趙宇

（上海市水務(wù)局行政服務(wù)中心（上海市海洋局行政服務(wù)中心），上海200000）ZHAO Yu

1 引言

隨著我國東南沿海地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展，土地資源也正日益短缺。針對此，沿海城市通常會采用吹填造陸的方式來緩解土地緊缺問題。由于吹填土地基有承載能力低、地下水位高、空隙大和沉降大等特點，所以無法直接應(yīng)用到工程建筑領(lǐng)域。

在工程施工中，常采用動力固結(jié)法、真空預(yù)壓法、強夯法和復(fù)合地基法來處理吹填土。對此，在綜合考慮現(xiàn)場實際情況、施工機械和經(jīng)濟性的基礎(chǔ)上，經(jīng)初步判定后，可采用高真空擊密法、強夯法和振沖碎石樁復(fù)合地基法[1]。

2 工程概況

呂四港電廠位于江蘇省啟東市呂四港附近的秦潭以西新港閘口，距呂四鎮(zhèn)約15 km。廠址為海堤外灘涂，為了不占用農(nóng)田，圍灘造地建廠。該地區(qū)原始整個灘地向海傾斜，地形比較平緩。場地在施工前基本達(dá)到設(shè)計標(biāo)高且已固結(jié)近兩年，吹填土的強度有較大提高，部分地區(qū)吹填土的地基承載力特征值達(dá)到了80 kPa，但土質(zhì)在橫向和縱向上分布極不均勻，短期內(nèi)達(dá)不到輔助建筑物設(shè)計荷載要求，因此需要對輕型建筑物、煤場和道路等場地進行處理。

3 工程地質(zhì)概況

根據(jù)現(xiàn)場勘察資料，原場地上部地層主要為粉砂，稍密。下部含有淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾層，目前吹填土呈飽和松散狀態(tài)。電廠主要建（構(gòu)）筑物擬采用樁基礎(chǔ)，樁基持力層埋深超過40 m，試樁報告已通過審查。但對于其他輔助及附屬建（構(gòu)）筑物，對地基承載力和變形要求相對較低，不需要長樁進行地基處理，而上部自然地基土（①-1、①-2號土）承載力特征值僅為120 kPa。

此外，新近吹填的飽和松散粉砂地層地基承載力特征值大部分僅為80 kPa，小部分還沒達(dá)到80 kPa，存在中等—嚴(yán)重液化現(xiàn)象，不能滿足設(shè)計要求，甚至達(dá)不到大型機械施工荷載需要。因此，必須進行淺地基處理[2]。

為節(jié)約地基處理費用，加快工程工期，同時綜合考慮本場地廠址地區(qū)缺少石料、場地臨時供電困難和大型機械設(shè)備進場困難等問題，擬采用以下3種淺地基處理方案，即高真空擊密法、強夯法和振沖碎石樁復(fù)合地基法[3]。

根據(jù)廠區(qū)初步設(shè)計勘察結(jié)果，場地地層從上到下描述如下：

1）0-1粉砂：為吹填填土，呈松散、上部潮濕、下部飽和特點，一般天氣無積水，陰雨天局部積水。該土層厚度為2.8～5.9 m，平均厚度為4.0 m，平均標(biāo)貫擊數(shù)1.7擊。

2）①-1粉細(xì)砂：呈灰、灰綠色，特點為飽和、稍密，表層局部夾少量黏土薄層，含貝殼、云母碎片，有水析現(xiàn)象，搖振反應(yīng)明顯，層理不清晰。該層土平均標(biāo)貫擊數(shù)約12.4擊，層厚較薄，一般厚度為3.4～5.9 m，平均厚度約為4.5 m。

3）①-2粉砂：呈灰色，具有飽和、稍密的特點，且含云母碎片，夾粉質(zhì)黏土薄層，偶含腐殖質(zhì)，搖振反應(yīng)中等。該層平均標(biāo)貫擊數(shù)約11.0擊，分布比較均勻，層厚變化不大，一般厚度為3.6～6.9 m，平均厚度為4.8 m。

