葉國(guó)良，郭述軍，朱耀庭

（中交天津港灣工程研究院有限公司，港口巖土工程技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津市港口巖土工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300222）

0 引言

隨著沿海港口和工業(yè)建筑等工程建設(shè)的快速發(fā)展，用地需求急劇增加，需求與土地不足的矛盾日漸突出，為解決矛盾，涌現(xiàn)了大量的圍海造陸工程。以天津地區(qū)為例，近期規(guī)劃的由南到北圍海造陸工程為南港工業(yè)區(qū)162 km2、臨港產(chǎn)業(yè)區(qū)120 km2、臨港工業(yè)區(qū)80 km2、東疆港區(qū)30 km2、海濱休閑旅游區(qū)75 km2、中心漁港10 km2。圍海造陸吹填土取自海底淤泥質(zhì)土。一次性吹填區(qū)域較大，出水口離吹填管口較遠(yuǎn)，吹填過(guò)程中顆粒較小的黏粒隨水飄流富集在出水口附近，形成含水率大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低和滲透性差的淤泥、流泥等超軟土[1-8]。

除天津地區(qū)外，以濱海相沉積為主的軟土層分布在湛江、廈門、溫州灣、舟山、寧波、連云港、大連灣等地區(qū)，瀉湖相沉積的軟土分布在溫州、寧波等地區(qū)；溺谷相軟土分布在福州、泉州一帶；三角洲相軟土分布長(zhǎng)江下游的上海地區(qū)、珠江下游的廣州地區(qū)。這些地區(qū)圍海造陸工程中也有類似的超軟土區(qū)域[9-16]。

工程建設(shè)工期短，吹填后的超軟土來(lái)不及晾曬就要采用真空預(yù)壓法等進(jìn)行加固。近幾年發(fā)現(xiàn)，采用真空預(yù)壓法加固新吹填的淤泥和流泥等超軟土，經(jīng)過(guò)3～5個(gè)月的預(yù)壓加固，地基沉降量非常顯著，加固后的強(qiáng)度增幅較大，但絕對(duì)值較小，難以滿足堆場(chǎng)地基使用要求，需要進(jìn)行二次處理。如黃驊港某加固區(qū)[2]，加固前的含水率為120%左右，十字板抗剪強(qiáng)度為0～5 kPa，排水板間距為0.7 m，真空預(yù)壓5個(gè)月后，地基總沉降量達(dá)到2.3 m，加固后的含水率為55%～80%，十字板抗剪強(qiáng)度為5～15 kPa。

為了能有效地對(duì)超軟土進(jìn)行加固，本文在較廣泛收集沿海地區(qū)超軟土加固前后的物理力學(xué)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，結(jié)合多項(xiàng)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)超軟土的工程特性進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析研究。此外，還分析了超軟土的固化試驗(yàn)、真空聯(lián)合電滲試驗(yàn)等結(jié)果。結(jié)果表明加固后的超軟土地基承載力可以達(dá)到堆場(chǎng)使用要求。

1 超軟土定義

文獻(xiàn)[17]規(guī)定：淤泥性土應(yīng)為在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積、天然含水率大于液限、天然孔隙比大于1.0的黏性土，根據(jù)含水率和孔隙比按表1進(jìn)一步分為淤泥質(zhì)土、淤泥和流泥。港口工程中遇到的軟土，主要是指淤泥和淤泥質(zhì)黏土，但也包括工程性質(zhì)很差的其他黏性土，如泥炭土、混有大顆粒的淤泥土等?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)對(duì)超軟土和軟土的劃分還沒(méi)有形成統(tǒng)一的意見(jiàn)，也沒(méi)有明確的超軟土定義。

超軟土的成因主要有兩種，一是第四紀(jì)全新世（Q4）文化期以來(lái)新近沉積的濱海相和沼澤相欠固結(jié)的淤泥性土；二是疏浚吹填造陸過(guò)程中，由于一次性吹填區(qū)域較大，顆粒很細(xì)的黏粒富集在吹填出水口區(qū)域，形成超軟土。本文在分析沿海地區(qū)軟土和超軟土物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果的基礎(chǔ)上，參考日本軟基與超軟基的劃分，提出中國(guó)軟土和超軟土的定義區(qū)分見(jiàn)表2，供工程技術(shù)人員參考。

表1 淤泥性土的分類

表2 中國(guó)軟基與超軟基定義

2 各地區(qū)超軟土物理力學(xué)指標(biāo)

