黃藝

（福建省第四地質(zhì)大隊(duì)，福建 寧德 352100）

0 引言

城市建設(shè)日新月異快速發(fā)展，部分城市建設(shè)用地資源日趨缺乏，近年來(lái)濱海城市的灘涂地及深厚填土的場(chǎng)地也被用來(lái)開(kāi)發(fā)建設(shè)，安吉物流寧德基地場(chǎng)地就屬于這類情況。安吉場(chǎng)地內(nèi)的填土具有土質(zhì)不均勻、高壓縮性、沉降量大、承載小等特點(diǎn)，再加上填土下部的天然軟土厚度大，屬于流塑狀且欠固結(jié)土體，對(duì)場(chǎng)地工程建設(shè)影響較大，因此采取有效的地質(zhì)勘查手段并采用適宜的地基處理設(shè)計(jì)方案尤其重要。

1 工程概況

安吉物流寧德基地位于寧德市蕉城區(qū)三嶼工業(yè)園區(qū)內(nèi)，總占地面積458673.25m2（688.01 畝），場(chǎng)地原地貌為沖海積灘涂地貌，后經(jīng)圍墾造地人工吹填而成。擬建場(chǎng)地建成后的主要功能區(qū)域劃分及使用要求為：一是重載區(qū)荷載≥50kPa，工后沉降≤100mm，不均勻沉降傾斜率≤0.3%，5m 范圍內(nèi)≤15mm；二是一般區(qū)荷載≥50kPa，工后沉降≤200mm。

2 工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件

根據(jù)勘查報(bào)告揭示，場(chǎng)地地層表層為約2～3m 的黏性土夾碎石回填土，下部2～3m 海砂吹填土，呈松散狀態(tài)，該土層分布廣泛，土質(zhì)不均、高壓縮性、沉降量大、承載小、厚度較大、工程性能差[1]，其下為厚度約2～8m 海積成因淤泥層，呈流塑狀態(tài)，該土層廣泛分布，具高壓縮性、高靈敏度，其力學(xué)性質(zhì)差、承載力低、厚度較大、工程力學(xué)性能差，這兩層對(duì)地基承載力及沉降影響大，為地基處理主要土層。下部為沖洪積成因粉質(zhì)黏土、卵石層（典型地質(zhì)剖面見(jiàn)圖1）。勘查期間揭示場(chǎng)地內(nèi)地下水穩(wěn)定水位埋深0.20～3.20m，地下水位埋深淺，且地下水水量豐富。

2.1 填土的特性

擬建場(chǎng)地的填土成因較復(fù)雜，上部厚度約2～3m的黏性土夾少量碎石回填土，重型動(dòng)力觸探擊數(shù)2～3擊，下部為厚度約2～3m 的圍海造陸時(shí)在淺海灘涂上人工吹填海砂而成的填土，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)4～6擊。擬建場(chǎng)地的填土總體有以下特性：其一不均勻性。場(chǎng)地內(nèi)填土的堆填時(shí)間、堆填物質(zhì)、堆填條件均不同，造成了填土的成分不一、固結(jié)的時(shí)間長(zhǎng)短不同、堆填厚度變化較大等特點(diǎn)。其二強(qiáng)度低。場(chǎng)地內(nèi)填土成因不同且成分復(fù)雜，尤其是場(chǎng)地后期堆填的黏性土夾少量碎石層，該層多數(shù)為臨近項(xiàng)目近期的棄土，未經(jīng)設(shè)計(jì)未經(jīng)規(guī)劃人為隨意堆填，土體間的孔隙局部較大，顆粒間的相互作用力較小，造成填土的強(qiáng)度一般都會(huì)比較低。其三欠固結(jié)性和高壓縮性。由于場(chǎng)地內(nèi)填土均為新近堆填，年代較近，土體的自重固結(jié)尚未完成，導(dǎo)致土體本身的自重應(yīng)力大于填土的有效應(yīng)力，隨著持續(xù)時(shí)間的增長(zhǎng)，土體中的孔隙水壓力逐步消散，變形持續(xù)增大，由此形成了欠固結(jié)土。欠固結(jié)土具高壓縮性，極易引起后期的附加沉降，進(jìn)而影響工程的質(zhì)量安全。其四濕陷性。場(chǎng)地內(nèi)填土因其自身結(jié)構(gòu)一般都比較松散，屬于欠壓密性土，土體中孔隙一般較大，光靠土體的自重壓力的作用自身很難達(dá)到完全固結(jié)，場(chǎng)地填土堆填時(shí)間短，結(jié)構(gòu)松散，在具有較高壓縮性的情況下極易發(fā)生遇水濕陷[2]。因此若不對(duì)填土采取適宜的加強(qiáng)處理措施，無(wú)法滿足項(xiàng)目建設(shè)的功能使用要求。