4）②粉質(zhì)黏土夾粉土：呈灰、褐灰色，具有可塑，粉砂、粉土含量較大的特點，層狀分布，呈千層餅狀，層理明顯。該層平均標(biāo)貫擊數(shù)約9.6擊，層頂埋深約為11.7～13.8 m，層厚約為3.9～7.3 m，平均厚度為5.67 m。

5）③粉砂：呈青灰、灰色，具有中密、飽和、搖振反應(yīng)中等特征，含云母碎片，夾粉質(zhì)黏土薄層。該層平均標(biāo)貫擊數(shù)約16.8擊，層頂埋深約為17.2～19.2 m，層厚約為6.2～8.7 m，平均厚度為7.58 m。

4 地基情況及處理方法比較

4.1 地基情況

地基地質(zhì)條件情況比較復(fù)雜，往往會存在大面積吹填土地基，而由于吹填土地基的土體物理力學(xué)性質(zhì)差、高壓縮性、強度低，因此對基礎(chǔ)施工存在一定的不良影響。另外，因場地原狀土層位、層厚不穩(wěn)定、缺層錯層現(xiàn)象比較嚴(yán)重，所以各土層的力學(xué)性質(zhì)較離散，且壓縮模量差異較大，屬不均勻地基。

擬建項目各建筑物基礎(chǔ)情況如下：（1）主廠房區(qū)基底壓力范圍為150～300 kPa，基底標(biāo)高為-1.5～-2.0 m，適合采用樁基礎(chǔ)；（2）水泵房以及部分水工建筑物基底壓力范圍為120～150 kPa，基底標(biāo)高為-1.0～-3.5 m；（3）輔助建筑物、煤場以及道路要求地基承載力范圍為90～110 kPa，基底標(biāo)高-1.0～-3.5 m。

經(jīng)過反復(fù)的技術(shù)和經(jīng)濟比較可知，對于水泵房、水工建筑物、輔助建筑物、煤場以及道路可采用強夯法、高真空擊密法和振沖碎石樁法進行地基處理。

4.2 地基處理方法及對比分析

4.2.1 地基處理方法

地基處理方法主要具有以下3種方法。

1）強夯法。被稱為動力固結(jié)法或壓實法，通常將一定質(zhì)量的夯錘提升到一定高度后自由落體，進而給地基一定的振動和沖擊能量。通過沖擊力對土體產(chǎn)生應(yīng)力波，在原地基中形成密實的土墩，從而提高土體的密實度、改善土體力學(xué)性質(zhì)、增加地基土的強度，降低其壓縮性。通過強夯法，可顯著改善地基土質(zhì)強度?，F(xiàn)如今，強夯法被廣泛應(yīng)用于地基處理；另外，相較于普通的壓實和夯實地基，強夯法的作用機理更加類似于復(fù)合地基的地質(zhì)中。

2）高真空擊密法。又稱真空動力固結(jié)法，該方法是將真空降水固結(jié)與強夯法相結(jié)合的方法：（1）由真空降低土體的孔隙水壓力，再采用強夯法快速增加土體的有效應(yīng)力；（2）重復(fù)該過程達(dá)到快速固結(jié)土體的目的；（3）在夯擊的過程中始終保持地基土的含水率較低的狀態(tài)，而在夯擊過程中形成的超孔隙水壓力會在下一次降水中消散。該方法適合于地下水較為豐富且排水性能較差的粉土地基，其施工工藝與強夯法比較類似，但高真空擊密法的主要目的是加快土體的固結(jié)。

3）振沖碎石樁復(fù)合地基法。振沖碎石樁是在振沖孔中添加碎石回填料，在地基中形成密實的碎石樁。其主要作用是通過置換和土體形成復(fù)合地基；同時，該方法可形成快速排水通道加速土體的排水固結(jié)，且有助于消除土體的超孔隙水壓力，能夠防止砂土液化。振沖碎石樁對于黏性土主要是置換作用，對于粉土除置換作用還有振實擠密改善土體性質(zhì)的作用。由此可知，對于黏性含量不大于10%的粉土和砂土可采用不加碎石填料的處理方法。該施工方法可適用于本項目中①-1粉細(xì)砂和①-2粉砂。根據(jù)以往的工程經(jīng)驗，采用不加碎石填料的處理方式對于砂土地基的天然級配以及顆粒粗細(xì)較為敏感，承載力提升有限。因此，在使用過程中需要謹(jǐn)慎評判使用條件，并充分做好現(xiàn)場試驗。