將收集到的國(guó)內(nèi)沿海各地區(qū)超軟土物理力學(xué)指標(biāo)列于表3～16。

表3 天津地區(qū)軟土土性指標(biāo)（1）[1-8]

表4 天津地區(qū)軟土土性指標(biāo)（2）[1-8]

表5 大連港大窯灣港區(qū)三期工程Ⅳ號(hào)塘流泥物理指標(biāo)統(tǒng)計(jì)[9]

表6 黃驊發(fā)電廠二期吹填土加固前物理力學(xué)指標(biāo)[10]

表7 青島海西灣造修船基地西圍堰吹填土加固前物理力學(xué)指標(biāo)[11]

表8 連云港廟嶺地區(qū)軟基加固前后土性指標(biāo)[12]

表9 連云港海濱新城一期陸域形成圍埝軟基加固前土性指標(biāo)[13]

表10 南沙某區(qū)陸域軟基加固前后土性指標(biāo)（1）[14]

表11 南沙某區(qū)陸域軟基加固前后土性指標(biāo)（2）[14]

表12 深圳大鏟灣港區(qū)一期試驗(yàn)區(qū)軟基加固前土性指標(biāo)[15]

表13 深圳某軟基加固前后土性指標(biāo)[15]

表14 吹填超軟土土性指標(biāo)[16]

表15 港珠澳大橋海中人工島東人工島軟土層主要物理性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表[18]

表16 廣西沿海軟土物理力學(xué)指標(biāo)[19]

表層超軟土具有含水率很高、孔隙比大、液限和液性指數(shù)大、固結(jié)系數(shù)小等物理表征。如表4中南港工業(yè)區(qū)表層超軟土平均含水率97.7%、液性指數(shù)4.4、固結(jié)系數(shù)僅為1.7×10-4cm2/s；表5中的淺層超軟土，平均含水率高達(dá)118.5%、平均液限52.2%、平均塑限28.9%、平均液性指數(shù)3.86。

表層超軟土強(qiáng)度很低。表6中的流泥十字板剪切強(qiáng)度均值為3.1 kPa，含水率在60%～71.9%的淤泥十字板剪切強(qiáng)度值多數(shù)小于5.0 kPa。大窯灣港區(qū)三期工程流泥十字板剪切強(qiáng)度在2.5～4.7 kPa范圍，少數(shù)孔大于5.0 kPa。臨港工業(yè)區(qū)表層超軟土的十字板剪切強(qiáng)度一般也小于5.0 kPa。

表層超軟土固結(jié)快剪內(nèi)摩擦角較小。表7中含水率在96.7%～109%的流泥直剪固快內(nèi)摩擦角很小，φcu在3.0°左右；表12中含水率在88.9%～109%的流泥直剪固快內(nèi)摩擦角φcu為14°～15.1°；表13中含水率119.9%的流泥直剪固快內(nèi)摩擦角φcu為13.9°；表15中含水率為70.2%的淤泥三軸固快內(nèi)摩擦角φcu為14.3°。

從表12和表13可知，深圳地區(qū)的超軟土的靈敏度范圍為2.4～3.9，均值為3.0，與軟土地基的靈敏度基本相同。根據(jù)文獻(xiàn) [17]規(guī)定可知，超軟土為中靈敏性。

3 超軟土物理力學(xué)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果及其分析

超軟土的含水率很大，強(qiáng)度很低，采用直剪、三軸和現(xiàn)場(chǎng)十字板剪切儀很難測(cè)得其強(qiáng)度指標(biāo)，一些室內(nèi)試驗(yàn)[2]和工程[5，9，13]中的超軟土加固前沒(méi)有強(qiáng)度結(jié)果。為了掌握超軟土處理前的工程力學(xué)特性，文獻(xiàn)[6]選擇了天津港、黃驊港、連云港、寧波港和深圳港5個(gè)地區(qū)的代表性淤泥質(zhì)土，摻加土樣表層含鹽水配置不同含水率的土樣，并用土壤攪拌機(jī)攪拌均勻，靜置一段時(shí)間后，測(cè)試土樣的含水率、重度和十字板剪切強(qiáng)度。十字板剪切強(qiáng)度試驗(yàn)采用室內(nèi)十字板淤泥剪切儀。土樣試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 含水率與十字板剪切強(qiáng)度關(guān)系曲線

圖2 含水率與重度關(guān)系曲線

文獻(xiàn)[17]第4.2.14條規(guī)定，飽和狀態(tài)的淤泥性土可根據(jù)天然含水率按式（1）確定其重度，也可根據(jù)飽和狀態(tài)淤泥性土的天然含水率按式（2）估算其重度。

