围垦工程深涂面软基处理方案优选及施工要点探讨

周衍银 许明显 刘 越

（浙江省水利水电勘测设计院 杭州 310002）

1 问题的提出

瓯飞围垦工程位于温州市瓯江、飞云江河口间平直岸滩，海堤总长38.4km，围垦面积1.22万hm2，总投资约226.5亿元。工程等别为I 等，主要由海堤、水闸及围区配套工程组成。工程场地主要土层结构自上而下为淤泥、淤泥夹粉土、粉砂泥、淤泥、淤泥质黏土、粉质黏土、黏土、粉质黏土与粉土互层、淤泥质黏土、粉质黏土，勘探孔控制最大深度121m。

本工程海堤地基30m 以浅主要为高含水量、高压缩性、高灵敏度、低强度的淤泥和淤泥质土，工程地质条件差，是堤基沉降和稳定的主要控制层。堤身填筑料为碎石、抛石和闭气土方，堤顶高程 8.00m，涂面高程为-4.0m，填筑高度达12.00m。在如此大的上部荷载作用下，地基承载力根本无法满足要求，为保证堤身稳定、控制工后沉降，堤基需进行加固处理。本工程东线海堤基本沿涂面高程为-4.0m 的等高线延伸，较以往其它类似围垦工程的涂面要深很多，这给地基处理的方案设计和后期施工都带来了新的难题，要求本项目在方案设计和施工技术上都要较以往类似围垦工程有新的突破。另外，海堤沿线滩涂表部分布有厚约0.50～0.80m 的流泥，这使本工程地基处理的方案设计变得更加的复杂，同时也增加了施工的难度。本文对本工程深涂面软基处理方案进行了优选，并针对深涂面等问题采用的施工方法进行了探讨。

2 深涂面软基处理方案优选

2.1 设计原则

本工程软基处理方案设计应满足以下几个原则：

（1）确保填筑过程中地基的稳定；

（2）确保地基处理后的工后沉降和承载力满足将来的使用要求；

（3）确保工程施工在满足深涂面作业的前提下，做到尽可能方便、快速及造价低廉。

根据以上的设计原则，考虑到本工程的工程地质条件、建筑物类型及适应变形能力、施工能力与经验、材料来源、施工期限以及软基处理费用等多方面因素，设计中采取多种软基处理方案比较，以达到安全可靠、经济合理、施工方便的目的。

2.2 工程地质条件

海堤地基30m 以浅土层由Ⅲ流层流泥、Ⅲ0层淤泥、Ⅲ1层淤泥夹粉砂、粉土、ⅢSis 粉砂泥、Ⅲ2层淤泥、Ⅳ1层淤泥质黏土组成。滩涂表部有流泥分布，厚约0.50～0.80m，随潮流变化有所变化，其含水量高，孔隙比大，性质极差。该层以下主要为高含水量、高压缩性、高灵敏度、低强度的淤泥和淤泥质土，工程地质条件差，是堤基沉降和稳定的主要控制层。各土层物理力学指标建议值详见表1。

表1 各土层物理力学指标建议值表

2.3 深涂面软基处理方案拟定

深涂面软基处理是本工程海堤设计的主要技术难题，也是海堤安全稳定的控制性要素，其建设费用占总造价的比例也较高。目前在深厚淤泥软基上修建海堤地基处理的常规方法主要有PVC 塑料排水插板法、爆炸挤淤置换法。塑料排水插板法通过缩短排水途径，加速地基土排水固结，使地基强度在较短的时间内获得增长。爆炸置换法是在淤泥质软基中埋放药包群，起爆瞬间在淤泥中形成空腔，随即抛石体充填坍塌空腔，达到置换淤泥的目的。除了上述两种常规地基处理方法，近年来，一些新的地基处理方法也在逐渐尝试着应用，钢筋混凝土筒桩深基础技术就是其中一种，但因其造价较高且技术未完全成熟等因素，一般不推荐使用。以上几种方法互有利弊,在选择地基处理方案时，宜针对不同堤基的地质条件、设计要求的承载力提高幅度，选取多种方案比较后择优确定。

2.3.1 塑料排水插板法

塑料排水插板法是在软土地基中垂直插入特制塑料排水板，地表铺设排水碎石垫层，借水平排水和垂直排水的联合作用，缩短排水途径，加速地基土排水固结，使地基强度在较短的时间内获得增长，并使地基的大部分沉降在施工期完成。该法已在海堤工程中广泛应用，技术可靠成熟，且在施工设备上加以改进，能满足深涂面高程施工要求。但为了适应堤身堤基强度的增长，需要分级加载，历时较长，为了满足稳定要求，堤身断面要求较大。根据稳定计算，排水板间距1.2m，排水板插入涂面以下25m。

2.3.2 爆炸挤淤置换法

爆炸置换法是在淤泥质软基中埋放药包群，起爆瞬间在淤泥中形成空腔，随即抛石体充填坍塌空腔，达到置换淤泥的目的。该法工后沉降小，施工进度快，地基处理效果好。爆炸挤淤置换法的石方用量通常是塑料排水插板法的3倍左右。本工程堤线较长、石方用量巨大、料场较远，采用爆炸挤淤置换法的主要制约因素是石料无法及时供应。另外本工程涂面较深，爆炸挤淤置换法施工难度大。

