吹填土液化固结法在工程水土保持中的应用

陆伯峰

（浙江省慈溪市建筑设计研究院有限公司，浙江 慈溪 315300）

一、工程性质

工程位于浙江省慈溪市杭州湾新区四灶浦水库东侧新垦农业示范区内，总占地约3万亩，包括现代农业种植、畜牧、家禽、水产等养植，由某跨国集团公司综合开发。前期试验实施的吹填土液化固结法主要应用在蛋鸡项目中，其内配置鸡舍、饲料库、加工包装车间等，占地10万平方米。由于新垦区原为滩涂，为近代围涂造地而成，2007年经国土资源局进行土地整理后改良成农田，因此要求项目弃用后必须具备复耕条件，种植质量不能低于原农田水平。

拟建的蛋鸡项目工程，自然场地标高2.30米，设计考虑到抗洪和鸡舍通风要求，场地标高需达到4.20米。地区建设经验一般采用填筑塘渣、桩基础进行建设，显然不能满足水土保持的复耕要求。笔者根据已掌握的本场地岩土工程勘察资料和对区域岩土条件的熟知，在获知场址以东约3公里处有大量水利工程施工弃土后，提出了利用弃土作为本工程场地填土的设想，并对场地应获得天然地基承载力大于100KPa的设计要求进行工程试验和应用。

二、工程地质条件

1、地层条件及工程性评价

拟建场址下以晚更新世冲海积地层为主，地层分布及各土层特征简述如下：

（1）层吹填土：该层为土地整理开挖沟、渠及河道时吹填而成，以粉土为主，结构松散，层厚1.50米左右，其底部为0.50米左右围涂造地而成的快速淤积层，以粘质粉土为主，呈松散或流塑状，与其上吹填土分界困难，工程性均差。

（2-1）层粘质粉土：灰色，湿，稍～中密，中等压缩性，干强度低，摇震反应快，韧性低，土面粗糙。层厚2.00米左右，该层土的物理力学性质较好，工程性尚好。

（2-2）层砂质粉土夹薄层粉砂：灰色，湿，中密，中等压缩性，干强度低，摇震反应快，韧性低，土面粗糙。层厚5.00～8.00米，该层土的物理力学性质好，工程性好。

（2-3）层粘质粉土：灰色，湿，稍～中密，中等压缩性，干强度低，摇震反应快，韧性低，土面粗糙。层厚8.00～12.00米，该层土的物理力学性质较好，工程性尚好。

2、各地层物理力学条件

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三、工程施工程序及控制要求

1、对拟吹填区域四周填筑挡土坝，坝体高度宜高于虚吹土高度0.50米，本项目采用就地取材填筑坝体，具体方法参见示意图

2、吹填土作业

在取土区用高压水枪进行垂直取土，使之出土口土质相对均匀。吹土选用高压泥浆泵管网输送。出土口配置一台挖机，用于水下整平、碾压和迁移出土口。吹填方向的前端适当位置挡土坝开一排水缺口。吹填时尽量保持均衡吹土，要多移动出土口，防止吹高，考虑到吹填土后期固结密实后的下沉作用，虚吹高度应增加实际吹填厚度的15%左右。

3、液化固结法固结土层：用挖斗垂直插入到待加固土层底部向前推动挖斗并前后摆动，摆动幅度0.50～1.00米，回摆点最好不超过插入点，摆动频率为每分钟30次左右，摆动效果是挖斗前方4～5米范围内出现土体明显涌动现象，然后连续摆动十几次后边摆动边均匀上拔挖斗，该过程一般为60秒左右。同一机械位置可左中右插入3斗，然后后退1.50米左右继续施工。半小时后出现地面有地下水溢出且下沉吹填厚度12%左右时，液化固结法效果已基本达到。

4、降水及机械压实：为进一步提高地基承载力和减小拟建物的地基变形量，工程采用了管井降水，震动压路机压实的方法。根据岩土条件及本地区地下工程降水经验，管井设置间距为16×16米，管井深9米，管径φ300。本工程晴天条件下连续8天降水达到单井24h出水量，由近10m3到不足1.5 m3后，即展开了吹填土压实工序，压实机械选用16T震动压路机，采用3次震动满压，总压陷量40mm左右。继续降水7天后进行了复压，复压总压陷量不足15mm。

5、吹填土质量检验

（1）采用1米板做静载荷试验，检验处理后吹填土承载力是否满足设计要求。考虑到取土处土质较均匀，静载荷试验点间距选择为60米。试验结果显示25个试验点沉降曲线线形特征基本一致，在200KN载荷下累计沉降量在18～26mm之间，在240KN载荷下累计沉降量在25～36mm之间，优于设计预期目标。

（2）采用静力触探勘探手段进一步评价填土的均匀性。首先在静载荷试验点采集静力触探样本数据和静探曲线，然后按20米点间距进行静力触探，同时选择10%的静探点位进行集陈勘探，集陈一般布置9个点，点间距2米，采用配载作为静力触探反力装置，防止地锚反力装置对相邻勘探点数据采集的影响。通过线形特征对比可有效评价填土点和面上的均匀性。

（3）本工程还采集一定数量原状土样进行室内试验，以及现场标准贯入试验，进一步验证评价依据，同时获得相关设计参数。

四、过程试验及控制

由于方案的实施具有一定的不可逆性，即填土质量不好将被弃用，因此过程试验及控制尤为重要。本项目根据实际情况采取了以下措施：

（1）利用场地内已有吹填土进行液化固结法试验；

（2）对待采土体进行分析评价，本工程待采土体为一平原人工水库的施工现场，为确保填土方案达到设计要求，对取土断面及土体用刻槽法和干钻法进行连续垂直取样，评价取土土体土质的均匀性及土颗粒级配。本次取样试验共选择12个采样点，其中4个点为取土断面刻槽采样，取土土体内均布8个点为钻探取样，连续样间距为1米，采样起点标高2.30米（场地标高2.30-2.50米），由于取土厚度为6米，因此每个点均采集6个样。样本用密度法进行颗粒分析。分析结果显示取土场地水平向土质均匀，垂直向均匀性稍差，除缺失填土层外，其土层厚度及地基土物理指标与拟建场地类同。

（3）进行机械适用性试验，对工程场地内原吹填土进行液化固结法试验，由于场地内吹填土均呈松散或流塑状，挖掘机不能直接展开作业，最后通过试验采用硬木加宽履带宽度，使之可在场地内行走一次不下陷。考虑到施工效率、设备自重及液化固结法土的固结效果，本场地对比选择了ZX360（斗容1.62m3）的挖掘机较为理想。

（4）在取土现场寻找合适位置进行吹土试验及液化固结法处理效果试验。

（5）对取土方法、吹填速度、液化固结处理、排水固结等主要节点进行验证和控制。

五、工程实施效果分析

工程利用其它项目施工弃土作为填土，其经济和环保效益显著。传统塘渣填土需每立方米70多元造价，采与填均须破坏林地和耕地，且不可逆转。本方法吹填场地处理20万方，单方造价不足5元，若算上采土、运土亦不足20元。本工程采用弃土方与用土方共同合作的方法，最终单方造价仅10元。

本工程对拟建物基础、道路、地面硬化均采用预制构件，用土工布与地面隔离，减少了场地复耕时的清理成本和对土体的污染。

通过本工程的成功实施，现已拓展到本区其它多个大型建设工程中，从利用弃土到滩涂取土；从直接作为持力层利用到一般性填土，对于粘粒含量小于10%的粉土、粉砂吹填土采用液化固结法处理效果明显。便本方法受场地条件控制较明显，一般适宜新开发的空旷场地和大型工程项目。