海積平原地區深厚軟土地基處理施工關鍵技術研究

文／呂尚貴、相旭成 中國水利水電第四工程局有限公司 青海西寧 810000

引言：

海積平原地區是指位于沿海地帶的平坦低洼區域，通常由沉積物質堆積形成。這些地區的地基主要由軟土組成，其特點是含水量高、強度低、可壓縮性強，容易引發沉降和液化等地質災害。近年來，隨著工程建設規模的不斷擴大和城市化進程的加快，海積平原地區的深厚軟土地基處理成為一個極具挑戰性的課題。在工程建設中，深厚軟土地基的處理直接關系到工程的安全性、可靠性和經濟性。如果不采取適當的處理措施，可能導致工程沉降、變形、破壞等問題，嚴重影響工程的使用壽命和運行效果[1-2]。

因此，研究海積平原地區深厚軟土地基處理施工的關鍵技術具有重要的理論和實際意義。所以本文旨在探討海積平原地區深厚軟土地基處理施工的關鍵技術，以促進工程建設在這些地區的順利進行。

1.海積平原深厚軟土特性分析

海積平原地區深厚軟土的形成與地質歷史、水動力和沉積過程密切相關。這些地區通常位于河口、灣泊、海岸線等地，受到水體搬運沉積和潮汐作用的影響。因此，海積平原地區的深厚軟土往往是多年來由水體搬運的沉積物堆積而成。而較高的含水率和較低的抗剪強度，使其易發生沉降和變形，從而可能對建筑物、基礎設施和交通運輸系統的穩定性造成威脅[3-4]。此外，軟土地基還可能因為水分含量的變化而引發土壤滑動，尤其是在雨季和臺風等極端天氣條件下。

總之，海積平原地區深厚軟土具有復雜的地質特征和工程性質，這使得其地基處理成為工程建設中的一個關鍵問題。

2.地基預處理方法與加固措施

2.1 預處理方法

2.1.1 排水

在處理海積平原地區深厚軟土地基時，首要任務是降低土體的含水量。通過排水的方法可以有效地降低軟土的含水量，從而提高土體的強度和穩定性。常見的排水措施包括設置排水管道、挖掘排水渠等，以引導地下水流向外部，降低地基的含水量[5]。

2.1.2 土壤固化與改良

固化與改良是提高深厚軟土地基強度的重要方法之一。常見方法主要包括土壤振實、混凝土攪拌樁以及土釘墻。土壤振實是通過機械振動作用于土體中，可以提高土體的密實度和強度。而混凝土攪拌樁是將混凝土與軟土混合，形成樁體，以提高土體的強度和穩定性。土釘墻則可以通過設置鋼筋土釘，將軟土固定在墻體后面的鋼筋網上，增加土體的抗剪強度。

2.1.3 加固材料選擇

選擇合適的加固材料對于加固效果至關重要。土工合成材料可以用來加固土體，提高其抗變形能力。而地膜可以在土體表面鋪設，起到分散荷載、減少水分滲透的作用，從而減輕地基的沉降。

2.2 加固措施

2.2.1 增加地基承載力

在海積平原地區深厚軟土地基處理中，增加地基承載力是確保工程安全穩定的關鍵。常見的增加地基承載力的加固方法包括地基加固樁、灌漿加固等。地基加固樁是將鋼筋混凝土樁或鋼樁打入土中，通過樁的承載力來分擔荷載，從而增加地基的承載能力。灌漿加固則是通過向土體中注入固化材料，提高土體的密實度和強度。

2.2.2 控制沉陷

深厚軟土地基容易發生沉陷，因此需要采取控制沉陷的方法。常見的方法是在地基上設置預應力錨桿或支撐樁，以提供額外的支撐和穩定。此外，還可以采用填充加固方法，在地基表面鋪設一定厚度的填料，以減少地基的沉陷。

2.2.3 抗液化

在地震等外部荷載作用下，海積平原地區的深厚軟土地基容易發生液化現象，導致地基失穩。為了提高土體的抗液化能力，可以采用加固土體、加密土體等方法。其中，使用土工合成材料或細粒土進行加固，可以增加土體的抗液化性能，減少液化現象的發生。

3.地基監測與評估

3.1 地基沉降監測

在海積平原地區深厚軟土地基處理施工過程中，地基沉降是一個重要的監測內容。通過地基沉降監測可以實時了解土體的變形情況，判斷施工措施的效果以及是否存在沉降過大的風險。常用的地基沉降監測方法包括精密水準測量、全球導航衛星系統測量等，這些監測手段有利于及時發現問題并采取相應的措施。

3.2 環境影響評估

深厚軟土地基處理施工可能對周邊環境產生一定的影響，包括地下水位變化、土壤侵蝕等。在施工前需要進行環境影響評估，分析施工可能引起的環境問題，并制定合適的環境保護措施。通過環境影響評估，可以減少施工過程中對環境的不利影響，確保工程建設與環境保護的協調發展。

