吹填造地對城市建設的影響分析

廈門市市政工程設計院有限公司，福建 廈門 361009

0 引言

吹填造地是目前我國進行城市建設的重要手段，對吹填造地研究分析內容主要有吹填土組成特性分析；吹填造地的地基處理方法研究；吹填造地沉降計算的研究等［1］［2］［3］，但并沒有綜合分析吹填造地形成的地基對城市基礎建設的影響。本文結合廈門馬鑾灣吹填造地對城市基礎建設的影響進行分析，并提出相應的應對措施。

1 吹填土的性質對城市建設的影響

廈門馬鑾灣吹填土組成有5 類，分別為吹填砂、吹填流泥、吹填淤泥、吹填淤泥混砂及吹填素土，由于吹填工藝使得各種土層分布厚薄差距很大，比如吹填淤泥的厚度最薄的只有0.2m，最厚的達5.3m，吹填砂最薄的厚度只有0.3m，最厚的7.7m。這些土層無論是在平面上的分布還是沿土層深度的分布很雜亂，土層分布規律性差，土層的判斷采用地質鉆孔的方式，但鉆孔之間是有一定距離的，因此要在一定范圍內劃分出一類土的準確性差；吹填土第二方面的性質就是不同區域形成的應力歷史各不相同，由于馬鑾灣吹填造地形成面積達422 萬m2，形成時間跨度大，吹填時間達3 年，3 年內有的地塊剛形成，有的地塊不僅吹填完成而且已完成了真空預壓，因此不同區域的地塊性質差別很大。

從表1 中列出吹填土地基對城市道路建設的影響分析，表1 中的工期是指地基處理要求工序最小控制時間。吹填砂強夯采用兩遍普夯擊一遍點夯，吹填砂孔隙水壓力消散快，因此兩遍普夯及點夯間不用時間間隔，而吹填素土兩遍普夯及點夯之間需要2～4 周左右孔隙水壓力消散時間，因此吹填砂強夯工期比吹填素土快。剛吹填淤泥含水量大，承載力低，道路打攪拌樁設備進場難度大成樁效果差，因此先進行真空預壓后提高吹填淤泥的承載力，再打攪拌樁，常規吹填造地的場地真空預壓時間為4 個月左右。如果道路施工前吹填造地已進行了真空預壓預處理，就可直接進行攪拌加固，因此經真空預壓處理過和未處理過造地地基，道路地基加固方案工期及造價均不相同。

表1 吹填土對道路建設的影響分析

2 吹填土對對地面沉降的影響

2.1 真空預壓不同加固深度對地面沉降影響

吹填流泥雖然物理力學性質是最差的，但是該土層在吹填造地表面，經水分蒸發沉積會轉變成吹填淤泥，在造地土層中存在的時間不長，因此對城市基礎建設地面沉降影響不大，吹填淤泥混砂物理力學性質比吹填淤泥的性質好，因此對地面沉降影響最大吹填淤泥，因此本文采用吹填淤泥層分析真空預壓不同加固深度對地面沉降的影響。

圖1 為計算的模型斷面，計算軟件采用Midas 有限元分析軟件。馬鑾灣吹填的初平高程為4.5m，規劃高程在5～7m，計算模型的規劃高程采用6m，高程4.5～6m 為填素土。計算地勘參數見表1，吹填淤泥及原狀淤泥本構采用修正劍橋模型，粉質粘土及殘積砂質粘土本構采用庫侖-莫爾模型，全風化花崗巖頂做為沉降計算的有效深度界限。計算地質鉆孔選取了原狀淤泥最深的鉆孔JXK21。地質鉆孔JXK21 土層分布如下：吹填淤泥H1 的厚度為2.1m，原狀淤泥厚度H2 為11.3m，粉質粘土厚度H3 為4.1m，殘積砂質粘土H4 厚度為8m，下為全風化花崗巖。計算模型選取了兩種未打穿原狀淤泥層和打穿原狀淤泥層，即塑料排水板打設深度為8m 和13.4m 兩種工況下的真空預壓。不同的加固深度對地面沉降的影響不同，馬鑾灣在吹填造地完成后就要開始大面積城市基礎開發建設，而且有些基礎建設在與吹填造地同時進行，塑料排水板長度從8m 增加到13.4m，真空預壓加固每平米增加造價15 元左右，但對馬鑾灣后期開發建設減少了地面沉降的安全隱患。

表2 計算模型土層參數表

圖1 地面沉降計算模型

2.2 吹填土層對原狀土層沉降影響

馬鑾灣原狀土層主要有三種：原狀淤泥、粉質粘土及殘積砂質粘土。原狀淤泥層較薄在2m 左右，而且原地面頂層即為原狀淤泥，排水路徑短固結時間快，因而原狀淤泥對吹填造地后的地面沉降影響較小。

表2 中殘積砂質粘性土性質比粉質粘土好，該土層沉降引起地面沉降量比粉質粘土小，因而在馬鑾灣地區粉質粘土層沉降量對吹填造地地面沉降影響大。選取了粉質粘土最深的鉆孔JXK129 進行沉降分析，鉆孔JXK129 土層分布如下：吹填淤泥H1 的厚度為3.3m，原狀淤泥厚度H2 為0.3m，計算粉質粘土厚度H3 為20m，粉質粘土層下就是強風化花崗巖。計算時假設了一種工況粉質粘土厚度為10m 與粉質粘土厚度20m 進行對比分析，表3 列出了不同粉質粘土厚度對地面沉降的影響。在城市基礎設施建設時，應對吹填土形成時間進行調查，才可提出安全經濟合理的城市基礎設施建設方案。由于理論計算誤差較大，在造地期設置長期沉降監測點，可提高最終沉降預測的準確性，同時也可及時發現地面沉降對城市基礎設施的危害，并及時采取有效措施消除安全隱患。

表3 不同粉質粘土厚度地面沉降統計表

3 結論

（1）吹填土地基形成的造地，存在引起地面沉降不安全隱患，進行城市基礎開發建設時應調查造地形成的應力歷史，考慮吹填土層對原地面沉降影響的大小，采取必要的安全措施。

（2）馬鑾灣吹填造地區應由政府部門統一設置監測點，進行沉降及孔隙水壓力等內容的監測，為城市建設提供可應用的有效數據，并可及時發現不安全隱患采取措施。