式中：γ為土的重度，kN/m3；Gs為土粒的比重；ω為天然含水率，%；γω為水的重度，kN/m3。

從圖1中可以看出，5個(gè)地區(qū)超軟土的強(qiáng)度均小于2 kPa，并隨含水率增加而快速減小。當(dāng)含水率大于150%時(shí)，十字板剪切強(qiáng)度均小于0.1 kPa，基本沒(méi)有強(qiáng)度。

從圖2中可以看出，超軟土的重度隨含水率增加而減小，含水率與重度基本呈半對(duì)數(shù)關(guān)系，與式（2）基本一致，但含水率大于70%時(shí)，圖1中的點(diǎn)均在規(guī)范公式曲線的上方，說(shuō)明超軟土含水率較大時(shí)，實(shí)際重度稍大于規(guī)范公式計(jì)算的重度。

對(duì)于文獻(xiàn)[1]中的淺層吹填流泥和淤泥土，采用式（1）、（2）計(jì)算所得的重度分別為15.1 kN/m3，14.8 kN/m3，實(shí)測(cè)重度平均值為15.3 kN/m3，式（1）計(jì)算值與實(shí)測(cè)值接近；式（2）計(jì)算值比實(shí)測(cè)值小3.2%。實(shí)際工程得出的關(guān)系與上述室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

對(duì)文獻(xiàn)[1]中的淺層吹填土的含水率與孔隙比進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，得出圖3所示的線性關(guān)系曲線，從圖中可知超軟土的孔隙比也是隨著含水率的增加而成比例增加的。

圖3 孔隙比隨含水率的變化

4 超軟土強(qiáng)度增長(zhǎng)分析

文獻(xiàn)[17]中規(guī)定，對(duì)于正常壓密的黏性土，加荷過(guò)程中強(qiáng)度增量的標(biāo)準(zhǔn)值可按式（3）計(jì)算。

式中：ΔCuk為強(qiáng)度增量的標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；Uσ為應(yīng)力固結(jié)度，%；σzk為地基垂直附加應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；φcq為固結(jié)快剪內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值，（°），可取均值。

由于超軟土加固前的含水率很大，固結(jié)快剪時(shí)，荷載施加很慢，試驗(yàn)時(shí)間很長(zhǎng)，一般不做固結(jié)快剪試驗(yàn)，因此加固前的固結(jié)快剪內(nèi)摩擦角數(shù)據(jù)較少。

對(duì)于含水率很高、孔隙比很大、壓縮性很高的流泥，經(jīng)過(guò)真空預(yù)壓加固后，強(qiáng)度難以滿足80 kPa堆場(chǎng)地基承載力的要求。為此文獻(xiàn)[2]選取大連港大窯灣港區(qū)二期續(xù)建工程流泥進(jìn)行室內(nèi)加載試驗(yàn)。流泥含水率140%～160%，黏粒含量42%～49%，塑性指數(shù)31%～36%，試驗(yàn)用土極軟，無(wú)法做力學(xué)指標(biāo)試驗(yàn)，強(qiáng)度幾乎為零。試驗(yàn)采用內(nèi)徑96 cm、高120 cm的試驗(yàn)筒，筒內(nèi)裝流泥90 cm，筒中間插入1根塑料排水板。采用加載預(yù)壓法進(jìn)行加固，荷載值為80 kPa，分3級(jí)施加，分別為16.1 kPa、25.6 kPa和38.3 kPa。第二級(jí)荷載97 d后施加，第三級(jí)荷載238 d后施加，691 d后完全卸載并進(jìn)行效果檢驗(yàn)。加固后土體物理力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表17。

表17 加固后各指標(biāo)均值

從表17可知，加固后的固結(jié)不排水剪內(nèi)摩擦角平均值為12.0°。超軟土在室內(nèi)采用理想的堆載預(yù)壓，加固時(shí)間長(zhǎng)達(dá)近2 a，其強(qiáng)度值也僅有13.1 kPa。

根據(jù)沉降實(shí)測(cè)值計(jì)算得到的固結(jié)度為91%，根據(jù)式（3）和表17中的固結(jié)不排水剪內(nèi)摩擦角計(jì)算所得的強(qiáng)度增長(zhǎng)值為15.5 kPa。十字板剪切強(qiáng)度實(shí)測(cè)值比計(jì)算值小15.5%。

