港口項目排水固結法地基處理技術質量管理研究

楊偉強 湛江港（集團）股份有限公司

1.前言

港口項目一般前方建設碼頭，后方配套建設大面積道路、堆場及倉庫，所配套道路、堆場及倉庫具有堆載面積大、荷載變化頻繁、荷載較重的特點，尤其許多港口項目建設在淤泥、淤泥質土等軟土地基上且軟弱土層較厚，因此場地一般先采用排水固結法進行地基處理，以提高地基承載力、改善地基變形性能、減少使用期地基沉降及不均勻沉降。

2.排水固結法原理及主要方法

排水固結法基本原理是軟土地基在附加荷載作用下，土壤中孔隙水逐漸被擠壓排出，孔隙比會逐漸減小而使地基產生固結變形。在變形的同時，超靜孔隙水壓力會逐漸消散，土的有效應力增加，地基的強度逐步增大。

港口項目排水固結法目前主要采用堆載預壓法、真空預壓法（如所需預壓荷載較大，部分項目也會采用真空聯合堆載排水固結法），其排水通道設置基本采用施打塑料排水板，為減少由于次固結而產生的沉降，排水固結法多采用超載預壓。以下就堆載預壓法及真空預壓法這兩種排水固結法進行研究和探討。

3.排水固結法施工主要質量問題

經對采用堆載預壓法或真空預壓法進行陸域地基處理的港口項目進行調查了解，排水固結法地基處理施工可能出現主要質量問題有以下方面：

第一、在土層復雜地質條件下，施工圖設計階段勘察布點過疏，且各分區試插點位較少，未充分揭示軟土層分布情況，造成部分區域排水板底仍有較厚軟土層，地基處理不到位。

第二、在軟弱土基上進行回填及砂墊層施工，施工工藝不當，未控制上載速度，造成局部區域隆起或突然下沉。許多港口項目利用港池及航道疏浚土進行后方陸域吹填，如吹填土中含軟土，而在回填及砂墊層施工時未控制施工荷載，極易出現該問題。由于對表層軟弱土基的擾動，經擾動的軟土對沉降的發展過程，特別是后期沉降速率的收斂會有很大影響；另由于拱淤情況，地基處理后在路場基層施工時將形成彈簧土，需重新進行基底換填，影響工程進度，增加工程投資。

第三、地基處理后固結度未達到設計要求，導致使用過程中產生較大沉降，特別在土質分布不均勻地質條件下，將產生較大不均勻沉降，造成以下影響：

首先，路場整體沉降嚴重，與樁基建筑物及項目周邊產生較大高差，銜接部位經常維修。項目周邊主要是需保持路場與港外道路順接，以滿足車輛及機械通行要求；樁基建筑物外圍主要是進出管線損壞。

其次，項目路場不均勻沉降嚴重，影響生產作業及安全。由于路場不均勻沉降嚴重，將導致部分箱位出于安全生產考慮，只能降低堆箱層數；由于跑道梁不均勻沉降，場地吊無法正常生產作業，需經常進行調整；由于地基不均勻沉降，許多地下管線變形拉裂，特別給水管線漏水頻繁，經常維修。

4.排水固結法質量管理要點及措施

排水固結法地基處理施工，在符合設計文件及相關規范要求的同時，建議從以下方面加強把控：

4.1 根據現場地質條件確定回填及砂墊層施工方案

排水固結法地基處理的填筑過程，應特別重視前期填土的填筑工藝。對于軟土地基，應避免使用大型的機械設備，一次性加載不宜過大，前期宜采用小型設備進行多層法施工，避免對表面軟土的擾動。

4.2 根據地質情況確定插板深度

4.2.1 根據地質分布情況布設勘探點

港口工程在施工圖設計階段，道路、堆場區域設計單位基本根據水運工程巖土勘察規范（JTS 133-2013）表5.4.3-1（港口工程施工圖設計階段勘察線、勘探點布置表）要求布置勘察線、勘探點，如為巖土分布高度變化較大地質條件，應按該表注①要求“相鄰勘探點間巖土層急劇變化而不能滿足設計、施工要求時，應增補勘探點”，對勘探點進行加密。

