吳峰，李莉，孫冰

（山東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250031）

0 引言

沿海港口建設(shè)往往伴隨著填海造陸工程，需要大量填方土石料，而近海地區(qū)大都存在土石方缺乏的問題，結(jié)合港池航道疏浚吹填形成陸域正成為越來越多工程的選擇。

吹填土一般具有以下幾個(gè)特性[1]：

1）強(qiáng)度低：由于吹填土沉積時(shí)間短，在自重作用下固結(jié)尚未完成，仍于欠固結(jié)狀態(tài)。一般而言，吹填土具有孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的工程特性。

2）均勻性差：由于吹填物質(zhì)來源的不同及水力分選的作用，吹填土土性變化較大。

3） 含水量高：吹填區(qū)一般均位于河、海附近，吹填土與地表水的水力聯(lián)系十分緊密，地下水埋深很淺。大多數(shù)吹填土天然含水量較高，一般呈軟塑到流塑狀態(tài)。

強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基[1]。強(qiáng)夯法加固飽和軟黏土地基的主要問題是強(qiáng)夯引起的超靜孔隙水壓力無(wú)法迅速消散而極易導(dǎo)致所謂的“橡皮土”現(xiàn)象[2]。此時(shí)，選擇合理有效的排水措施尤為重要。真空井點(diǎn)降水技術(shù)是降低地下水位的常用措施，適用于滲透系數(shù)為0.1～20m/d的黏性土、粉質(zhì)黏土和砂土地層[3]，周健等[4]較早提出將強(qiáng)夯與真空井點(diǎn)降水聯(lián)合起來處理飽和軟黏土地基，并取得了理想的效果。

本文結(jié)合濰坊地區(qū)某港口項(xiàng)目大面積吹填軟土地基處理工程，針對(duì)場(chǎng)地地質(zhì)條件，對(duì)采用真空降水聯(lián)合強(qiáng)夯法加固淺層吹填土及原狀軟土地基進(jìn)行了介紹。

1 工程概況

工程位于渤海的萊州灣西南端，山東省濰坊市壽光市羊口鎮(zhèn)以東小清河河口。

本工程場(chǎng)區(qū)為第四系沖積地貌單元，受人工堆填影響，地面標(biāo)高局部起伏較大，天然泥面標(biāo)高-0.10～2.57m。經(jīng)鉆探揭露，場(chǎng)區(qū)地層自上而下可分為14層，分別為粉質(zhì)黏土、粉砂、粉質(zhì)黏土、粉砂、粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、粉砂、粉質(zhì)黏土、粉砂、粉質(zhì)黏土、粉砂、粉質(zhì)黏土、粉砂、粉質(zhì)黏土，各土層含水量均在30%以內(nèi)，無(wú)明顯軟弱土層，第一層粉質(zhì)黏土在本工程范圍內(nèi)大部分缺失。在原狀土上吹填港池疏浚土方形成港區(qū)陸域，吹填土為粉砂與粉質(zhì)黏土混合土（以粉砂為主），厚2.23～4.9 m，土質(zhì)松散，含水量較大，需要對(duì)吹填土和表層擾動(dòng)土進(jìn)行加固處理。

本工程地基處理面積約26.6萬(wàn)m2（不含預(yù)留堆場(chǎng)），設(shè)計(jì)劃分為22個(gè)加固區(qū)，為保證降水效果，單個(gè)加固區(qū)面積控制在大約0.8～1.5萬(wàn)m2之間，地基加固分區(qū)如圖1所示。

圖1 地基加固分區(qū)示意圖Fig.1 Sketch ofground consolidation partitions

2 設(shè)計(jì)要求

為滿足堆場(chǎng)正常使用要求，堆場(chǎng)大面積地基處理需達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：

1） 加固后，地基表層承載力特征值不小于130 kPa；

2）加固后，地基表層回彈模量不小于40MPa；3）使用期內(nèi)殘余沉降量小于30 cm。

3 方案設(shè)計(jì)及參數(shù)

本工程工期較緊，考慮到工程所在地為潮間帶，地下水位較高，吹填土含水量高，參照類似工程經(jīng)驗(yàn)[5]，為提高夯能的吸收率，保證強(qiáng)夯加固效果，需要降低地下水位，為既能保證強(qiáng)夯效果，又能縮短時(shí)間，經(jīng)綜合考慮確定采用真空降水聯(lián)合強(qiáng)夯法進(jìn)行處理。

