鄭際毅

摘 要：介紹某碼頭工程在潮汐區(qū)采用真空預(yù)壓方案對岸坡區(qū)進(jìn)行地基加固處理的施工設(shè)計(jì)、施工工藝， 以及在潮汐區(qū)施工中遇到的技術(shù)難題的處理措施。

關(guān)鍵詞：真空預(yù)壓 地基處理

近年來，沿海地區(qū)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，建設(shè)用地越來越緊張，為此向海要地成為解決沿海地區(qū)因城市建設(shè)和拓展造成土地緊張問題的主要途徑。而在通過解決這個(gè)問題的過程中，由于潮間帶所處的地理位置和地質(zhì)條件的特殊性，該位置的軟基處理具有一定程度的復(fù)雜性和困難。在已有的資料中顯示，廣州港南沙港區(qū)軟基處理項(xiàng)目、深圳灣北岸潮間帶濱海大道軟基處理項(xiàng)目、寧波大榭招商國際集裝箱碼頭工程項(xiàng)目、連云港市新城閘工程閘塘內(nèi)軟基處理項(xiàng)目、連云港廟嶺三期突堤軟土地基項(xiàng)目等，在潮間帶的岸坡處理中使用了排水固結(jié)的方法進(jìn)行加固，該方法得到較好的應(yīng)用。

文中涉及的軟基處理區(qū)域：該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地質(zhì)環(huán)境特殊，在長期的河流沖積和海潮進(jìn)退作用下，沉積了深厚的海陸交互相軟土；且在臨海區(qū)域的淺海灘涂位置，人工吹填了大量的淤泥、淤泥混砂的填土。而且此次處理屬于臨時(shí)處理措施，軟基處理結(jié)束后約三分之一的區(qū)域?qū)⑦M(jìn)行大面積的基槽開挖，以便形成后方的回填空間，同時(shí)需要保證開挖后的坡面穩(wěn)定以及保證剩余的區(qū)域達(dá)到使用的要求。雖然排水固結(jié)的方法已得到較好的運(yùn)用，但是由于文中涉及的項(xiàng)目具有其不同的特點(diǎn)，因此介紹在該區(qū)域選擇真空預(yù)壓的施工工藝及實(shí)施過程和實(shí)施后的效果，為類似工程提供借鑒。

工程概況

1、設(shè)計(jì)水位

根據(jù)1991年潮位資料統(tǒng)計(jì)：①設(shè)計(jì)高水位（高潮10%）：3.24m；②設(shè)計(jì)低水位（低潮90%）：0.53m；③極端高水位（50年一遇）：4.44m；④極端低水位（50年一遇）：-0.10m。

2、地質(zhì)條件

根據(jù)勘察資料，工程場區(qū)主要有，陸成沖積地層，河口沖積沉積地層、陸域沖洪積地層、海陸交互沉積地層及人工填土層。淤泥層為飽和流塑狀態(tài)，厚度不等，一般為5～20m，平均厚處達(dá)14.5m，含水量為46.5%～70.5%，原位十字剪切試驗(yàn)平均強(qiáng)度約為9.6KPa，壓縮模量1.17～2.82MPa，屬高含水量、高壓縮性、強(qiáng)度極低的超軟粘土地基。淤泥層之上，進(jìn)行了吹填，由于吹填料的性質(zhì)不同，有的區(qū)域是含砂量較大的材料，有的區(qū)域是浮泥，俗稱“爛泥塘”。

3、地基處理

地基處理采用土工布、土工格柵（在浮泥區(qū)域鋪設(shè)）+砂墊層+塑料排水帶+真空預(yù)壓排水固結(jié)方法處理。砂墊層厚1.5m，排水板采用正方形布置間距為1m，深度要求約為25m，根據(jù)土層情況排水板底部距離下臥砂層頂部50cm；抽真空維持恒載85kPa約85天。地基處理的斷面示意圖如圖1所示。

設(shè)計(jì)要求：推算的主固結(jié)殘余沉降<25cm；推算得到的固結(jié)度達(dá)到90%以上；場地使用荷載按50 kN/m2考慮。

工程的難點(diǎn)及解決措施

在原有位置上實(shí)施充填沙袋圍堰，這對原有的圍堰是一種加載影響。在實(shí)際實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)，在吹填后方的陸域時(shí)，臨海側(cè)的小圍堰同時(shí)發(fā)生向還側(cè)位移。若再增加充填沙袋圍堰，將會增加本身圍堤的失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。因此，在實(shí)際實(shí)施中把小圍堰向海側(cè)前移30m，減少充填沙袋圍堰的高度和斷面大小。

