洪海沖

摘 要：在填海造地建設過程中，因施工的材料、工藝、工期的限制，完成吹填施工后容易產生軟土地基、不均勻沉降等問題。文章結合實際工程案例，在施工工期要求較為緊張的前提下，綜合分析軟土地基的起因、組成，結合使用土工復合材料、竹芭、真空聯(lián)合堆載預壓等方法，實踐應用于解決填海造地形成的淤泥軟土地基，縮短了項目建設開發(fā)時間。

關鍵詞：填海造地 土工復合材料 堆載預壓

1.工程概況

港珠澳大橋珠澳口岸人工島項目位于廣東省珠海市拱北海域，因項目所在區(qū)域原泥覆蓋層中的淤泥層（原泥面）為海相沉積地層，遍布全探區(qū)，平均厚度10m左右，且含水率>70%，強度低，高壓縮性。按設計要求，原泥面至±0.0m回填砂在原泥面上無墊層直接回填。項目陸域形成主要采用絞吸船二次轉吹的方式進行吹填施工，由于中粗砂比重大、原狀淤泥承載力小，加之絞吸船管道吹填施工擾動底部淤泥，隨著吹填施工管線向前推進，淤泥被中粗砂拱至集中區(qū)域，形成拱淤淤泥區(qū)，淤泥連續(xù)分布且面積較大，滲透系數(shù)量級約為10-8cm/s，淤泥層平均厚度約15m左右，不具備井點降水聯(lián)合堆載預壓施工條件。

2.施工工藝處理

綜合鉆孔情況、檢測數(shù)據(jù)及專家意見，計劃采用真空聯(lián)合堆載預壓進行地基處理。地基處理區(qū)域面積約11.20萬m2。計劃分成3個小區(qū)同時進行真空預壓施工，每個區(qū)面積約3～5萬m2。真空預壓施工包括鋪設土工織物、鋪設中粗砂墊層、插打塑料排水板、打設淤泥攪拌墻、真空預壓。真空預壓施工總工期為145～160d。

2.1鋪設土工織物

目前不進行清淤置換施工，在淤泥區(qū)域面層鋪設土工織物墊層后直接回填中粗砂墊層。在淤泥表面鋪設2層編織土工布加1層竹芭，能有效地加筋和擴散上部荷載的作用，約束土體的側向變形和提高吹填淤泥的地基承載力。

2.2鋪設中粗砂墊層（2m）、插打塑料排水板

中粗砂墊層分兩級采用堆載施工，每級厚度按1.0m厚度控制，工程量約22.40萬m3。

采用塑料排水板型號為SPB-B型，間距1.0m，正方形布置。塑料排水板底部控制在穿透中粗砂混粘性土層進入其下淤泥質土并離該層土底面50cm。

2.3打設淤泥攪拌墻

因前期吹填料為砂性土，含砂量較大，透水性好，需采用淤泥攪拌樁對此區(qū)域進行密封，淤泥攪拌樁采取單排，直徑Ф700mm，兩樁彼此搭接20cm，樁間距50cm，要求淤泥攪拌樁必須穿透透氣（水）層并進入其下不透水層50cm為準。

各分區(qū)同時施工，分區(qū)間泥漿攪拌墻考慮利用現(xiàn)有淤泥，將密封膜直接埋設在淤泥中；而各分區(qū)外圍計劃設置單排泥漿攪拌墻，施工標高為+2.0m～-6.0m，工程量約為15200延米。泥漿攪拌墻所用泥漿直接從淤泥區(qū)域抽取。圖1為泥漿攪拌墻搭接示意圖。

2.4真空預壓

真空預壓法屬于排水預壓法。先在欲加固軟土地基上按一間距打設塑料排水板（垂直排水通道），然后在地面上鋪設一定厚度砂墊層，再將不透氣的薄膜鋪設在砂墊層上，借助埋設在砂墊層中的管道，通過抽真空裝置將膜下土體中空氣和水抽出，使土體得以排水固結。

（1）鋪設真空濾管

濾管采用通徑為50mm、壁厚δ≥1.2mm的UPVC硬塑料管，在管壁上每隔5～8cm鉆一直徑Ф5～7mm的小孔，制成花管，再包裹一層90g/ m2的無紡土工布作為隔土層，濾管便制作完成。濾管布置間距≤6.5m，呈框格形布置，濾管的埋設深度約30cm。