4.2.2 對比分析

結(jié)合技術(shù)原理和施工方法綜合分析結(jié)果，如表1所示。

表1 地基處理方法綜合分析表

由表1可得出以下3個結(jié)論：

1）強夯法的工期最短，經(jīng)濟性最好。如采用高真空擊密法，該施工場地需要反復(fù)降水和強夯，施工步驟煩瑣。如采用強夯法則減少了施工的步驟和降水孔的數(shù)量，有效縮短了施工工期。但是，由于地下水位較高，且部分土體排水性較差，因此在使用強夯法時需要注意夯擊的次序和周圍降水措施，以達(dá)到好的強夯效果。通常來說，強夯法擬采用的試夯工藝如下：（1）每塊場地面積都為30 m×30 m，在強夯場地外圍采用真空井點降水法，真空井點間距建議為3 m，共設(shè)置2排；（2）考慮到部分土體的排水性較差，建議采用間隔跳夯的方式，避免超孔隙水壓力過快增長；（3）適當(dāng)減小滿夯的夯擊能增加夯擊遍數(shù)，建議強夯夯擊能量為2 400 kN·m，滿夯能量為1 500 kN·m。

2）高真空擊密法與強夯法的施工工藝與施工機械基本相同，但需要在強夯區(qū)域內(nèi)設(shè)置降水孔，擬在試夯場地內(nèi)布置3.5 m×3.5 m。擬采用2遍夯擊擊密。每次降水完成后，要拔出降水管，進行強夯，第一遍強夯完成后重新布置井點降水，降水完成后再拔出降水管，進行第二遍強夯。相較于強夯法，該方法的施工工藝較為復(fù)雜，而且根據(jù)以往的工程經(jīng)驗2種處理方案處理后的地基承載力基本相同。但高真空擊密法可有效防止“橡皮土”，適用性較廣、可靠性較高。對于呂四港工程，0-1號粉土層較厚的部分地區(qū)適合采用高真空擊密法。

3）振沖碎石樁復(fù)合地基法工期最長，經(jīng)濟性最差。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗，處理后地基承載力一般略高于強夯法。同時，該處理方法施工機械較小對于周圍已建建筑物影響較小。但由于項目所在地區(qū)碎石采購困難，該處理方法不能大規(guī)模使用。因此，該方案為備選方案。值得注意的是，當(dāng)出現(xiàn)強夯機械無法進入，或?qū)χ車ㄖ镉兄卮笥绊懬覠o法設(shè)置隔振溝時，可采用振沖碎石樁復(fù)合地基法。

5 結(jié)語

根據(jù)上述分析對比，可得出如下結(jié)論：

1）吹填土地基承載力低，變形大，易液化，無法滿足建筑物的要求。強夯法、高真空擊密法和振沖碎石樁復(fù)合地基法3種方法均可以有效提高軟土地基的承載力。

2）相比振沖碎石樁復(fù)合地基法，強夯法和高真空擊密法工期短，經(jīng)濟效益高。但強夯對于周圍建筑物的影響較大，同時需要的施工場地較大，當(dāng)出現(xiàn)無法滿足現(xiàn)場施工條件時，可采用振沖碎石樁復(fù)合地基法作為備選方案。

3）高真空擊密法和強夯法的施工機械和施工工藝基本相同。在工期、經(jīng)濟性和適用性上各有優(yōu)勢。因此，建議可根據(jù)現(xiàn)場實際情況靈活采用這2種處理方法，充分利用①-1層粉細(xì)砂和①-2粉砂，以進一步減少工程投資和縮短施工工期。