由于處于潮間帶區(qū)域，鋪設(shè)砂墊層后，砂墊層容易流失，影響真空預(yù)壓的橫向排水通道的施工質(zhì)量。打設(shè)塑料排水板施工可能會遇上在水上施工，需要考慮如何保證打設(shè)排水板的質(zhì)量及打板機(jī)施工的安全。因此，在設(shè)置小圍堰的時(shí)候，增加了木樁以抵抗水浪和風(fēng)浪的沖蝕，提高了小圍堰的穩(wěn)定，保證了后續(xù)實(shí)施過程中，保持在陸上施工。

由于真空預(yù)壓區(qū)由吹填砂形成陸域， 砂層厚度不均有的厚度達(dá)到10m左右， 潮水位接近或超過真空預(yù)壓加固區(qū)場地高程， 在砂層厚、地下水位高的情況下，無法通過挖掘機(jī)進(jìn)行密封溝開挖， 唯有采用泥漿攪拌樁形成密封墻進(jìn)行真空預(yù)壓區(qū)周邊密封處理。在潮水漲落交替沖刷的潮間帶區(qū)域進(jìn)行大面積真空預(yù)壓施工， 將面臨如何在潮水中進(jìn)行攪拌樁施工， 并保護(hù)已施工好的密封墻不受潮水沖刷損壞，確保密封墻的密封效果等難題。能否克服這些技術(shù)難題， 也成為決定真空預(yù)壓以至總體工程成敗的關(guān)鍵。經(jīng)過科學(xué)論證， 為保證泥漿攪拌墻質(zhì)量，主要采取以下技術(shù)措施：①為盡量減少因在吹填過程中擠淤造成的局部砂層偏厚造成淤泥攪拌樁密封漏洞， 除采用鉆孔取樣的方式沿真空預(yù)壓邊界按50m一個(gè)孔的間距現(xiàn)場鉆孔判定砂層厚度外， 泥漿攪拌樁施打深度以超過鉆探測定的吹填砂厚度1.0 m以上控制。②泥漿質(zhì)量是決定泥漿攪拌墻質(zhì)量的關(guān)鍵。由于周邊淤泥多為粉質(zhì)土顆粒構(gòu)成， 經(jīng)在島上及周邊多個(gè)地點(diǎn)取淤泥制取的泥漿黏稠度不高， 顆粒間黏結(jié)力小， 很容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象， 用這樣的泥漿形成的密封墻泥漿顆粒很容易在抽真空過程中由于加固區(qū)內(nèi)外存在壓力差而被吸走流失， 致使密封墻密封效果下降甚至失效。反復(fù)尋找合適淤泥來源和試驗(yàn)仍無法制取高質(zhì)量的泥漿，最后決定在海域取泥漿， 用船運(yùn)至現(xiàn)場后由泥漿泵吹送至儲漿池， 在儲漿池制配成合格的泥漿后再由泥漿泵輸送至樁機(jī)使用。③確保泥漿濃度及摻入量。設(shè)計(jì)泥漿重度要求13.5 kN/m3， 摻入比達(dá) 35%以上， 采用四攪四噴工藝。針對本工程處于潮水變動的潮間帶區(qū)域，潮水漲落易對密封墻造成不利影響， 根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況， 盡量提高施工標(biāo)準(zhǔn)： 如施工實(shí)際控制泥漿濃度要求達(dá)到 14 kN/m3加大攪拌機(jī)輸漿泵功率， 摻入比達(dá)到 48%以上。在實(shí)際施工中， 加固區(qū)周邊先進(jìn)行四攪四噴泥漿攪拌樁施工， 在鋪設(shè)真空預(yù)壓密封膜前再進(jìn)行兩噴兩攪的復(fù)攪施工， 增加的兩噴兩攪的復(fù)攪施工樁管的下沉及提升速度控制在1.0～1.2 m/min。④采取措施保護(hù)密封墻，因此把海側(cè)前沿的密封墻的位置向陸側(cè)移動2～3m，這樣海側(cè)的小圍堰形成一個(gè)保護(hù)墻，以免漲落潮潮水的沖刷易將密封溝外的中粗砂沖進(jìn)密封溝。⑤在密封溝加插薄膜， 進(jìn)一步提高泥漿墻密封效果。由于泥漿濃度配制較高， 攪拌樁施工質(zhì)量有保證， 剛施工完畢的攪拌墻處于流塑狀態(tài)，考慮到現(xiàn)場真空預(yù)壓復(fù)雜的邊界條件和施工環(huán)境，為進(jìn)一步提高密封墻的效能， 攪拌樁施工完畢后，在密封墻內(nèi)側(cè)加插深度 2.5～3.0 m 的密封膜。