（2）鋪設真空膜

密封膜采用二層聚乙烯（或聚氯乙烯）薄膜，密封膜踩入淤泥攪拌墻中，踩入深度>1m。

（3）安裝真空泵

抽真空設備采用7.5kW的射流泵，在進氣口封閉狀態(tài)下，泵的出口壓力為96kPa的真空泵。每臺真空設備的控制面積為800～1000m2。

3.施工效果分析

為了便于分析，首先假定以下邊界條件：吹填軟弱層指標將采用平均值進行計算；軟基處理深度按15m計算；計算水位按照±0.0m考慮。

3.1工后沉降計算

為便于計算，堆載高度按照7m高度計算，排水板四方形布置，間距1.0m；淤泥層厚度按15m考慮（包括因吹填形成的3m厚軟弱層），采用堆載預壓后進行工后殘余沉降計算公式如式①。

式③～⑥中：Uz-豎向平均固結度；Ur-徑向平均固結度；Cv-垂直固結系數(shù)（cm2/s）；Ch-水平向固結系數(shù)（cm2/s）；F（n）-與n有關的函數(shù)；t-固結時間（s）；H-不排水面至排水面的豎向距離（cm）。

按照設計要求最小固結度85%考慮殘余沉降：

ΔS = S f - Sf + sUz r= 2 . 5 -2.87×85%=0.0605m=60.5mm<250mm

則滿足殘余沉降要求（未考慮降水井、強夯、碾壓等有益影響）。

3.2地基承載力計算

3.2.1粘性土承載力核算

現(xiàn)階段確定地基承載力方法很多，本次分析將參考《建筑地基處理技術規(guī)范》（JGJ79-2012）以及《水運工程巖土勘察規(guī)范》（JTS133-2013）對粘土的地基承載力進行初步分析。根據(jù)十字板抗剪強度Cu值，按公式⑦計算容許承載力。

式⑦中：f-容許承載力（kPa）；Cu-十字板抗剪強度（kPa）；γ-基礎底面以上土的加權平均重度（地下水位以下取浮重度）（kN/m3）；D-基礎埋置深度（m）。endprint

τft=τfo+Δσz×Ut ×tan ψcu ⑧

式⑧中：τft-t時刻土的抗剪強度（kPa）；τfo-地基的天然抗剪強度，取25/3=8.3kPa（原始狀態(tài)下的淤泥層的地基容許承載力為25kpa，見勘察報告，結合十字板指標為8.23kpa，在不考慮埋深情況下，其天然抗剪強度可取8.3kPa）；Δσz-預壓堆載引起的附加豎向應力（kPa），取120kPa；Ut-土的固結度，取85%；ψcu-三軸固結不排水壓縮試驗求得的土的內摩擦角，取14.5°（見勘察報告）；τft=8.3+120×0.85×tan14.5°=8.3+26.4=34.7 kPa

計算的地基處理后抗剪強度τft=34.7kPa，相當于該粘性土的十字板強度。計算承載力的埋深可按6m計算，則：

地基容許承載力f = 3×3 4.7+4.8×18+（6-4.8）×9.5=202（kpa）

不考慮埋深情況下的地基容許承載力f=3×34.7=104.1（kpa）

處理后不考慮埋深情況下粘性土的地基承載力特征值為104.1kPa，滿足大于80kpa承載力特征值的要求（未考慮降水井、強夯、碾壓等影響）。

3.2.2砂土承載力核算

淺層平板載荷的寬度及試驗深度分別按照B=0.8m和H=0.5m（H>2/3B），表層主要為中粗砂，內摩擦角按照32°考慮，則砂性土承載力計算可通過太沙基極限承載力進行計算。

砂性土表層極限承載力為430.92kpa，考慮安全系數(shù)為3，則地基承載力f=430.92/3=143.64（kPa）>120kpa，滿足設計砂性土承載力要求。

4.結束語

綜上所述，填海造地軟土地基固結處理的方法很多，但要結合現(xiàn)場實際土質情況、施工條件、工期要求等綜合因素，選擇最適合的處理方法。本項目中經過固結處理的填海造地軟土地基滿足后期建筑物地基承載力要求，加快填海造地項目二級開發(fā)建設進度，縮短項目建設開發(fā)的時間，對社會經濟發(fā)展起到了加速的作用。

參考文獻：

[1]JGJ79-2012·建筑地基處理技術規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[2]JTS133-2013·水運工程巖土勘察規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2014.

[3]王偉民.塑料插板堆載預壓施工技術在深厚淤泥軟弱地基的應用[J].廣東土木與建筑，2014（04）：24-26.

[4]劉勇健，李彰明，林軍華.靜動力排水固結法處理淤泥質軟基的加固效果分析[J].廣東工業(yè)大學學報，2010，27（01）：75-81.

[5]徐瑞寶，張嘉華.深厚淤泥軟基的爆破擠淤施工[J].水運工程，2006（06）：74-76.endprint