì)于沿海區(qū)域?yàn)┩康牡鼗幚恚话銜?huì)采用加載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法及真空加載聯(lián)合預(yù)壓法，其中真空預(yù)壓法分為傳統(tǒng)真空預(yù)壓法及直排真空預(yù)壓法。而在傳統(tǒng)預(yù)壓工藝上，結(jié)合相關(guān)項(xiàng)目的成功實(shí)踐，衍生出動(dòng)力排水固結(jié)法，即增加了強(qiáng)夯等工序。以下就加載預(yù)壓法、傳統(tǒng)真空預(yù)壓法、直排真空預(yù)壓法、真空加載聯(lián)合預(yù)壓法及動(dòng)力排水固結(jié)法等地基處理關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。

3.排水固結(jié)方法關(guān)鍵技術(shù)分析研究

3.1加載預(yù)壓法

本項(xiàng)目一部分地基處理區(qū)域采用加載預(yù)壓法，推填B類回填棄土至4.00m，之后陸上打設(shè)B型原生塑料排水板，間距1.0m，排水板長度約8～21m，穿透天然泥面下的淤泥層。根據(jù)場(chǎng)區(qū)內(nèi)鉆孔資料的計(jì)算，地基平均總沉降約為2.7m，堆載采用分級(jí)堆載，滿載預(yù)壓150天后卸除荷載，具體加載計(jì)劃及滿載結(jié)果分別見表1及表2。實(shí)際堆載完成后，總沉降為2.6～3.0m。因此，整體來看，理論計(jì)算的沉降量與實(shí)際的沉降量偏差在-5%～10%。

3.2傳統(tǒng)真空預(yù)壓法

根據(jù)陳偉偉在天津?yàn)I海新區(qū)軟基處理的經(jīng)驗(yàn)，傳統(tǒng)真空預(yù)壓存在多方面不足。第一、打設(shè)排水板后返淤現(xiàn)象嚴(yán)重，污染水平排水體中粗砂，對(duì)水平排水體產(chǎn)生堵塞，影響排水效果；第二、因返淤污染中粗砂，故需增加中粗砂數(shù)量，造成工程造價(jià)的提高；第三、吹填后地基承載力不能滿足機(jī)車的行使要求，運(yùn)砂只能通過手工運(yùn)輸，效率低下，影響工期又提高了工程造價(jià)。

3.3直排真空預(yù)壓法

本項(xiàng)目一部分地基處理區(qū)域采用直排真空預(yù)壓法，吹填疏浚料至6.0m后，鋪設(shè)0.7m厚粉細(xì)砂墊層并打設(shè)排水板，安裝直排式真空預(yù)壓水平排水系統(tǒng)，排水板采用B型原生排水板，間距1.0m，排水板長度約8～21m，穿透天然泥面下的淤泥層。根據(jù)馮會(huì)芳[4]的描述，大面積吹填區(qū)域加固后的承載力要求僅在50kPa的情況下，僅采用直排真空預(yù)壓法即可，若要求達(dá)到80kPa，需采用二次加固處理。

3.4真空加載聯(lián)合預(yù)壓法

在直排真空預(yù)壓區(qū)，真空度達(dá)到85kPa，10d后開始膜上堆載，堆載采用分級(jí)堆載，滿載預(yù)壓120天后卸除荷載。設(shè)計(jì)交工面地基承載力≥80kPa。

根據(jù)場(chǎng)區(qū)內(nèi)鉆孔資料的計(jì)算，地基平均總沉降約為3.0m。實(shí)際完成后，總沉降為3.0～3.6m，具體見表3。因此，整體來看，理論計(jì)算的沉降量與實(shí)際的沉降量偏差在0%～20%。

