于詩(shī)春

摘 要：文章結(jié)合工程實(shí)例，首先分析吹填土含水率試驗(yàn)成果，其次根據(jù)試驗(yàn)成果闡述軟基處理方法方案比選，通過(guò)從排水固結(jié)法、表層密實(shí)、理論計(jì)算三個(gè)方面證明，吹填后進(jìn)行軟基處理采用真空預(yù)壓加固方法，不僅確保工程施工質(zhì)量，而且有效提高工程經(jīng)濟(jì)效益，值得類似工程借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：排水固結(jié)法 軟基處理 地基沉降

1.工程概況

中化泉州石化項(xiàng)目位于福建省湄洲灣南岸，泉州市惠安縣泉惠石化工業(yè)園內(nèi)。100萬(wàn)t/年乙烯及煉油改擴(kuò)建項(xiàng)目建設(shè)用地位于1200萬(wàn)t/年煉油項(xiàng)目的西側(cè)和北側(cè)，占地面積約6500畝，劃分為4個(gè)區(qū)域進(jìn)行場(chǎng)地回填。其中1#區(qū)陸域面積約1.66km2，合約2489畝。該項(xiàng)目軟基處理要求如下：

（1）淤泥層處理效果：平均固結(jié)度88%～92%（真空預(yù)壓卸載時(shí)），承載力特征值≥80kPa，壓縮模量確?！?.5 MPa～4.0MPa，爭(zhēng)取達(dá)到4.0MPa。

（2）填土（砂）層處理效果：壓實(shí)系數(shù)≥0.94，承載力特征值≥120 kPa，壓縮模量≥7.0MPa。

2.吹填土含水率試驗(yàn)成果

吹填土含水率試驗(yàn)成果中含水率大于85%的部位總計(jì)36個(gè)，1號(hào)、5號(hào)試驗(yàn)孔位于吹泥口，含水率較小。經(jīng)吹填后，淤泥土體特性已經(jīng)有很大改變，其含水量增高，壓縮性增大，滲透穩(wěn)定性差，在自重情況下沒(méi)有達(dá)到充分固結(jié)，屬于欠固結(jié)土；吹填施工過(guò)程中，由于水力分選的原因，上部土層顆粒極細(xì)，顆粒間鏈接微弱，無(wú)法形成具有強(qiáng)度的骨架結(jié)構(gòu)，同時(shí)細(xì)顆粒過(guò)多，吹填土的排水受到影響。

3.軟基處理方法

3.1排水固結(jié)法

該項(xiàng)目軟土層較厚，且軟基處理面積較大，對(duì)該工程陸域吹填層及d然軟弱淤泥地基采用排水預(yù)壓法進(jìn)行處理，不但技術(shù)上可行，而且較為經(jīng)濟(jì)。該方法通過(guò)對(duì)地基施加預(yù)加荷載，使地基土在預(yù)壓荷載產(chǎn)生的附加應(yīng)力的作用下產(chǎn)生排水固結(jié)，土體孔隙比降低，含水量下降，強(qiáng)度和承載力提高，壓縮性降低，從而達(dá)到改善地基的目的。排水預(yù)壓法的兩個(gè)主要控制因素：預(yù)壓荷載和軟土的排水通道，增加預(yù)壓荷載意味著更大的附加應(yīng)力，初始階段土體中存在更大的超孔隙水壓力，更易克服粘土的起始水頭差，超孔隙水壓消散過(guò)程中預(yù)壓荷載逐漸由土骨架承受，土骨架在附加應(yīng)力作用下壓縮，達(dá)到孔隙比減小，土體密實(shí)的目的。而軟土中設(shè)置排水通道可極大地縮短土中水的滲流路徑，加速土體的排水速度。

排水固結(jié)法根據(jù)施加預(yù)加應(yīng)力方式的不同分為：堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、真空預(yù)壓-聯(lián)合堆載法。

（1）堆載預(yù)壓法是在d然地基中設(shè)置豎向排水通道，然后分級(jí)逐漸加載，地基土體中產(chǎn)生超孔隙水壓力，使土體中孔隙水沿排水通道排出，土體有效應(yīng)力增加，產(chǎn)生固結(jié)壓縮變形，在施工期消除部分沉降，從而有效的控制工后沉降，通過(guò)預(yù)壓排水固結(jié)，軟基土性得到改良，地基承載力也得以顯著提高。

