濱海人工吹填區地基處理方法探討

馮安民

（錦州玉帛鐵道勘察設計服務有限公司，遼寧 錦州 121017）

1.工程概況

該項目地位于盤錦市遼濱經濟開發區，場地所處地貌單元屬遼東灣沿海區，后經吹填形成的場地，地形較平坦。根據鉆探揭示，場地勘察深度范圍內的地層結構由第四系全新統人工填筑層（Q4ml）、第四系全新統海陸交互相沉積地層（Q4mc）組成。地層多為飽和松散的粉細砂、淤泥質粉質黏土、軟塑～流塑的黏土等，壓縮性高，承載力低，工程性質較差。按其時代、成因及工程地質性質，劃分為如下工程地質層：

1.1 第四系全新統人工堆積層（Q4ml)

①1素填土（吹填土）：灰褐色，主要由粉砂、細砂、淤泥質土吹填形成，結構松散，均勻性差。據調查，素填土（吹填土）沉積年限約4~5 年。層厚1.6~11.8m，層底高程-7.71~2.65m。

①2素填土：碎石由花崗巖破碎形成，可見最大塊徑120mm，碎石間隙內充填黏性土及砂土。結構松散。層厚0.6~3.2m，層底高程0.87~3.61m。

1.2 第四系全新統海陸交互相沉積地層（Q4mc)

②淤泥質粉質黏土：黑灰色，流塑，稍有光澤，無搖振反應，干強度中等，韌性中等，含粉土及粉砂薄夾層，且局部夾層較多，近互層。層厚：0.6~5.3m，層底高程：-6.44~0.25m。

③粉質黏土：灰褐色，灰黑色，含較多有機質及貝殼碎片，有腥臭味，刀切面無光澤，干強度低，韌性低，無搖振反應，呈軟塑狀態，含粉土及粉砂薄夾層，且局部夾層較多，近互層。為新進沉積土。層厚：0.3~19.7m，層底高程：-21.38~-2.66m。

④粉砂：灰褐色，石英、長石質，顆粒較均勻，磨圓度較好，充填較多黏性土、有機質及貝殼碎片，多與黏性土互層分布。該層為新進沉積土，飽和，松散－稍密狀態。該層分布不連續，層厚：0.3~7.8 m，層底高程：-16.45~-3.68m。

⑤粉砂：灰褐色，石英、長石質，顆粒較均勻，磨圓度較好，充填較多黏性土、有機質及貝殼碎片，多與黏性土互層分布。該層為新進沉積土，飽和，稍密狀態。該層分布不連續，層厚：0.5~7.8 m，層底高程：-17.14~-11.56 m。

⑥粉砂：灰褐色，石英、長石質，顆粒較均勻，磨圓度較好，充填少量黏性土，飽和，中密。該層分布連續，層厚：0.4~5.7m，層底高程：-27.25~-14.67m。

⑦細砂：灰褐色，石英、長石質，顆粒較均勻，磨圓度較好，充填少量黏性土，飽和，密實。該層分布連續，層厚：0.5~12.7m，層底高程：-29.02~-18.80m。

⑧粉質黏土：灰褐色，軟可塑～硬可塑，稍有光澤，無搖振反應，干強度中等，韌性中等。該層分布不連續，層厚：0.2~4.3 m，層底高程：-32.16~-21.88m。

⑨細砂：灰褐色，石英、長石質，顆粒較均勻，磨圓度較好，充填少量黏性土，飽和，密實。本次鉆探未鉆穿該層，最大揭露層厚52.8m。

上述②淤泥質粉質黏土、③粉質黏土層以海相沉積為主，其它地層以海陸交互相為主。

場地內地下水位較高，且與海水連通，水力聯系密切，主要以海水滲透為主，其水位主要受海水潮汐控制。地下水對混凝土結構具有中腐蝕性；對鋼筋混凝土結構中的鋼筋在干濕交替時有中腐蝕性；在長期浸水作用時有微腐蝕性。場地抗震設防烈度為7 度，設計基本地震加速度值為0.15g，設計地震分組為第二組。建筑場地類別為Ⅲ類，設計特征周期為0.55s。