3.3 施工過程監控

深厚軟土地基處理施工過程需要實時監控，以確保施工質量和安全。施工過程監控可以通過現場觀測、傳感器數據采集等方式進行，監測施工過程中的各項參數和指標。通過監控數據，可以及時調整施工方案，防止潛在問題的發生，確保施工的順利進行。

4.項目背景與地質情況

4.1 背景

本項目位于臺州溫嶺市大溪鎮，起點位于甬臺溫高速大溪互通北側。項目考慮了太湖水庫下游預留大溪樞紐十字樞紐，規劃了匝道和未來與杭紹臺高速公路的銜接。線路經過冠嶼山公園北側，與正在實施的104 國道共線，進入流慶寺隧道，并跨越甬臺溫鐵路、臺州市域鐵路S1線。其中，還有396 米的下穿甬臺溫高鐵的段落。

路線全長32.871 千米，涉及溫嶺大溪、澤國、城北、新河、濱海五個鄉鎮和街道。主要交叉公路包括甬臺溫高速公路、104 國道、迎賓大道、路澤太一級公路、機新路、石松一級公路、沿海高速等，與杭紹臺鐵路、甬臺溫高鐵、臺州市域鐵路S1 線等鐵路也有交叉。工程量分為1 個合同段，涵蓋路基、橋梁、涵洞等土建工程。項目地理位置復雜，工程難度較大，需要科學地設計和精細地施工。

4.2 地質情況

如圖1 所示，該項目位于海積平原的場地呈現多層次的地質特征，上部為粉質黏土硬殼層，中部為海積、沖海積的黏性土和粉砂，下部為沖湖積黏性土和海積黏性土，其中地質性質從較堅硬到較差逐漸變化。場地周圍河流眾多，床流泥流塑，建議在淺部采用摩擦樁作為樁基礎，以適應復雜的地質和水動力環境。

圖1 海積平原

綜合考慮各層地質特點，工程設計需充分考慮不同地層對建筑穩定性的影響，確保安全可靠地建設。

5.項目不良地質情況分析

5.1 不良工程地質問題分析

5.1.1 地面沉降情況與危險性評估

本項目累計地面沉降量在200至500毫米的范圍內，呈現一定程度的下沉趨勢。盡管地面沉降量較大，但從地質災害危險性評估來看，危險性被評估為小，但不可忽視。

5.1.2 地面沉降速率與回升

根據預測，未來的地面沉降速率預計將保持在每年小于5 毫米的范圍內。此外，部分區域已經出現地面回升現象，這可能是由于地下水位變化等因素引起的。這種地面回升有望在一定程度上緩解合同段地面沉降的影響，為工程的穩定性提供積極因素。

5.1.3 不均勻沉降和地基情況

項目所處場地的地貌類型為海相淤積平原，地質類型為淤泥、淤泥質軟土，厚度范圍大致在5 至35 米之間，平均約為20 米。這種地質條件在一定程度上解釋了地面沉降的現象。所以工程設計選用高架橋，并設定基礎為樁基礎，這有助于分散荷載并提供更好的穩定性。然而，需要注意的是存在"橋頭跳"現象的風險，這可能需要針對性的工程措施來減輕其影響。

5.1.4 場地地質特點

場地地質特點表明，并未發現大面積的地表沉降、塌陷等現象，這有助于降低工程風險。此外，沒有發現斷裂、巖溶土洞、沙土液化、滑坡等不良地質作用，從而進一步減少了可能對工程造成不利影響的因素。另外，也沒有發現對工程不利的地下埋藏物，如暗灘、暗塘、墓穴、防空洞、孤石等，進一步提升了工程的可靠性。

5.2 特殊性巖土分析

5.2.1 填土特點

該填土分布于居民區和道路周邊，由碎塊石、混凝土塊等組成，硬雜質粒徑在100～300 毫米之間，土質的均勻性較差，厚度范圍為0.3～6.00 米。這種填土的不均勻性和硬質雜質可能在樁基成孔過程中造成漏漿、上部碎石塌落等問題，從而對成樁質量產生影響。另外，在橋臺基坑方面，由于填土的特性，可能會導致基坑坍塌、水量過多以及圍護難等挑戰。

5.2.2 海相軟土

場地內的軟土是灰色的全新世濱海相、沖積相沉積的淤泥質土。這種軟土具有一系列特點，包括高壓縮性、中等靈敏度、低承載力、長時間沉降和欠固結等。盡管軟土在自然狀態下具備一定的結構強度，但一旦受到擾動，其強度會迅速下降，這會對樁基、路基以及承臺基坑等工程施工產生不利影響。

6.針對不良地質的解決措施

6.1 關于區域性地面沉降的實際解決方法

（1）使用新測的高程成果來消除累積的地面沉降，避免在設計中受到過去沉降的干擾。具體過程包括，使用先進的測量技術對工程區域的地面高程進行重新測量，如全站儀、衛星定位系統等，再利用數據處理將新測得的高程數據與歷史數據進行比較，識別并消除累積的沉降變化，得出實際地面高程，作為設計的基礎。