（2）真空排水預(yù)壓法是通過(guò)將不透氣的薄膜鋪設(shè)在砂墊層上，借助于埋設(shè)在砂墊層中的真空管道，通過(guò)抽真空裝置將膜下土體中的空氣和水抽出，使土體得以固結(jié)，強(qiáng)度得以增長(zhǎng)。

真空預(yù)壓具有不需要大量的堆載材料、預(yù)壓荷載可一次施加而不會(huì)引起地基失穩(wěn)、土體固結(jié)速度快、施工期平均沉降量大、地基抗剪強(qiáng)度增長(zhǎng)率大等一系列優(yōu)點(diǎn)。

（3）真空預(yù)壓-聯(lián)合堆載法是在真空預(yù)壓基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，利用真空預(yù)壓引起的孔壓差與堆載引起的孔壓差的疊加實(shí)現(xiàn)更大的預(yù)壓荷重，該方法可獲得更好的加固效果。

近年來(lái)真空預(yù)壓技術(shù)有了較大的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的應(yīng)用工藝，無(wú)砂真空預(yù)壓就是其中應(yīng)用較廣一項(xiàng)，對(duì)軟土地基可采用無(wú)砂真空預(yù)壓+二次處理的方法，該方法用較快的速度將淺層軟土強(qiáng)度提高，后施工排水砂墊層+二次插板+真空聯(lián)合堆載預(yù)壓，由于淺部土層排水通道較多，淺部軟土處理效果較好。

綜上所述，該工程根據(jù)要求擬采用在國(guó)內(nèi)有著眾多實(shí)施案例的成熟技術(shù)——真空預(yù)壓，若回填土具備聯(lián)合堆載條件，建議采用效果更佳的真空聯(lián)合堆載法對(duì)軟土層進(jìn)行處理。利用真空加堆載的疊加作用提供較大的預(yù)加荷載；選擇中粗砂作為水平向排水通道，大通水量、芯板質(zhì)量好的性能高的塑料排水板作為豎向排水通道，縮短水的滲流路徑，加速軟土固結(jié)。

3.2表層密實(shí)

（1）強(qiáng)夯法。強(qiáng)夯法屬于動(dòng)力固結(jié)法，對(duì)地基土施加較大的沖擊能，提高土體強(qiáng)度，降低土的壓縮性，能提高土層的均勻性，減少使用期差異沉降。普夯（強(qiáng)夯）技術(shù)特別適合處理碎石土、砂土、低飽和度粉土和粘性土、濕陷性黃土、雜填土、素填土等地基。

普夯（強(qiáng)夯）法具有適用范圍廣、加固效果顯著、加固費(fèi)用低、施工機(jī)具簡(jiǎn)單、施工周期短等特點(diǎn)，而且強(qiáng)夯法基本不消耗三材，對(duì)周邊環(huán)境不產(chǎn)生工后污染。

（2）高真空擊密法或降水強(qiáng)夯法。高真空擊密法原理與降水強(qiáng)夯法基本一致，原理均為采用打設(shè)排水管，通過(guò)真空泵抽水、降低水位，通過(guò)夯擊密實(shí)砂土層，其實(shí)質(zhì)僅采用真空泵，在土層中與真空度無(wú)關(guān)，與真空預(yù)壓的真空度具有本質(zhì)區(qū)別。

高真空擊密法僅在強(qiáng)夯的基礎(chǔ)上增加了降水工藝，有其適用范圍，針對(duì)砂土地基，可發(fā)揮降水預(yù)壓作用，但對(duì)粘性土和淤泥，其效果或作用極小。

考慮到該工程需要進(jìn)行的表層密實(shí)層為吹砂層及回填土層，層厚在2～4m，采用低能級(jí)強(qiáng)夯完全能達(dá)到效果。采用高真空擊密法性價(jià)比不高，造成額外的投資浪費(fèi)。

（3）振動(dòng)碾壓法。振動(dòng)碾壓法是地表淺層加固兼作整平的處理工藝，往往和其它地基處理方法結(jié)合使用，加固有效深度為1.5～2m左右，但對(duì)消除總的沉降變形效果不大，適用于地基淺表層加固。