2.地基處理方案

2.1 場區處理分類

場區待處理區域按功能主要分為三類：第一類場地包括室外地坪、綠化帶等不均勻沉降要求不嚴格及不需要消除液化沉陷的場地；第二類場地包括廠區道路、停車場、管溝帶、室內地坪等需適當控制沉降及部分消除液化沉陷的場地；第三類場地為荷載較大且沉降要求受控的鋁粉倉庫、炭塊倉庫、室內中小型動力設備等室內地坪場地。

2.2 場地地基處理原則

Ⅰ類場地：地基處理后，改善地表以下2m 地基土的不均勻性，地基承載力特征值均不小于70kPa。

Ⅱ類場地：地基處理后，部分消除吹填土的液化沉陷，液化等級由現在的嚴重提高至中等。改善地表以下4m 以內的吹填土地基土的不均勻性，有效加固深度內的吹填土地基承載力特征值均不小于100kPa，變形模量不小于6MPa。建立淤泥質粉質黏土豎向排水通道，加快排水固結進程，適當減小工后沉降。

Ⅲ類場地：地基處理后，全部消除吹填土的液化沉陷，液化等級由現在的嚴重提高至輕微，可靠提高吹填土及地基土的均勻性。吹填土地基承載力特征值均不小于130kPa，變形模量不小于8MPa。建立淤泥質粉質黏土及粉質黏土豎向排水通道，加快排水固結進程，提高復合地基壓縮模量，滿足工后沉降要求。

3.樁基設計參數的確定

振沖碎石樁樁間距：根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）7.2.2 條第4 款1）規定，樁間距應通過現場試驗確定，并應符合下面規定：因處理深度較大，選用75KW 振沖器，布樁間距可采用1.5m~3.0m。考慮到場地處理深度地基土為素填土（吹填土）、淤泥質粉質黏土壓縮模量小，地基處理后壓縮模量提高較大，應采用較大的置換率才能滿足設計院關于沉降的要求。因處理范圍大，為節省工程造價，為優化地基處理設計提供依據，采用較低置換率（較大的樁間距），本次振沖碎石樁的樁間距取1.6m、1.8m、2.0m。

沉管砂石樁樁間距：根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）7.2.2 條第4 款2）規定，沉管砂石樁樁間距不宜大于砂石樁直徑的4.5 倍（4.5×0.4=1.8m)，對松散的地基土，應根據擠密后要求達到的孔隙比確定。根據場地填土原位測試成果判定，結合以往吹填土區域地基處理工程經驗，當要求沉管砂石樁振密消除或部分消除地基土液化時，應采用較小的樁間距，保證處理效果。故確定沉管砂石樁的樁間距取1.2m、1.3m、1.4m。

4.施工情況

4.1 施工設備投入

本次地基處理施工共計組織施工設備4 臺，包括強夯設備1 臺，沉管砂石樁設備2 臺，振沖碎石樁設備1 臺，現場施工采用自發電。檢測設備包括載荷試驗設備、土基回彈模量設備、標貫（重型動力觸探）試驗采用機械提升自動落錘標貫（重型動力觸探）設備及檢測試驗成孔鉆探設備。

4.2 強夯施工情況

根據地基處理方案，本次強夯施工，夯擊能為1000kNm、1500kNm、2000kNm、2500kNm、3000kN，共計5 種。夯錘重量采用13t、22t，夯錘采用圓形，直徑2.4m。現場施工按強夯試驗方案技術要求完成。強夯施工區塊平面布置圖，如下：

根據強夯施工現場沉降測量統計，夯擊能1000kNm 的平均夯沉量為0.75m；夯擊能1500kNm 的平均夯沉量為0.65m；夯擊能2000kNm 的平均夯沉量為0.85m；夯擊能2500kNm 的平均夯沉量為1.07m；夯擊能3000kNm 的平均夯沉量為1.00m。