文獻(xiàn)[6]采用黃驊電廠試驗(yàn)區(qū)流泥進(jìn)行室內(nèi)真空預(yù)壓試驗(yàn)，試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒蹫?.0 m×1.5 m×2.0 m，試驗(yàn)土體高度1.4 m，加固前土體物理指標(biāo)見(jiàn)表18。150 d膜下真空壓力保持80 kPa，根據(jù)沉降計(jì)算固結(jié)度為94%。加固前、后十字板強(qiáng)度均值分別為0.6 kPa和13.1 kPa。

表18 加固前各指標(biāo)均值

根據(jù)表3可知天津市臨港產(chǎn)業(yè)區(qū)淺層試驗(yàn)區(qū)真空預(yù)壓加固前后強(qiáng)度增長(zhǎng)值為9.3 kPa。室內(nèi)試驗(yàn)得到的固結(jié)不排水剪內(nèi)摩擦角為9.9°，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)固結(jié)度為80%，計(jì)算所得強(qiáng)度增長(zhǎng)值為11.2 kPa。十字板剪切強(qiáng)度實(shí)測(cè)值比計(jì)算值小17.0%。

從上述三個(gè)試驗(yàn)可知，強(qiáng)度增長(zhǎng)值與式（3）計(jì)算值相比，偏小15.5%～17%，超軟土強(qiáng)度增長(zhǎng)值采用一般軟土強(qiáng)度增長(zhǎng)值計(jì)算公式需要進(jìn)行折減。

室內(nèi)長(zhǎng)期理想堆載試驗(yàn)、室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)真空預(yù)壓試驗(yàn)加固后的超軟土十字板剪切強(qiáng)度值均很小，由此說(shuō)明了并非現(xiàn)場(chǎng)真空預(yù)壓法加固這種土體不行，而是由于流泥這種超軟土土性決定的，土體的固結(jié)快剪內(nèi)摩擦角較小，采用預(yù)壓固結(jié)強(qiáng)度增長(zhǎng)值也只能達(dá)到如此程度。流泥這種超軟土雖然以前在工程中很少碰到，但在東突堤軟基加固處理時(shí)表層的十字板強(qiáng)度也不高[4]，也存在類似的問(wèn)題，只是當(dāng)時(shí)認(rèn)識(shí)的局限和沒(méi)有引起大家的注意而已。工程中對(duì)超軟土處理后承載力如要求達(dá)到80 kPa以上，則需要采取聯(lián)合處理、二次處理或固化處理等措施。

5 超軟土的固結(jié)特性

文獻(xiàn)[20]選用的超軟土來(lái)自深圳某圍海造陸工程，該超軟土屬第四紀(jì)的海相沉積層，廣泛分布于深圳西部的沿海地區(qū)和伶仃洋東岸，厚度一般為3～10 m，呈流塑狀，黑灰色，有機(jī)質(zhì)含量一般在5%～10%之間。試驗(yàn)用超軟土的物理性質(zhì)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表14。

不同固結(jié)壓力作用下試樣的變形量和孔隙比變化分別如圖4和圖5。

圖4 變形與固結(jié)壓力關(guān)系曲線

圖5 孔隙比與固結(jié)壓力關(guān)系曲線

固結(jié)壓力小于200 kPa時(shí)，變形量和孔隙比變化較大，固結(jié)速率較高，在200 kPa處出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)，隨著固結(jié)壓力的增大，試樣的變形量及孔隙比變化趨于緩慢。試樣在5 kPa固結(jié)壓力作用下，固結(jié)變形量為試樣高度的15.6%，孔隙比降低了21.4%；在3 200 kPa固結(jié)壓力作用下，孔隙比降低了67.7%，其變形量達(dá)試樣高度的49.3%。文獻(xiàn)[2]中的室內(nèi)長(zhǎng)期加固試驗(yàn)691 d后的土體沉降42.7 cm，為初始高度90 cm的47.7%，兩種試驗(yàn)結(jié)果表明超軟土的沉降與土體高度比遠(yuǎn)大于一般軟土。

不同固結(jié)壓力下固結(jié)完成后試樣的含水率、滲透系數(shù)分別如圖6和圖7。當(dāng)固結(jié)壓力由5 kPa增加到80 kPa時(shí)，試樣含水率、滲透系數(shù)急劇減小。在80 kPa的固結(jié)壓力下，含水率由95.7%降至51.1%，降低幅度達(dá)46.6%，滲透系數(shù)僅為固結(jié)壓力為5 kPa試樣滲透系數(shù)的1/15，滲透系數(shù)變化明顯。固結(jié)壓力大于80 kPa后，滲透系數(shù)與固結(jié)壓力關(guān)系曲線基本呈一條水平直線，滲透系數(shù)變化較小。