綜合該工程實(shí)際情況，吹砂層及回填土層采用強(qiáng)夯法是合適的、經(jīng)濟(jì)的，效果是可保證的。通過(guò)強(qiáng)夯聯(lián)合振動(dòng)碾壓法，使回填層達(dá)到所需的密實(shí)度、平整度及承載力。

（4）強(qiáng)夯典型試驗(yàn)。由于不同區(qū)域的回填厚度、下臥土層分布、軟弱層厚度等均有差異，且該工程回填層不厚，為了避免因?yàn)楹荒苓^(guò)大而擊穿回填層進(jìn)入軟土層而形成彈簧土，因此需要進(jìn)行一些強(qiáng)夯試驗(yàn)，其目的是通過(guò)試驗(yàn)來(lái)尋找最佳的強(qiáng)夯設(shè)計(jì)參數(shù)和施工工藝，指導(dǎo)該工程的地基處理。

該工程回填層不厚，因此選用的強(qiáng)夯能量較低，擬采用低能量強(qiáng)夯的形式，分別在圍堤區(qū)、吹填管頭區(qū)、吹泥區(qū)淤泥層厚的區(qū)域各設(shè)置一個(gè)強(qiáng)夯試驗(yàn)區(qū)，其中圍堤區(qū)試夯面積暫定為14m×21m，吹填管頭區(qū)和吹泥區(qū)面積暫定為30m×30m。通過(guò)對(duì)土體強(qiáng)夯加固前后土性對(duì)比及強(qiáng)夯后載荷板檢測(cè)、壓實(shí)度、回彈模量等檢測(cè)，判定試夯參數(shù)是否可行，通過(guò)典型試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整強(qiáng)夯參數(shù)。

3.3理論計(jì)算

（1）計(jì)算基礎(chǔ)資料：容重：平均水位以上土體采用d然容重，以下采用浮容重；回填砂容重取18kN/m3。

（2）軟土區(qū)地基沉降計(jì)算。根據(jù)《港口工程地基規(guī)范》（JTS 147-1-2010），沉降量采用分層總和法計(jì)算，該設(shè)計(jì)采用e～p曲線進(jìn)行計(jì)算，公式如下：

e1i、e2i—第i層土自重應(yīng)力、總應(yīng)力（自重應(yīng)力和附加應(yīng)力之和）對(duì)應(yīng)的孔隙比，由室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)e～p曲線查得。

施工期沉降計(jì)算結(jié)果如下：

施加真空荷載：真空預(yù)壓膜下真空度按85kPa考慮，考慮到涂抹及井阻等因素影響，考慮到真空度在吹填淤泥層和d然淤泥層中沿深度方向的衰減。

選取多個(gè)典型鉆孔經(jīng)計(jì)算：場(chǎng)地內(nèi)土體在真空作用下總沉降平均為2.00m，按固結(jié)度計(jì)算施工期沉降，則施工期沉降量約為1.79m。

（3）塑料排水板布置對(duì)固結(jié)的影響。在塑料排水板地基處理中，排水板的使用使土體從原來(lái)的豎向排水變成豎向和橫向雙向排水方式，極大縮短排水路徑。

根據(jù)固結(jié)度計(jì)算結(jié)果可知，塑料排水板間距定為1m時(shí)可以實(shí)現(xiàn)排水效果與造價(jià)的良好契合。根據(jù)固結(jié)度及沉降量理論計(jì)算結(jié)果，真空滿載預(yù)壓90d后地基土的固結(jié)度可達(dá)到88%～92%的要求。同時(shí)，考慮到現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，諸多不利因素對(duì)真空預(yù)壓效果的影響，建議適當(dāng)放寬真空預(yù)壓時(shí)間以確保真空預(yù)壓加固效果。

4.結(jié)論

綜上所述，該工程根據(jù)實(shí)際情況，從工程地質(zhì)、工期、造價(jià)、施工技術(shù)等方面綜合考慮，對(duì)軟土地基處理方法進(jìn)行比選，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，在工程后期實(shí)施過(guò)程中，取得較好的軟基處理效果和良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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