工程設(shè)計(jì)采用2遍降水、2遍點(diǎn)夯、1遍普夯的加固方案。

3.1 真空降水

吹填完成并整平后插設(shè)井點(diǎn)管和加固區(qū)外圍封管，外圍封管位于加固區(qū)外2.5～3.0 m處，深管在內(nèi)，長(zhǎng)6m，間距4m，淺管在外，長(zhǎng)3m，間距4 m，深淺管交錯(cuò)布置。外圍封管外側(cè)設(shè)置排水溝。井點(diǎn)管淺管長(zhǎng)3 m，間距4 m，排距7 m，深管長(zhǎng)6 m，間距4 m，排距3.5 m，集水總管為雙排管，分別接淺管和深管。連接管采用塑料透明管，便于觀察水流。典型真空井點(diǎn)管剖面布置見圖2。

圖2 典型真空井點(diǎn)管剖面示意圖（單位：m）Fig.2 Cross-section of typicalvacuum wellpointpipes（m）

第1遍降水：第1遍點(diǎn)夯前進(jìn)行，井點(diǎn)管與總管及真空泵連接后連續(xù)抽水5～7 d，要求含水量低于30%且水位位于起夯面以下1.5 m后方可進(jìn)行強(qiáng)夯施工，強(qiáng)夯期間外圍封管保持抽水，個(gè)別妨礙強(qiáng)夯的井點(diǎn)管應(yīng)拔除。

第2遍降水：第1遍點(diǎn)夯結(jié)束后重新插設(shè)拔除的井點(diǎn)管并連接，連續(xù)抽水5～7 d，第2遍降水要求孔隙水壓力消散85%以上，含水量低于28%。

3.2 強(qiáng)夯

根據(jù)地基規(guī)范，考慮土層的局部不均勻性，單擊夯擊能選取2 000 kN·m，跳檔夯，夯點(diǎn)間距3.5 m，正方形布置，擊數(shù)6～8擊；普夯夯能1 000 kN·m，擊數(shù)4～6擊，搭接1/3錘印。每遍夯完后進(jìn)行推土機(jī)推平，并測(cè)量夯后標(biāo)高和計(jì)算沉降量。

3.3 井點(diǎn)管及夯點(diǎn)布置

典型真空井點(diǎn)管及夯點(diǎn)平面布置如圖3所示。

圖3 典型真空井點(diǎn)管及夯點(diǎn)平面布置圖（單位：m）Fig.3 Layoutof typicalvacuum wellpointpipesand temping points（m）

由圖3可以看出，因井點(diǎn)管間距和夯點(diǎn)間距接近，施工中可有效減少井點(diǎn)管的重復(fù)拆除和插設(shè)作業(yè)量。

4 加固效果分析

4.1 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

強(qiáng)夯施工前后在處理區(qū)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，錘重63.5 kg，落距76 cm。加固前后典型標(biāo)貫試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 加固前后標(biāo)貫試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表Table 1 Results comparison of standard penetration tests before and after consolidation

由表1可以看出：

1）土層加固效果自上而下受夯能衰減影響而逐漸減弱；

2）強(qiáng)夯后0～6m深度范圍內(nèi)淺層土體，尤其0～4 m范圍內(nèi)土體工程性質(zhì)顯著改善，形成淺層硬殼層。

4.2 靜力觸探試驗(yàn)

強(qiáng)夯施工前后在處理區(qū)進(jìn)行了靜力觸探試驗(yàn)，錐底截面積15 cm2，摩擦筒表面積300 cm2，錐角60°。加固前后典型靜力觸探試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 加固前后靜力觸探曲線圖Fig.4 Static sounding graphsbeforeand after consolidation

由圖4可以看出：加固后0～7 m深度范圍內(nèi)錐尖阻力和側(cè)摩阻力均有較大提高，尤其0～4 m范圍內(nèi)提高幅度超過100%，5～7 m范圍內(nèi)提高幅度相對(duì)較小，這與標(biāo)貫試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

4.3 淺層平板載荷試驗(yàn)