（2）在設計路基、橋梁等結構時，考慮到區域地面沉降對工程的影響，根據預測的沉降速率適當地預留標高，確保未來沉降不會影響工程的穩定性。

具體過程包括，先利用地質勘察和監測數據進行沉降預測，結合數學模型，預測未來區域地面沉降的速率和幅度。在此基礎上，將設計標高相應地提高，以補償未來的地面沉降，確保工程在預期壽命內保持穩定，再通過在路基、橋梁等結構中增加適當的高程余量來實現。此外，在結構設計中采用彈性計算方法，需要考慮到地面沉降對結構產生的變形和應力影響，確保結構在沉降后仍然具備足夠的安全裕度。

6.2 關于不均勻沉降的解決方法

不均勻沉降可能導致橋梁等結構在不同部位發生高度差，進而引發"橋頭跳"現象，為了解決這一問題，采取如表1 所示措施。

表1 不均勻沉降的解決方法

6.3 填土處理措施

6.3.1 對填土層的處理

（1）清除表層填土或耕植土：在填土層中，清除頂部的松散表層填土或耕植土，以消除不穩定因素，確保下方填土層的穩定性。（2）采用均質細粒土分層回填：選擇均質細粒土材料，將填土分層回填至需要的高度，避免不均勻沉降引起的差異。分層填土可以平衡荷載傳遞，減少沉降不均的風險。（3）壓實處理：在每一填土層完成后，進行適當的壓實工作，以提高填土的密實度，減少后期沉降。壓實可以通過振動板、壓路機等設備進行。

6.3.2 對河塘的處理

（1）排水和清淤：進行排水和清淤工作，確保原狀土地露出。清除淤泥和雜物有助于確保地基穩定。（2）適當的地基處理：根據地質條件，采取適當的地基處理措施，可能包括填筑砂石料，加固軟弱地層等，以增加地基的承載能力。（3）回填均質細粒土并壓實：在地基處理后，回填均質細粒土材料，分層進行回填并壓實，以建立穩定的基礎支撐層。

6.3.3 在樁基施工過程中的處理

（1）挖除樁位處的填土：在樁基施工前，將樁位處的填土挖除，確保樁基能夠直接與穩定的地層接觸，增加樁基的承載力。（2）套管等護壁措施：在樁基施工過程中，采取套管等護壁措施，以防止周圍填土坍塌，避免碎石等物體塌落，確保施工安全。

6.3.4 對橋臺基坑施工地的處理

在橋臺基坑施工前，需要進行降水工作，確保基坑干燥，防止水位對施工造成干擾。同時，考慮使用圍護結構，如擋土墻等，以保障基坑的穩定性。

通過上述填土處理措施，可以確保填土層的均勻性、穩定性以及地基的穩定性，同時在樁基和橋臺基坑施工中采取防護措施，確保施工安全和工程的長期穩定性。

6.4 海相軟土處理措施

6.4.1 填方路段的處理

（1）預應力管樁：預應力管樁是一種有效的地基加固方法，適用于海相軟土地區。通過在路基中打入預應力管樁，可以提高地基的承載力和穩定性，減少沉降和沉降差異的風險。

（2）塑料排水板：在填方路段下方鋪設塑料排水板，可以改善軟土的排水性能，減少水分對軟土的影響，從而降低沉降速率，提高路基的穩定性。

（3）輕質填料：使用輕質填料填充路基，可以有效減輕路基的荷載，降低對軟土的壓實和沉降影響，提高地基的穩定性。

6.4.2 控制填筑速率

在路基填筑時，需要嚴格控制填筑速率，避免過快填筑導致地基沉降過大。而快速填筑可能會引起軟土的壓實和擠壓，加劇沉降問題。

6.5 軟土層可能的縮徑問題

在橋梁樁基施工時，軟土層可能出現縮徑問題，這可能導致基礎的變形和損壞。為了防止這種問題，可以采取以下措施。

（1）地質勘察和預測：在施工前進行詳細的地質勘察，了解軟土層的特性和可能的縮徑情況。通過地質勘察數據和現場實測，預測軟土層的縮徑程度和范圍。（2）合適的基礎設計：根據預測的軟土縮徑情況，設計合適的基礎形式和尺寸。考慮使用適當的基礎類型，如擴底樁基、地下連續墻等，以分散荷載，減輕基礎的變形。（3）護壁措施：在軟土層可能出現縮徑的區域，可以采用套管或其他護壁措施，以防止軟土在樁基施工過程中的坍塌。這可以有效保護基礎不受軟土的影響。（4）施工速率控制：控制施工速率，避免過快施工引起軟土的過度壓實和擠壓，導致縮徑問題加劇。

通過以上措施，可以在橋梁樁基施工過程中，針對軟土層可能出現的縮徑問題，采取有效措施來預防和減輕基礎的變形和損壞風險，確保基礎的穩定性和工程的安全性。

結語：

綜上所述，海積平原地區深厚軟土地基處理施工需要綜合運用多種技術手段，根據實際情況制定科學合理的施工方案。通過合理的預處理、加固和監測手段，可以有效提升軟土地基的工程性能，確保工程的安全穩定和可持續發展。在未來的工程實踐中，應不斷總結經驗，探索創新，以滿足海積平原地區工程建設的需求。