根據夯沉量統計sy7 區夯沉量較大，根據施工記錄，sy7 區施工時周圍地面發生隆起，經現場實測平均隆起高度400mm，統計夯沉量時第二遍點夯夯沉量較大，經分析sy7 區第二遍點夯前降雨，受降雨影響，回填區受雨水浸泡，吹填層含水量增加，造成第二遍點夯夯沉量較大。

4.3 沉管砂石樁施工情況

根據地基處理試驗方案，本次沉管砂石樁施工，沉管砂石樁的樁間距1.2m，1.3m，1.4m。樁徑為400mm，樁長為8.8m，11.0m，13.8m。現場施工按沉管砂石樁試驗方案技術要求完成。沉管砂石樁施工區塊平面布置圖，如下：

受回填區材料及強夯影響，沉管砂石樁施工時先將表層回填山皮石清除1 米，然后正常施工，終孔投料、砂石料振密、樁套管拔出等施工工序嚴格按照沉管砂石樁試驗參數，控制施工。正式施工前，在試樁時，樁管提升過程中，樁尖自動打開受到地層裹包影響，導致樁管內的砂石流入孔內受阻，經現場解決，施工時在樁尖上部安裝圓形套筒。有效解決投料問題。沉管砂石樁施工結束后統一采用振動碾碾壓2 遍處理。

4.4 振沖碎石樁施工情況

根據地基處理試驗方案，本次振沖碎石樁施工，沉管砂石樁的樁間距1.6m，1.8m，2.0m。樁徑為800mm，樁長為17.3m，23.0m。現場施工按振沖碎石樁試驗方案技術要求完成。施工情況如下：

實際施工時經過試樁，并參照地質勘察鉆孔資料，設備的功效及我公司以往類似工程經驗，最終施工樁長為23.0m。本次振沖器采用75kW 振沖器，施工過程中成孔水壓按200-600kPa 控制，造孔速度平均1m/min。振沖器密實電流按75A-80A 控制。

5.地基處理結論

5.1 強夯地基處理

綜合考慮造價、工期、施工工藝適用情況，強夯夯擊能在1000kNm~1500kNm 范圍時，地表以下2m 地基土可得到改善，強夯處理后地基承載力特征值可滿足70Kpa 設計要求。可用于室外地坪、綠化帶等不均勻沉降要求不嚴格及不需要消除液化沉陷的場地。

強夯夯擊能在2000kNm~3000kNm 范圍時，地表以下4m地基土可得到改善，強夯處理后地基承載力特征值≥100Kpa，變形模量≥6MPa，土基回彈模量35.2~47.2MPa，平均值41.9MPa，可用于廠區道路、停車場、管溝帶、室內地坪等需適當控制沉降及部分消除液化沉陷的場地。局部根據設計具體要求，可選擇性使用沉管砂石樁。

5.2 沉管砂石樁地基處理

沉管砂石樁施工樁徑400mm，樁間距1.2m、1.3m、1.4m。樁長8.8m、11.0m、13.8m。綜合考慮造價、工期、施工工藝適用情況，建議采用樁徑400mm，樁間距1.3m、1.4m。樁身材料的用量約為理論樁體的1.35。根據施工情況，沉管砂石樁施工前先鋪填一層山皮石作為施工作業面，回填厚度不小于1000mm。待沉管砂石樁施工完成后，在進行表層碾壓或夯實處理。

在廠區道路、停車場、管溝帶、室內地坪等需適當控制沉降及部分消除液化沉陷的場地適當選取沉管砂石樁+強夯的地基處理方案。

5.3 振沖碎石樁地基處理

振沖碎石樁施工樁徑800mm，樁間距1.6m、1.8m、2.0m。樁長17.3m、23.0m。綜合考慮造價、工期、施工工藝適用情況，采用樁徑800mm，樁間距1.8m、2.0m。樁身材料的用量約為理論樁體的1.34。

在荷載較大且沉降要求受控的鋁粉倉庫、炭塊倉庫、室內中小型動力設備等室內地坪場地采用振沖碎石樁+強夯的地基處理方案。