圖6 含水率與固結(jié)壓力關(guān)系曲線

圖7 滲透系數(shù)與固結(jié)壓力關(guān)系曲線

不同固結(jié)壓力下試樣的固結(jié)系數(shù)變化如圖8。試驗(yàn)結(jié)果表明，土樣固結(jié)系數(shù)隨固結(jié)壓力的增大總體趨勢(shì)是增大的。

文獻(xiàn)[21]統(tǒng)計(jì)了天津港東突堤吹填土層和淤泥質(zhì)土層不同固結(jié)壓力下的固結(jié)系數(shù)，見(jiàn)圖9。結(jié)果表明，吹填土和表層淤泥固結(jié)系數(shù)隨固結(jié)壓力的增大而增大，與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果比較吻合，但下部淤泥固結(jié)系數(shù)隨固結(jié)壓力的增大而減小。

圖8 固結(jié)系數(shù)與固結(jié)壓力關(guān)系曲線

圖9 固結(jié)系數(shù)與固結(jié)壓力統(tǒng)計(jì)關(guān)系曲線

6 超軟土固化等處理后的工程特性

6.1 超軟土拌和生石灰后的工程特性

文獻(xiàn)[2]利用生石灰吸水膨脹和與超軟土拌和后的物理化學(xué)反應(yīng)，可提高超軟土工程力學(xué)特性。在青島海西灣造修船基地工程試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行了流泥、淤泥拌和生石灰試驗(yàn)。試驗(yàn)區(qū)表層流泥淤泥厚3～5 m，流泥含水率為103%～126%，孔隙比為2.864～3.520，重度為13.8～14.5 kN/m3；淤泥含水率為64.8%～80.4%，孔隙比為1.790～2.195，重度為15.3～16.3 kN/m3。

生石灰：采用新近生產(chǎn)的，具體要求為：1）氧化鈣的含量不宜小于70%；2）含粉量不得大于10%；3）含水率不得大于5%。

石子：粒徑在20～80 mm之間，含泥量≤5%。

拌和方法：先用挖掘機(jī)在淤泥和流泥中滲入8%～10%的石灰進(jìn)行初步拌和，2～3 d后再摻入20%～30%的石子充分拌和，將拌和后土料填到原位置，最后再碾壓整平。

拌和處理后的含水率為20%～30%，十字板剪切強(qiáng)度達(dá)到30～60 kPa，靜力觸探的比貫入阻力為0.74～1.36 MPa，經(jīng)大型載荷板試驗(yàn)檢驗(yàn)地基承載力均大于120 kPa。

6.2 超軟土固化后的工程特性

為了就地取材，天津港北大防波堤西內(nèi)堤（一期）工程采用淤泥固化后充填模袋作為堤芯結(jié)構(gòu)[22]。固化后的淤泥強(qiáng)度較高，可為超軟土的處理提供一種解決方法。

6.2.1 室內(nèi)拌和試驗(yàn)

試驗(yàn)用的土為現(xiàn)場(chǎng)淤泥和淤泥質(zhì)黏土，主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表19，固化劑選用P.O.32.5普通硅酸鹽水泥，試驗(yàn)拌和水采用現(xiàn)場(chǎng)海水。不同水泥摻量下的淤泥固化后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)齡期的關(guān)系如圖10。從圖中可知，淤泥固化后的強(qiáng)度隨著水泥摻量的增加而增大，6%的水泥摻量7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度可達(dá)0.2 MPa。

表19 試驗(yàn)用土主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

圖10 不同水泥摻量淤泥固化后的強(qiáng)度曲線

6.2.2 現(xiàn)場(chǎng)淤泥固化后的檢驗(yàn)結(jié)果

現(xiàn)場(chǎng)采用的固化劑同樣為P.O.32.5普通硅酸鹽水泥。為了滿足淤泥固化后充灌模袋時(shí)的流動(dòng)性需要，依托工程現(xiàn)場(chǎng)拌和時(shí)添加一定的海水，含水率達(dá)到80%以上。淤泥固化后的物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表20（統(tǒng)計(jì)時(shí)忽略齡期等因素）。