在強(qiáng)夯施工后進(jìn)行了淺層平板載荷試驗(yàn)（采用0.5m2圓形剛性承壓板），典型試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 強(qiáng)夯后淺層平板載荷試驗(yàn)結(jié)果Fig.5 Shallow plate loading test resultsafter dynam ic compaction

從圖5可以看出，加載至260 kPa（2倍承載力設(shè)計(jì)值），未出現(xiàn)明顯陡降段，按照規(guī)范規(guī)定，可按s/b=0.01所對(duì)應(yīng)荷載值150 kPa作為承載力特征值，由此可確定加固后淺層地基承載力大于130 kPa，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4.4 回彈模量檢測(cè)

加固后采用載荷板逐級(jí)加載卸載法對(duì)處理區(qū)進(jìn)行了土基回彈模量檢測(cè)，板后20 mm，直徑30 cm。檢測(cè)結(jié)果顯示，地基回彈模量E值變化范圍在40.85～50.45 MPa之間，平均值為44.72 MPa，滿足不小于40MPa的設(shè)計(jì)要求。

4.5 工后沉降

工程沉降計(jì)算采用分層總和法，結(jié)合場(chǎng)區(qū)勘察資料，壓縮層計(jì)算取值厚度為20 m，計(jì)算原地基（不含吹填土）總沉降量約為0.45 m，因場(chǎng)區(qū)地層基本為粉砂和粉質(zhì)黏土，且粉質(zhì)黏土中粉粒和砂粒含量高，施工期沉降基本可以完成。從地基加固前標(biāo)高4.80 m，加固檢測(cè)時(shí)測(cè)量場(chǎng)地標(biāo)高4.10 m及強(qiáng)夯平均夯沉量0.50m推算，地基加固施工期完成0.20 m沉降，加上后續(xù)面層施工期完成的沉降，工后沉降滿足小于0.30m的設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

1）本次工程實(shí)踐將真空降水與強(qiáng)夯相結(jié)合，用于加固吹填軟土地基，取得了理想的加固效果，大大縮短了工期，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

2）真空井點(diǎn)降水一方面能夠降低強(qiáng)夯施工前地下水位，降低淺層土體含水量，提高夯能吸收率，為強(qiáng)夯施工創(chuàng)造有利條件；另一方面能夠加速?gòu)?qiáng)夯后超靜孔隙水壓力的消散，有效提高加固效率。

3）合理布置井點(diǎn)管和強(qiáng)夯夯點(diǎn)，盡可能減少井點(diǎn)管的重復(fù)拆除和插設(shè)作業(yè)。

4）考慮到吹填土的滲透性相對(duì)較好，在分區(qū)交叉施工，流水作業(yè)的情況下，第2遍點(diǎn)夯后（普夯之前）可不進(jìn)行真空井點(diǎn)降水，不影響施工進(jìn)度和加固效果。

[1] 龔曉南.地基處理手冊(cè)[M].3版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.GONGXiao-nan.Foundation treatmenthandbook[M].3rd ed.Beijing:China Architecture&Building Press,2008.

[2]丘建金，張曠成.動(dòng)力排水固結(jié)法在軟基加固工程中的應(yīng)用[J].工程勘察，1995（6）：7-10.QIU Jian-jin,ZHANGKuang-cheng.Application ofdynamic consolidation by drainagemethod in soft ground reinforcement project[J].Geotechnical Investigation&Surveying,1995(6):7-10.

[3]《工程地質(zhì)手冊(cè)》編委會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)[M].4版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.Editorial Committee of Engineering Geology Handbook.Enginnering geology handbook[M].4th ed.Beijing:China Architecture&BuildingPress,2007.

[4] 周健，曹宇，賈敏才，等.強(qiáng)夯—降水聯(lián)合加固飽和軟粘土地基試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué)，2003，24（3）：376-380.ZHOU Jian,CAOYu,JIAMin-cai,etal.In-situ test study on soft soils improvementby the DCM combined with dewatering[J].Rock and SoilMechanics,2003,24(3):376-380.

[5] 朱勝利，王福春，劉寶發(fā).高真空擊密法在曹妃甸港煤碼頭吹填土地基加固中的應(yīng)用[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2011（5）：43-46.ZHUSheng-li,WANGFu-chun,LIUBao-fa.Use ofhigh vacuum compactionmethod to improveground ofhydraulic fill in Caofeidian Coal Terminal[J].China Harbour Engineering,2011(5):43-46.