4.2.2 施工前根據地質條件做好排水板試插

各分區在插板施工時，應先進行插板深度的試插探摸。地質條件較復雜時，建議在每個10m×10m間距的試插區域的四個角和中心位置進行探摸以確定合適的插板深度。在確定好該探摸區域的插板深度后做好施工編號和記錄，并在現場做好標識，試插完成后將試插記錄報相關單位確定插板深度。

4.3 控制好荷載、預壓時間及排水通道三個影響地基處理效果主要因素

4.3.1 荷載控制

4.3.1.1 嚴格控制加載速率

嚴格控制加載速率，保證各級荷載下地基的穩定性，避免部分堆載過高而引起的地基局部破壞。關于加載期沉降速率限值問題，并不是代表土體不發生滑動，就可以放寬沉降速率限值，繼續加荷。當加載速率過快，測得沉降量較大時，即使土體未呈現滑動狀態，但實際已被擾動，特別對于高靈敏土，更一定程度上破壞了土的性狀，延長固結時間，影響排水固結效果。因此預壓過程應分級加荷，等到前期荷載作用下地基強度增加到足以承受下一級荷載時，方可施加下一級荷載，直至設計荷載。

4.3.1.2 確保預壓荷載滿足設計要求

為保證地基處理效果達到設計預期，需保證上部附加荷載滿足設計要求。

（1）采用堆載預壓時，堆載高度不屬于隱蔽工程，不易發生偷工減料情況，施工質量較容易得到管控。

（2）采用真空預壓時，為保證附加荷載滿足設計要求，關鍵在于保證真空度，真空度監測需通過真空表觀測來實現，較不直觀，對現場管理要求較高，需從以下幾方面進行把控：

①保證真空膜的密封質量。特別要注意砂墊層面雜物清理、排水板頭埋設及插板時形成的孔洞回填密實，避免真空膜刺破或拉破。

②定時測讀并記錄真空度變化情況，發現真空度異常及時采取處理措施。測讀時如發現膜下真空度下降時，多為真空膜密封有問題，應檢查、發現并修補好漏洞；若泵上真空度明顯下降，則應對真空泵及水箱進行檢修關停真空泵。檢修時，須立即關閉止回閥，防止水箱中存水被抽干而造成真空泄漏，影響真空預壓效果。

③定期對真空表檢查，更換異常真空表。

4.3.2 控制預壓時間

一是嚴格按設計要求有效預壓時間及沉降速率控制指標確定卸載時間，避免提前卸載。

二是在預壓過程中，如出現停電、真空泵損壞、真空膜破損等原因引起真空度不滿足設計要求情況，應相應延長預壓時間。

4.3.3 保證排水通道施工質量

4.3.3.1 根據地質情況選擇排水板及廠家

目前對于新吹填的淤泥和流泥等超軟土地基,一般認為采用防淤堵的整體式塑料排水板比采用普通塑料排水板加固效果更加理想;而對于新吹填的黏土和粉質黏土等土性較好的軟土地基,現場試驗對比結果表明,采用整體式塑料排水板和普通塑料排水板加固效果相近。另考慮到排水板生產到施工完成周期較長，為保證排水通道暢通，排水板盡量選擇原生板。

確定排水板型及材料后，廠家選擇宜進行考察比選，并抽樣送檢。目的一方面根據工程進度了解廠家供貨能力是否符合要求，另一方面由于不同廠家采用濾膜不同，濾膜滲透系數可能差別較大，將對排水效果產生較大影響。

4.3.3.2 保證排水板施工符合設計及規范要求

（1）施工前測放出每根塑料排水板打設板位。為避免漏打和偏位，各分區施工前應在已放樣確定的各塊范圍內，用GPS放出控制點，再用測繩測按設計間距放出每根塑料排水板打設板位，最后用排水板芯插入砂墊層作標記。

（2）宜采用可測深排水板。在港口項目中，排水板施工工程量一般較大，施工單位多數安排多臺插板機日夜施工，施工單位及監理單位管理人員較難時時監控到位，為保證排水板施插深度，宜采用可測深排水板，在各分塊排水板施工后，采用排水板深度探測儀按一定比例進行抽檢，核對塑料排水板施工原始記錄表所記錄排水板施插深度是否無誤。

5.結語

關于排水固結法地基處理技術，國內已經形成了一套較為完善的軟土地基處理體系。在施工過程中，技術人員必須嚴格按設計文件、相關規范及工藝流程要求開展施工，保證地基處理質量，減少使用過程中對生產、安全影響，降低維修費用。