從表20可以看出淤泥固化后具有含水率大、密度小、孔隙比大、強(qiáng)度較高等特點(diǎn)，直剪快剪內(nèi)摩擦角為26.2°、黏聚力為32.0 kPa，采用傳統(tǒng)試驗(yàn)方法得出的淤泥固化后的液限較原土增加許多?，F(xiàn)場(chǎng)淤泥固化后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度值一般在0.05～0.35 MPa之間，總平均強(qiáng)度可達(dá)0.20 MPa，標(biāo)貫擊數(shù)平均為6.1擊，貫入阻力為0.18 MPa。

表20 現(xiàn)場(chǎng)淤泥固化后的物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

6.3 超軟土真空聯(lián)合電滲加固后的工程特性

文獻(xiàn)[23]開展了室內(nèi)超軟土真空聯(lián)合電滲加固試驗(yàn)。試驗(yàn)土體為1.8 m×1.5 m×1.55 m。加固前表層流泥厚45 cm，含水率87%～105%，塑性指數(shù)26%；底層淤泥厚110 cm，含水率65%～70%，重度16.1 kN/m3，塑性指數(shù)為29%。

加固后土體物理指標(biāo)和十字板剪切強(qiáng)度指標(biāo)分別見(jiàn)表21。從表21可以看出，真空聯(lián)合電滲加固后的超軟土物理指標(biāo)明顯改善。加固后的十字板剪切強(qiáng)度由加固前的7.1kPa提高到加固后的26.0 kPa，提高3.66倍，承載力基本可以達(dá)到堆場(chǎng)地基80 kPa的要求，加固效果十分顯著。

表21 加固后各指標(biāo)均值

6.4 真空預(yù)壓后采用振沖+強(qiáng)夯處理[24]

大連港大窯灣港區(qū)二期續(xù)建工程17號(hào)、18號(hào)泊位后方場(chǎng)地由取自港池土吹填形成陸地，總面積約75萬(wàn)m2，其中管尾區(qū)以流泥、淤泥等超軟土為主，面積約為28.9萬(wàn)m2，采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法進(jìn)行處理。總預(yù)壓荷載為158 kPa，其中真空預(yù)壓荷載為80 kPa。塑料排水板采用B型，正方形布置，間距為0.8 m，打設(shè)深度為12～14 m。真空聯(lián)合堆載預(yù)壓加固后部分超軟土區(qū)域未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，業(yè)主決定對(duì)該區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。補(bǔ)強(qiáng)區(qū)采用振沖+強(qiáng)夯法施工。

振沖樁施工參數(shù)：振沖器功率75 kW，造孔電流50～110 A，水壓0.4～0.6 MPa，留振時(shí)間10 s，回填料為開山碎石，單孔樁徑1.2 m。強(qiáng)夯施工參數(shù)：滿夯夯擊能1 500 kN·m，每點(diǎn)4擊。

補(bǔ)強(qiáng)施工結(jié)束后，由現(xiàn)場(chǎng)靜載荷試驗(yàn)確定的地表復(fù)合地基承載力特征值均大于180 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

7 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)超軟土物理力學(xué)指標(biāo)和室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合超軟土固化等處理后的工程特性，可以得出如下幾點(diǎn)結(jié)論：

1）超軟土可定義為含水率大于70%、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度小于5 kPa、重度小于16 kN/m3和液性指數(shù)大于1.4的淤泥或流泥。

2）超軟土固結(jié)系數(shù)隨固結(jié)壓力增大而減小，孔隙比隨含水率的增加而成比例增加。

3）真空預(yù)壓加固超軟土，強(qiáng)度增幅較大，但絕對(duì)值較低，難以滿足堆場(chǎng)地基承載力使用要求。其原因主要是超軟土的土性決定的，超軟土的固結(jié)內(nèi)摩擦角較小，在80 kPa真空預(yù)壓荷載作用下的強(qiáng)度增長(zhǎng)值較小。采用一般軟土強(qiáng)度增長(zhǎng)值計(jì)算公式需要進(jìn)行折減。

4）采用水泥等固化劑對(duì)超軟土進(jìn)行固化后，其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度較高，可以滿足堆場(chǎng)地基承載力為80 kPa的要求。

5）真空聯(lián)合電滲加固后的超軟土物理指標(biāo)明顯改善，加固后的十字板剪切強(qiáng)度由加固前的7.1 kPa提高到26.0 kPa，承載力基本可以達(dá)到堆場(chǎng)地基80 kPa的要求。

6）采用真空預(yù)壓加固后，還可以通過(guò)振沖或強(qiáng)夯碎石樁復(fù)合地基進(jìn)行二次處理達(dá)到較高的地基承載力要求。

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