2.2 軟土的特性

擬建場(chǎng)地填土下部為海積成因的淤泥層，流塑狀，鉆孔揭示頂板埋深0～9.60m，鉆孔揭示最大層厚8.5m，地勘報(bào)告中該層的主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)為：含水率（ω）為59.80%，液限（ωL）為55.80%，孔隙比（e）為1.661，液性指數(shù)（IL）為1.202，壓縮系數(shù)（a1-2）1.35MPa-1，直接快剪（標(biāo)準(zhǔn)值）（c）7.1kPa、（φ）3.1o，有機(jī)質(zhì)含量7.7%，靈敏度（St）5.6。擬建場(chǎng)地的軟土總體包含以下特性：抗剪強(qiáng)度低、壓縮系數(shù)高、靈敏度高、具流變性等。未經(jīng)處理，很難滿足項(xiàng)目建設(shè)對(duì)地基承載力和沉降變形要求。

2.3 水文地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)地內(nèi)地下水主要為賦存于上部填土層中的孔隙潛水，以及賦存于中部卵石層中的弱承壓水，含水層具有強(qiáng)富水性及強(qiáng)滲透性等特點(diǎn)，補(bǔ)給來(lái)源主要依靠大氣降水入滲補(bǔ)給及同一含水層的側(cè)向補(bǔ)給，通過(guò)地下徑流方式往低處排泄?？辈炱陂g測(cè)得擬建場(chǎng)地內(nèi)地下水穩(wěn)定水位埋深0.20～3.20m。場(chǎng)地地下水位埋藏較淺，含水層富水性強(qiáng)，地下水與巖土體的相互作用，使巖土體強(qiáng)度和穩(wěn)定性降低、性能變差。地基土體呈飽和狀態(tài)時(shí)，地下水滲入土體的孔隙中，降低了土體顆粒間的相互作用力，致使土質(zhì)濕陷軟化，壓縮性增大，從而導(dǎo)致地基承載力明顯降低。

3 軟基處理方案

3.1 軟基處理的重點(diǎn)與難點(diǎn)分析

3.1.1 擬建場(chǎng)地標(biāo)高均低于周邊項(xiàng)目及路網(wǎng)標(biāo)高，且周邊項(xiàng)目及路網(wǎng)均已完工投入使用，排水通道僅剩東側(cè)排水渠，如不構(gòu)建系統(tǒng)的降排水措施，雨季易積水（見(jiàn)圖2），破壞土體原物理力學(xué)性能，致使土質(zhì)軟化，同時(shí)造成施工機(jī)械設(shè)備就位難度加大。

圖2 場(chǎng)地積水情況

3.1.2 填土分兩階段不同時(shí)期不同土質(zhì)回填，成因較復(fù)雜，且填土下部為流塑狀淤泥層，地基土分布不均勻、均勻性差、厚度差異大、高壓縮性、物理力學(xué)性質(zhì)差異較大、地基承載力低、軟基處理施工難度大。

3.1.3 該項(xiàng)目的功能區(qū)域劃分明確，且使用要求不一樣，尤其是重載區(qū)要求不均勻沉降傾斜率≤0.3%，5m 范圍內(nèi)≤15mm，對(duì)軟基處理的施工手段及工藝要求較高。

3.1.4 該項(xiàng)目工期緊，且恰逢雨季施工，根據(jù)前兩年2017 至2018 年天氣記錄，軟基處理4-6 月為主要施工期，雨天在60%左右，晴天沒(méi)有超過(guò)5 天，需精準(zhǔn)設(shè)定施工組織方案，以確保軟基處理方案能克服雨季帶來(lái)的影響，如期完成工程建設(shè)。

3.2 軟基設(shè)計(jì)處理方案

考慮到擬建場(chǎng)地工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性，結(jié)合項(xiàng)目建設(shè)方的使用需求，設(shè)計(jì)確定擬建場(chǎng)地的軟基處理方案分兩階段開(kāi)展。第一階段為普夯，夯擊能為2500kN·m，先進(jìn)行低錘滿拍壓實(shí)表層填土，初步達(dá)到消除填土層部分沉降及提高填土層承載力的目的。第二階段對(duì)重載區(qū)采用水泥攪拌樁，樁徑為500mm，樁間距1.2m，水泥摻入量20%，平均樁長(zhǎng)約11.5m，設(shè)計(jì)單樁復(fù)合地基承載力特征值為90kPa。對(duì)一般區(qū)采用水泥攪拌樁，樁徑為500mm，樁間距1.8m，水泥摻入量15%，平均樁長(zhǎng)約6.0m，設(shè)計(jì)單樁復(fù)合地基承載力特征值為90kPa。第二階段同時(shí)開(kāi)展沿場(chǎng)地至西向東每間隔約100m 設(shè)置排水明溝的降排水措施。