在岸坡挖泥等工序施工之前，都先進(jìn)行縝密的安全穩(wěn)定分析計(jì)算，指導(dǎo)挖泥的速度和挖泥區(qū)距真空預(yù)壓加固區(qū)邊界的距離，對于岸坡區(qū)施工期間的穩(wěn)定起到了關(guān)鍵作用。岸 坡 區(qū) 潮間帶真空預(yù)壓期間，回填、岸坡挖泥和樁基作業(yè)等施工工序也要交叉進(jìn)行，將影響岸坡區(qū)的穩(wěn)定性。

效果分析

根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，在真空預(yù)壓處理區(qū)域設(shè)置了沉降觀測、孔隙水壓力觀測、分層沉降觀測等監(jiān)測項(xiàng)目和加固前后十字板檢測、加固后的靜力觸探試驗(yàn)、加固后的載荷板試驗(yàn)以及加固前后取樣室內(nèi)土工試驗(yàn)。

1、現(xiàn)場監(jiān)測情況

根據(jù)沉降監(jiān)測資料，用雙曲線法、傳統(tǒng)三點(diǎn)法等對土體固結(jié)度、殘余沉降量進(jìn)行計(jì)算分析， 土體固結(jié)度超過 90%， 殘余沉降量小于250 mm， 滿足設(shè)計(jì)要求。其中，沉降值范圍在1.53m～2.05m之間變化。在穩(wěn)定恒載期間，負(fù)的超孔隙水壓力值隨深度其絕對值逐漸減小，在深度為21m時(shí)，其負(fù)的超孔隙水壓力值為-41.5kPa左右，說明加固的深度影響可至少達(dá)到21m。由于所對應(yīng)的圍堤是較危險(xiǎn)區(qū)域， 水深較深， 水下地形坡度較大， 因此在加固區(qū)海側(cè)邊界埋設(shè)了深層水平位移觀測儀器， 用于觀測施工抽真空期的土層水平位移情況。各區(qū)實(shí)測最大水平位移值分別為18.4mm～80.4mm位移的方向是指向加固區(qū)內(nèi)， 這充分表明， 真空預(yù)壓法對圍堤的安全是有利的。

2、現(xiàn)場檢測情況

原位取土試驗(yàn)分析。通過土的常規(guī)試驗(yàn)分析， 發(fā)現(xiàn)原來松散的砂層變得非常密實(shí)， 淤泥層、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層等土體物理力學(xué)指標(biāo)明顯改善， 取得了良好的地基加固效果。加固前后土體物理力學(xué)指標(biāo)變化情況：含水量由46.5%～70.5%加固后變化為39.8%～60.3%；濕密度由平均值1.662kN/m3加固后變化為1.708kN/m3；孔隙比由平均值1.55加固后變化為1.31等。

原位試驗(yàn)結(jié)果分析。原位十字剪切試驗(yàn)平均強(qiáng)度約為9.6KPa加固后變化為17.1kPa；靜力觸探試驗(yàn)值在加固后平均值550kPa；靜荷板試驗(yàn)結(jié)果顯示場地達(dá)到120kPa的承載力。

使用結(jié)果分析。潮間帶的岸坡區(qū)已開挖至設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高，整個(gè)場地穩(wěn)定，達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期效果。整個(gè)區(qū)域還有部分作為碼頭和堆場的銜接區(qū)域尚未投產(chǎn)，需要待投產(chǎn)后進(jìn)行觀測再進(jìn)行評價(jià)。

結(jié)語

在潮汐區(qū)的真空預(yù)壓加固是成功的。真空預(yù)壓有利于土體中水的排出及孔隙水壓力的迅速消散； 真空預(yù)壓的作用改善了原有的土體， 極大地提高了土體承載力， 滿足了的設(shè)計(jì)要求； 圍堤的安全也得到了保證，其使用效果較好。

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（作者單位：廣州港集團(tuán)南沙工程辦公室）