填海造地中存在的工程地质问题及应对措施探讨

■柯俊洲 ■招商局漳州开发区有限公司，福建 漳州 363122

近年来，我国沿海地区经济社会持续快速发展，工业化、城镇化进程加快，建设用地、用海需求日益增大，围填海造地成为各地拓展发展空间、落实耕地占补平衡、促进经济持续较快发展的有效途径。但是在这样开拓出来的土地含水量过高不利于工程建设，因此必须要经过一定的地基处理使土体有一定强度后，方可进行后续的施工。

漳州招商局经济技术开发区地处厦门湾南岸，九龙江出海口，由于地理地质特点，本区几乎都是山地和沿海滩涂，平地很少。随着开发区的发展需要，开山填海、营造土地是本区的主要用地来源。在填海造地过程中，深厚的海域滩涂淤泥受到填土的挤压，产生移动和上拱，环保要求这些滩涂淤泥不能挤到海域，必须限制在填海区域的围堰内，最后就形成了淤泥富集的“淤泥包”，这样的淤泥包厚度达十几米至二十几米，面积有几万平方米至十几万平方米，是典型的软基。经勘察，本区的淤泥一般含水量高达60～80%，大部分呈流塑状态，属低强度、高压缩性软弱土。而受填土挤压和移动过的淤泥比原来的淤泥强度更低，压缩性更大，这样的淤泥包在自重下都会下沉，施工车辆根本无法在上行驶，因此，不能直接用于工程建设，必须先进行处理，是工程建设中首先要解决的工程地质问题。

1 工程实例

漳州招商局经济技术开发区某工程为单层钢架结构，平面呈长方形，长286米，宽126米，高度12．50米，单柱最大荷重950KN。工程于2007年5月动工，2008年1月完工，基础型式为柱下独立基础，地基采用经强夯处理的填土层。2007年10月间，该工程基础施工结束，施工单位对其进行沉降观测，发现工程东北角和西北角沉降较大，最大沉降量为41mm。为控制沉降，进行过两次高压旋喷注浆，但沉降仍继续发展，至今，沉降较大的柱基有102根，导致该工程钢柱出现明显倾斜，行车梁下凹变形，梁部多处拉裂，工程地面出现空鼓，设备基础下沉开裂。根据2011年9月的的沉降观测数据，该工程西北角下沉已达747mm，东北侧下沉已达788mm。现工程无法使用，正在进行地基加固中。

地基沉降原因分析:

(1)地质原因。根据地质报告及现场调查，该工程场地原为滨海滩涂，后经人工填海造地形成。原滨海滩涂上分布的淤泥，是一种特殊性土，其含水量很高，压缩性很大，多为软塑—流塑状，在填土的堆载下，淤泥受到挤压和移动，其结构性受到破坏，力学强度变得更低，同时，淤泥在空间上的分布变得更没规律，厚度变化很大。该工程坐落在这样的地质条件上，表层为新近回填的开山土石，填土层厚度约为2．50米——17．00米，填土时间不到5年。该工程将基础直接置于填土层，填土层厚薄不均，该工程的西北角及东北部是填土层最薄的地方，厚度仅为2．50米，其下分布的淤泥厚度达十几米。淤泥在上部填土荷重下必然产生压缩变形，淤泥的压缩变形导致基础下沉和地表下降，淤泥厚度大的地方沉降变形大，厚度小的地方沉降变形小，加上外部荷载，变形就更大。这与实际观测到的工程在这两个位置上变形最大的情况是一致的。

(2)环境原因。该工程场地近邻海湾，北侧外缘约160米处海水的潮涨潮落(海水涨落在该工程的水位变幅为0．30米—1．80米，据该工程的地质工程勘察院2008年11月4日观测)，以及工程周边下雨地表水下渗，这两种自然现象引起的地下水运动，会在填土层固体骨架的空隙中发生渗流，渗流力足够大时可以带走土颗粒，发生流砂或流土，导致土体变形破坏。但通过对场地的了解，雨水下渗和海水涨落，所产生的水力坡度、流速和流量都不是太大，其渗透力也不大，水的渗流与该工程的沉降有关但不是主要原因。

(3)地基与基础问题。该工程是一种轻钢结构，应该说建筑物的荷重不是太大，一般地质条件下，是可以直接采用天然地基的。但本工程所处的是填海造地场地，地质条件比较复杂，填土中的开山土石含大块石和巨石，颗粒大小不一，填土厚薄不均，下伏深厚淤泥，建筑物不能采用天然地基，必须打桩和地基处理。由于打桩和地基处理成本很高，为了节省投资，该工程采用了强夯处理，但强夯只是提高了填土层的密实度和地基承载力，没有改变淤泥的高含水量和低强度高变形的特性，发生沉降变形是必然的，而这种沉降变形，又是不均匀沉降，该工程就是出现这样的工程问题。