3.3 水泥攪拌樁施工工藝

采用二噴二攪的施工工藝：樁位定位—樁機(jī)就位調(diào)平—清送漿管—漿液制作送漿—邊噴漿邊攪拌至設(shè)計(jì)加固深度—邊噴漿邊攪拌提升至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高—成樁結(jié)束—移機(jī)施工下一根樁。

3.3.1 測(cè)量放樣和樁機(jī)就位：在復(fù)核控制點(diǎn)前提下，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙由測(cè)量人員進(jìn)行樁位放樣，記錄現(xiàn)場(chǎng)情況，同時(shí)保護(hù)好主要的測(cè)量控制點(diǎn)，以確保在工程完工后能順利地開(kāi)展驗(yàn)收復(fù)測(cè)工作。樁機(jī)移至指定樁位對(duì)中，樁位偏差不得大于20mm，為保證攪拌樁的垂直度偏差不超過(guò)0.5%，攪拌樁機(jī)底盤應(yīng)保持水平，每臺(tái)樁機(jī)必須從井架中心設(shè)長(zhǎng)6m 鉛錘以便檢查樁機(jī)垂直度，通過(guò)控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來(lái)進(jìn)行控制。

3.3.2 清送漿管：施工前應(yīng)對(duì)原送漿管進(jìn)行清洗，檢查管中是否存在殘留的水泥塊，并進(jìn)行通管試驗(yàn)以確認(rèn)送漿管內(nèi)暢通無(wú)阻。

3.3.3 漿液的制作及送漿：采用強(qiáng)度等級(jí)為42.5的普通硅酸鹽水泥作為固化劑，水灰比按0.65∶1，水泥漿比重1700kg/m3拌制水泥漿液，攪拌過(guò)的水泥漿需經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)再倒入蓄漿桶中。在注漿過(guò)程中，應(yīng)繼續(xù)攪拌，防止?jié){液沉淀、離析。用擠壓泵（壓力不小于0.4MPa）將蓄漿桶中的漿液通過(guò)送漿管送至攪拌樁機(jī)的噴漿口處。

3.3.4 邊噴漿邊攪拌、成樁：采用二噴二攪的施工工藝，為避免堵管，下鉆時(shí)可以帶漿下鉆，嚴(yán)禁帶水下鉆，下鉆的噴漿量應(yīng)不超過(guò)總量的1/2。下鉆和提鉆過(guò)程中全程采用低檔位操作，攪拌樁機(jī)鉆桿轉(zhuǎn)速控制在60 轉(zhuǎn)/min 內(nèi)，噴漿壓力不小于0.4MPa，鉆進(jìn)速度不大于1.0m/min，提升速度不得大于0.5m/min。

為保證水泥攪拌樁的樁端、樁頂及樁身質(zhì)量，下鉆噴漿時(shí)在樁頂部位進(jìn)行磨樁頭噴漿攪拌30s，提鉆噴漿時(shí)在樁端部位進(jìn)行磨樁端噴漿攪拌30s，余漿上提過(guò)程中全部噴入樁體。成樁后移機(jī)至下一樁位，重復(fù)以上操作步驟進(jìn)行下一根樁的施工。

3.4 軟基處理后質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

該項(xiàng)目在第一階段普夯施工結(jié)束后進(jìn)行了處理后靜載荷試驗(yàn)，第二階段水泥攪拌樁施工結(jié)束后進(jìn)行了單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求。

4 幾種特殊性巖土的勘察要點(diǎn)

該項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)對(duì)工程建設(shè)有影響的特殊性巖土主要有填土以及軟土。

4.1 填土

填土根據(jù)其物質(zhì)組成和堆填方式可以分為雜填土、素填土和沖填土、壓實(shí)填土等四大類。素填土主要是由碎石土、砂土、粉土、黏性土等一種或幾種材料組成的，是天然巖土體經(jīng)剝離搬運(yùn)堆積而成的土體，雜物含量很少甚至不含雜物。雜填土是人類在生活中產(chǎn)生的廢料、廢棄物而堆填成的土，一般為建筑垃圾、工業(yè)廢料或生活垃圾等雜物，其成分較復(fù)雜。沖填土是借助水力搬運(yùn)再堆積的土體，主要發(fā)生在濱海灘涂區(qū)，充填物的成分主要為砂土、粉土或黏性土，組成物較單一且因場(chǎng)地原因厚度變化一般較大。壓實(shí)填土是按一定標(biāo)準(zhǔn)控制材料成分、密度、含水量分層壓實(shí)或者夯實(shí)而成的。