3.5動(dòng)力排水固結(jié)法

在加載預(yù)壓區(qū)，采用動(dòng)力排水固結(jié)法，即增加了強(qiáng)夯、滿夯及振動(dòng)碾壓。其中強(qiáng)夯能級(jí)為2500 kN·m，夯錘直徑2.40～2.80m，錘重15～25t，點(diǎn)夯2遍，點(diǎn)夯間距為5m×5m；點(diǎn)夯完成后安排一遍滿夯，滿夯能量為1000kJ，夯擊次數(shù)為2擊。夯錘直徑2.40～2.80m，要求夯印搭接，夯印搭接部分不應(yīng)小于錘徑的1/4；滿夯完成后，對(duì)交工面采用激振力為200～400kN的振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)碾壓 6遍，輪跡重疊寬度不小于1/3輪寬，輪跡布滿一個(gè)作業(yè)面為一遍。壓路機(jī)的碾壓行駛速度宜控制在4km/ h以內(nèi)，碾壓時(shí)應(yīng)達(dá)到無漏壓、無死角，確保碾壓均勻。其中允許偏差、檢驗(yàn)數(shù)量和方法見表4。

結(jié)果表明，采用動(dòng)力排水固結(jié)法，比單獨(dú)使用加載預(yù)壓法，會(huì)增加0.7～1.0m的沉降量，固結(jié)度由95%提高到99%以上。但根據(jù)張俊、楊志銀[3]的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)夯時(shí)通過豎向排水板把夯擊產(chǎn)生的強(qiáng)大動(dòng)向力向深層傳遞，使軟土產(chǎn)生很高的孔隙水壓力，在動(dòng)靜荷載聯(lián)合作用下，孔隙水壓力能在較短時(shí)間內(nèi)消散，有效應(yīng)力增加，土體強(qiáng)度提高。若采用常規(guī)的強(qiáng)夯法，會(huì)造成孔隙水壓力不能及時(shí)消散，起不到加固的目的。另外，在不破壞軟土宏觀結(jié)構(gòu)的夯擊能量下，強(qiáng)夯對(duì)孔隙水壓力的影響隨著堆載厚度的增加而減小，工程經(jīng)驗(yàn)表明，此臨界厚度約為2.0m。

4.結(jié)論

綜上所述，排水固結(jié)法各有各的特點(diǎn)，如地基處理周期、單位工程造價(jià)、地基固結(jié)度等，要根據(jù)具體項(xiàng)目地質(zhì)勘探報(bào)告及項(xiàng)目特點(diǎn)來選取最優(yōu)的工藝。

第一、從加固效果來看，真空加載聯(lián)合預(yù)壓法及動(dòng)力排水固結(jié)法較好；加載預(yù)壓法、傳統(tǒng)真空預(yù)壓法、直排真空預(yù)壓法較差；

第二、從工期來看，達(dá)到相同固結(jié)度情況下，真空加載聯(lián)合預(yù)壓法及動(dòng)力排水固結(jié)法所需綜合時(shí)間最短，效率較高；而加載預(yù)壓法、傳統(tǒng)真空預(yù)壓法、直排真空預(yù)壓法所需時(shí)間較長，效率較低；

第三、從單位工程造價(jià)來看，真空加載聯(lián)合預(yù)壓法及動(dòng)力排水固結(jié)法較高；加載預(yù)壓法、傳統(tǒng)真空預(yù)壓法、直排真空預(yù)壓法較低。

參考文獻(xiàn)：

[1]張季超，梁鐵錨，楊永康.動(dòng)力排水固結(jié)法處理軟土地基的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].施工技術(shù). 2012（12）： 42-45.

[2]陳偉偉.淺談直排式真空預(yù)壓技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2008（28）：249-250.

[3]張俊，楊志銀.動(dòng)力排水固結(jié)法加固軟基的若干問題[J].巖土力學(xué)與工程學(xué)報(bào).2004（7）：4573-4575.

[4]馮會(huì)芳.新近吹填淤泥形成超軟土地基的加固處理方法[J].港工技術(shù).2011（12）：59-60.