2 填海造地软基的处理方法

对厚层淤泥，特别是浅部淤泥，最有效的方法应该是排水固结，才能避免工后沉降。对这样的软弱淤泥，常规的处理方法是插排水板堆载预压，真空预压等等，相对廉价的是插排水板堆载预压，但堆载预压需要堆填大量的土石方，堆载时间要一年以上，大量的土石方还要卸载，成本较高，对周边环景环保影响较大。合理的造地方法应该是，在填土时，对海域滩涂淤泥的挤向要提前做好控制，使其在围堰和填土间形成规则形状，当规则形状内的淤泥拱到距使用标高约4米时，铺填一层砂层，作为排水通道，再插入排水板，利用后期填土自然堆载预压，淤泥在上部填土的荷载作用下固结排水，提高强度，达到用地标准。

3 在填海造地的软基上工程建设应注意的问题

3．1 管线通过软弱地基或软硬交错地基

软弱地基在荷载作用下会产生变形，在地基软硬不同的交接处，由于变形不同，必然产生不均匀沉降。解决给排水管线在软弱地基或软硬交错地基上不均匀沉降问题，应该做到:(1)对管线所经过的路段做详细的工程地质勘查工作，查明软弱土层的分布;(2)准确获取软弱地基的承载力和变形计算参数;(3)根据管线荷载大小和地基承载能力设计管线基础;(4)计算软弱地基在管线荷载作用下的总变形量，在软硬交错地基上根据变形的大小调整基础宽度，消除不均匀沉降。

3．2 填海区建筑地基的不均匀沉降

填海造地形成的地质条件很复杂，填土中的开山土石含大块石和巨石，颗粒大小不一，填土厚薄不均，下伏深厚淤泥，淤泥的含水量很高，强度很低，在荷载作用很容易发生变形，而这种变形，又很不均匀，变形大小与淤泥的厚度及上部荷载有直接关系。在填海区进行工程建设，建筑物的不均匀沉降问题十分严重。

要避免填海区建筑地基的不均匀沉降，必须做到以下几点:(1)对拟建场地的工程地质条件及水文地质条件进行详细的勘察和正确评价;(2)查明软土的分布规律和厚度变化，查明填土中的软弱夹层，分析填土和淤泥在上部荷载作用下将产生如何变形，以及变形差异;(3)对建筑物精心设计，加强上部建筑的整体性，避免同一建筑物基底荷载差异过大;(4)采取合理的地基基础，加强基础刚度，在建筑物荷载大小变化处设置沉降缝;(5)地基处理方法要正确，同时，对经处理过的地基，要做好检测工作，经检测合格的地基才能做为拟建物的基础持力层。

3．3 做好工程勘察和保证工程勘察质量

(1)勘察布孔要根据场地的特点，局部地质变化大的地段勘察布孔要加密，才能控制地层的变化;(2)各项工程项目的勘察，勘察孔的布置和勘察技术要求，应经地质勘察专业技术人员进行审核;(3)工程项目管理人员必须加强业务学习，熟悉相关规范，提高技术人员的业务能力，加强勘察现场的技术管理，特别是对建筑施工队伍的管理和工程质量的监督;(4)选择好的勘察设计队伍，对建(构)筑物的精心设计，根据不同的地质条件采取合理的基础型式，确保工程质量。

4 结语

填海造地形成的特殊地质条件，在漳州招商局经济技术开发区分布很普遍，其它地区也同样存在，很多高重建筑也都顺利建成，如本区的金钱饲料、泰华交通、中集集装箱等等。当然，在这样的场地上搞工程，对拟建场地的详细勘察和正确评价，以及对建筑物的精心设计，加强工程管理，确保工程质量，更显重要。

［1］《建筑施工手册》(第四版)编写组:《建筑施工手册》，中国建筑工业出版社，2003(09)．

［2］中国建筑科学研究院主编:JGJ94-94《建筑桩基技术规范》，中国建筑工业出版社，1995年9月第一版．

［3］《福建省建设工程质量管理条例》，2002年10月施行．

［4］GB 50007-2011《建筑地基基础设计规范》．

［5］JGJ79-2002．建筑地基处理技术规范．