2.3.3 钢筋混凝土薄壁筒桩法

钢筋混凝土筒桩法是将桩基打入地基以下一定深度，同时在涂面上抛填级配良好的块石，作为镇压体，以改善表层地基条件，增加结构体抗弯性能。钢筋混凝土薄壁筒桩法下部设置两排C30 钢筋混凝土筒桩，桩径1.5m，壁厚20cm，排距7.2m，间距5.0m。桩间放置充砂管袋，内外两侧抛填石料有效阻止筒桩发生水平位移。上部承台顶高程为1.50m，由纵梁、横梁等组成，采用现浇混凝土整体式结构。前排筒桩外侧打C30防渗板桩，厚30cm，水力插板和薄壁筒桩桩顶高程-0.30m，两者上部与承台固接连接。承台上部采用现浇钢筋混凝土框架结构，外海侧设50cm厚的C30 混凝土挡浪板，堤顶采用40cm 厚C25混凝土面板。该结构具有断面小，土地利用率高，石方用量少，对环境影响小的特点，但工程投资较大，后期维护费用较高，特别是针对本工程深涂面施工技术还未完全成熟，不确定因素较多。

2.4 深涂面软基处理方案优选

海堤基础处理方案优缺点及每延米投资比较见表2。

表2 海堤基础处理方案优缺点比较表

结合表2 分析比较，虽然爆炸挤淤置换法在施工进度和工后沉降的控制上有一定的优势，但其石方用量大，而本工程的石料场距工程场地较远，无法满足该方案要求；钢筋混凝土薄壁筒桩法具有断面小、石方用量少、对环境影响小的特点，但工程投资偏大，后期维护费用高，施工技术要求高且针对深涂面施工技术不成熟，不推荐采用；而塑料排水板插法不仅对周围环境的影响较小，而且投资也省，随着技术的发展和设备的投入，其施工进度也越来越快。考虑到施工能力与经验、材料来源、工期以及工程造价等多方面因素，推荐本工程深涂面海堤基础处理方案采用塑料排水插板法。

3 深涂面软基处理施工要点

采用塑料排水插板法处理本工程深涂面海堤基础，按50kN/m 有纺土工布、基础碎石垫层、塑料排水板和 TGDG200/PP 有纺土工布依次进行。塑料排水板海上施工程序如图1 所示。

图1 塑料排水插板施工程序图

（1）考虑到深涂面高程施工和滩涂表面分布有厚约0.50～0.80m 性质极差的流泥等因素，在垫层施工之前要在深涂面上铺设一层有纺土工布，以防止回淤堵住排水板的出水通道，这对良好的发挥排水板的效果非常重要。有纺土工布的铺设采用作业船进行。首先在铺设船上用吊机将整筒土工布从吊臂上垂直下沉直至涂面上，然后将钢丝绳通过两边滑轮分别吊在土工布筒的滚轴上，此时铺设船垂直于堤轴线方向徐徐后退。随着钢丝绳的牵引，滚筒上的土工布逐步展开，土工布一边展开，一边将船上准备好的碎石包抛向土工布上，将土工布暂时固定在深涂面上。铺设船在土工布全部展开完毕后吊起滚轴，移船至下一位置。

（2）排水碎石垫层抛投与土工布铺设结合起来，依靠铺设船定位，用甲板驳抛投。土工布铺设到一定距离时，甲板驳慢慢靠上前开始抛投碎石，甲板驳先靠近土工布铺设船，然后向土工布铺设的相反方向移动，边移动边进行抛投。

（3）塑料排水板需采用插板船施工，并配置自动记录仪记录打入深度。施工时必须注意排水板在上拔过程中保持平直,以免产生扭结、卷曲、断裂、撕裂和回带等现象。施工中要确保塑料排水板的设计插入深度,并保证塑料排水板外露长度不小于30cm。塑料排水板垂直度要保证垂直偏差<2%,插设间距误差为15cm,回带长度小于50cm。插入地基土中的排水板宜为整带，不考虑搭接。

4 结论

（1）瓯飞围垦工程海堤地基主要为高含水量、高压缩性、高灵敏度、低强度的淤泥和淤泥质土，地基承载力及抗剪强度低，工程地质条件差，堤基需进行加固处理。

（2）本工程涂面高程较以往其它类似围垦工程要低很多，这给地基处理的方案设计和后期施工都带来了新的难题，要求本项目在方案设计上和施工技术上都要较以往类似围垦工程有新的突破。

（3）深涂面软基处理是保证本工程堤身安全稳定、控制工后沉降的控制性要素，其建设费用直接影响到工程的总体造价。

（4）本文对本工程深涂面软基处理方案进行优选，最后得出塑料排水插板法不论是技术还是经济方面都具有明显的优势的结论，推荐采用技术可靠成熟、造价低且适合深涂面高程软基处理的塑料排水插板法作为本工程海堤基础处理方案。并结合深涂面、表部流泥等因素对采用塑料排水插板法处理海堤基础的施工要点进行探讨，希望为其它类似工程提供参考。

1 钱家欢,殷宗泽.土工原理与计算(第二版)[M].北京：水利电力出版社,1993.

2 GB50487—2008 水利水电工程地质勘察规范.

3 叶书麟,叶观宝.地基处理与托换技术(第三版)[M].中国建筑工业出版社,2007.

4 JTJ/T256—96 塑料排水板施工规程.

5 许明显,周衍银.瓯飞一期围垦工程地质勘察报告［R］.浙江省水利水电勘测设计院,2010.