圍海造陸地基處理排水固結關鍵技術分析研究

陸達仁

摘 要：針對圍海造陸工程中地基處理的排水固結技術，對加固效果、工期及單位工程造價等進行對比分析，提出適用于不同區域、技術合理、工期合適的推薦方案，為華南乃至全國沿海地區類似的圍海造陸工程提供參考經驗。

關鍵詞：圍海造陸 地基處理 排水固結 加固效果 工期 單位工程造價

隨著中國經濟快速持續增長，城鎮用地十分緊張，為緩解用地緊張和招商引資發展用地不足的矛盾，我國沿海部分地區正通過圍海造陸的方式，滿足工業用地需求。

本文針對目前圍海造陸中地基處理常用的排水固結技術，通過對不同技術的加固效果、施工難度、投資及工期等進行對比分析，歸納提出適用于不同區域、技術合理、工期合適的推薦方案，為華南乃至全國沿海地區類似的圍海造陸工程提供參考經驗。

1.項目概況

本項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，臨時圍堤約400m，新建圍堤總長約9000m。

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

2.排水固結方法簡介

根據排水基理，排水固結法主要分為排水系統及加壓系統，如圖1。

對于沿海區域灘涂的地基處理，一般會采用加載預壓法、真空預壓法及真空加載聯合預壓法，其中真空預壓法分為傳統真空預壓法及直排真空預壓法。而在傳統預壓工藝上，結合相關項目的成功實踐，衍生出動力排水固結法，即增加了強夯等工序。以下就加載預壓法、傳統真空預壓法、直排真空預壓法、真空加載聯合預壓法及動力排水固結法等地基處理關鍵技術進行分析。

3.排水固結方法關鍵技術分析研究

3.1加載預壓法

本項目一部分地基處理區域采用加載預壓法，推填B類回填棄土至4.00m，之后陸上打設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。根據場區內鉆孔資料的計算，地基平均總沉降約為2.7m，堆載采用分級堆載，滿載預壓150天后卸除荷載，具體加載計劃及滿載結果分別見表1及表2。實際堆載完成后，總沉降為2.6～3.0m。因此，整體來看，理論計算的沉降量與實際的沉降量偏差在-5%～10%。

3.2傳統真空預壓法

根據陳偉偉在天津濱海新區軟基處理的經驗，傳統真空預壓存在多方面不足。第一、打設排水板后返淤現象嚴重，污染水平排水體中粗砂，對水平排水體產生堵塞，影響排水效果；第二、因返淤污染中粗砂，故需增加中粗砂數量，造成工程造價的提高；第三、吹填后地基承載力不能滿足機車的行使要求，運砂只能通過手工運輸，效率低下，影響工期又提高了工程造價。

3.3直排真空預壓法

本項目一部分地基處理區域采用直排真空預壓法，吹填疏浚料至6.0m后，鋪設0.7m厚粉細砂墊層并打設排水板，安裝直排式真空預壓水平排水系統，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。根據馮會芳[4]的描述，大面積吹填區域加固后的承載力要求僅在50kPa的情況下，僅采用直排真空預壓法即可，若要求達到80kPa，需采用二次加固處理。

3.4真空加載聯合預壓法

在直排真空預壓區，真空度達到85kPa，10d后開始膜上堆載，堆載采用分級堆載，滿載預壓120天后卸除荷載。設計交工面地基承載力≥80kPa。

根據場區內鉆孔資料的計算，地基平均總沉降約為3.0m。實際完成后，總沉降為3.0～3.6m，具體見表3。因此，整體來看，理論計算的沉降量與實際的沉降量偏差在0%～20%。

3.5動力排水固結法

在加載預壓區，采用動力排水固結法，即增加了強夯、滿夯及振動碾壓。其中強夯能級為2500 kN·m，夯錘直徑2.40～2.80m，錘重15～25t，點夯2遍，點夯間距為5m×5m；點夯完成后安排一遍滿夯，滿夯能量為1000kJ，夯擊次數為2擊。夯錘直徑2.40～2.80m，要求夯印搭接，夯印搭接部分不應小于錘徑的1/4；滿夯完成后，對交工面采用激振力為200～400kN的振動壓路機振動碾壓 6遍，輪跡重疊寬度不小于1/3輪寬，輪跡布滿一個作業面為一遍。壓路機的碾壓行駛速度宜控制在4km/ h以內，碾壓時應達到無漏壓、無死角，確保碾壓均勻。其中允許偏差、檢驗數量和方法見表4。

結果表明，采用動力排水固結法，比單獨使用加載預壓法，會增加0.7～1.0m的沉降量，固結度由95%提高到99%以上。但根據張俊、楊志銀[3]的項目經驗，強夯時通過豎向排水板把夯擊產生的強大動向力向深層傳遞，使軟土產生很高的孔隙水壓力，在動靜荷載聯合作用下，孔隙水壓力能在較短時間內消散，有效應力增加，土體強度提高。若采用常規的強夯法，會造成孔隙水壓力不能及時消散，起不到加固的目的。另外，在不破壞軟土宏觀結構的夯擊能量下，強夯對孔隙水壓力的影響隨著堆載厚度的增加而減小，工程經驗表明，此臨界厚度約為2.0m。

4.結論

綜上所述，排水固結法各有各的特點，如地基處理周期、單位工程造價、地基固結度等，要根據具體項目地質勘探報告及項目特點來選取最優的工藝。

第一、從加固效果來看，真空加載聯合預壓法及動力排水固結法較好；加載預壓法、傳統真空預壓法、直排真空預壓法較差；

第二、從工期來看，達到相同固結度情況下，真空加載聯合預壓法及動力排水固結法所需綜合時間最短，效率較高；而加載預壓法、傳統真空預壓法、直排真空預壓法所需時間較長，效率較低；

第三、從單位工程造價來看，真空加載聯合預壓法及動力排水固結法較高；加載預壓法、傳統真空預壓法、直排真空預壓法較低。

參考文獻：

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

[2]陳偉偉.淺談直排式真空預壓技術[J].科技創新導報.2008（28）：249-250.

[3]張俊，楊志銀.動力排水固結法加固軟基的若干問題[J].巖土力學與工程學報.2004（7）：4573-4575.

[4]馮會芳.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.2011（12）：59-60.