填土勘察的主要內(nèi)容為：一是根據(jù)已有的資料，查明地形和地物的變遷、填土物質(zhì)的主要來(lái)源、堆填時(shí)間、堆填方式、物質(zhì)成分等。二是查明填土的分布、厚度、深度、顆粒級(jí)配、均勻程度、密實(shí)程度、壓縮性、濕陷性等，查明沖填土的固結(jié)程度以及排水情況。三是查明填土對(duì)周邊環(huán)境的污染程度，并分析其腐蝕性對(duì)建筑材料的影響。四是查明填土下臥層情況，若存在軟弱下臥層應(yīng)查明其物理力學(xué)性質(zhì)[3]。通過(guò)充分查明填土的基礎(chǔ)性資料，分析填土的物理力學(xué)性質(zhì)，為工程建設(shè)的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的依據(jù)。

4.2 軟土

軟土是在靜水或緩慢流水環(huán)境中，經(jīng)過(guò)生物化學(xué)作用形成的細(xì)粒土，其天然孔隙比≥1.0，且天然含水量大于液限，軟土主要包括淤泥、淤泥質(zhì)土、有機(jī)質(zhì)土、泥炭土、泥炭等。軟土地基具備以下特性：一是不均勻性。軟土主要由細(xì)微和高分散的顆粒組成，多含薄層的黏性土、粉土或者粉細(xì)砂，水平和垂直方向不均勻，這也是造成地基不均勻沉降的主要原因。二是高壓縮性，軟土的壓縮系數(shù)高，屬于高壓縮性土，一般情況下其壓縮系數(shù)a1-2為0.5～1.5MPa-1，最高可達(dá)到4.5MPa-1。三是具流變性，因建筑工程物上部荷載力的長(zhǎng)期作用，其過(guò)程對(duì)軟土地基的影響使得地基很容易出現(xiàn)變形，伴隨著時(shí)間增長(zhǎng)甚至?xí)a(chǎn)生剪切變形。這種變形雖然不夠明顯，但在長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)影響下，土的長(zhǎng)期強(qiáng)度會(huì)小于瞬時(shí)強(qiáng)度，從而影響到地基穩(wěn)定性和地基沉降。四是觸變性，軟土地基一般屬于極靈敏土或高靈敏土的范疇，因?yàn)樽陨砭哂胁环€(wěn)定的結(jié)構(gòu)，所以當(dāng)軟土受到擾動(dòng)作用后會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞、強(qiáng)度喪失，從而極大地降低其土層承載強(qiáng)度。五是透水性差，滲透系數(shù)小。軟土因其形成的環(huán)境，造成土體中的含水量一般較高，但其均為孔隙比大、滲透系數(shù)小、透水性差的細(xì)粒土，軟土地區(qū)的建筑物沉降持續(xù)時(shí)間一般較長(zhǎng)，土體長(zhǎng)期處于飽水狀態(tài)，不能有效地確定其承載力，因此會(huì)對(duì)建筑工程的地基承載力產(chǎn)生極大的影響。

軟土勘察的主要內(nèi)容為：一是查明軟土的成因類型、分布規(guī)律、層理特性、水平和垂直方向的均勻性，地表層的分布和厚度，以及下臥硬層或基巖的埋深和起伏情況。二是查明軟土的固結(jié)歷史、應(yīng)力水平和結(jié)構(gòu)破壞對(duì)強(qiáng)度和變形的影響，判定不均勻變形的可能性。三是結(jié)合設(shè)計(jì)方案提供相應(yīng)的物理力學(xué)性能參數(shù)，分析各類施工方案過(guò)程對(duì)軟土應(yīng)力狀態(tài)、強(qiáng)度和壓縮性的影響。

5 結(jié)語(yǔ)

安吉物流寧德基地竣工至2021 年已近一年有余，目前尚未發(fā)現(xiàn)有影響生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的地基沉降變形問(wèn)題出現(xiàn)。綜上所述，該工程對(duì)經(jīng)吹填海砂后再覆填土的淺海灘涂地區(qū)勘察、軟基設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中涉及的部分技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了分析及評(píng)價(jià)，效果達(dá)到了工程建設(shè)的預(yù)定目標(biāo)，為這類地區(qū)工程建設(shè)中的軟基處理問(wèn)題積累了一定經(jīng)驗(yàn)。