实用的临海淤泥区多工艺组合地基处理综合应用

王换　王华强

【摘 要】临海区域铁路综合站站场淤泥区和软基区等不良地基分隔处理，区域采用了地基处理的常规方式并结合部分创新改良工艺将超软土地基分区域进行处理，在机具设备无法就位于施工区域的情况下先采取铺设土工膜加人工上沙使地基表面具备一定的承载力，使插板机能够准确地就位插打竖向排水系统，主要以真空预压为主，辅以水泥搅拌桩隔离原未进行处理的淤泥区域，真空预压区域采用泥浆搅拌桩实施隔离密封墙施工，最终达到软基淤泥区地基承载力满足要求。

【关键词】临海；淤泥区；多工艺；真空预压；泥浆搅拌桩；强夯

【中图分类号】U416.1 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）01-0082-03

随着我国建筑行业的蓬勃发展，沿临海大面积围海造陆工程建设进入一个高速发展时期，工程建设用地日益紧张，越来越多的建筑将建造在淤泥软基和一些不良地基上，而建筑物地基基础是整个建筑的支撑关键部位，它的施工质量对整个建筑质量影响很大。对工程建设大面积淤泥软土路基处理而言，真空预压法及组合其他地基处理工艺是比较理想的淤泥软基加固方法。

1 工程概况

本工程位于广西防城港企沙工业园区内，临海铁路工程距离海边最近处50 m，工业园内铁路线路场地原始地貌单元为浅海、滨海、海岸、海漫滩、岗丘、丘间谷地。原始地形总体上西北高东南低，经场地平整后，场地内大部分地形较为平坦；场地标高变化在4.36～9.86 m；厂内软基区域有20 hm2，本次软基区处理面积为63 770 m2，处理的具体要求如下。

（1）处理深度不小于8 m。

（2）处理后的淤泥固结度需达到≥90%，最终沉降量以80 kPa荷载计算。

（3）预压终止时，总沉降量在0.8 m（含）左右。

（4）在80 kPa荷载的作用下，20年的工后沉降控制在15 cm以内。

（5）根据地质情况，真空预压最终沉降量对应的设计荷载按80 kPa计算。预压区经回填及强夯处理后，必须满足设计要求：地基承载力特征值达到180 kPa，压实系数达到0.95。

（6）根据现场情况及建筑规划布置要求，同时考虑到施工的方便性和建设顺序，将总处理面积分为3个区。

2 淤泥区多工艺组合地基处理

塑料排水板真空预压法就是以大气压力作为预压荷载，在需要加固的软黏土地基内设置塑料排水板，然后在地面铺设砂垫层，其上覆盖一层复合土工布，再铺设2层土工膜，土工膜同时埋入加固区四周密封沟中，使砂垫层与大气隔绝，通过埋设于砂垫层中的吸水管道，真空预压在抽气前，薄膜内外均承受一个大气压Pa的作用，抽气后薄膜内气压逐渐下降，薄膜内外形成一个压力差。

用真空装置进行抽气，将膜内空气和孔隙水逐渐排出，因此在膜的内外就产生了一定的大气压差（即真空度）；这部分气压差及塑料排水板与土体之间渗透系数的显著差别，就会导致砂垫层与土体、砂垫层与塑料排水板、土体与排水板之间产生排水作用，逐渐将膜内外的气压差转换为地基上的有效荷载。

这种排水固结作用不会导致剪应力增加，地基也不会产生剪切破坏。在抽气过程中，土体内总应力将不发生变化，排水后土体内孔隙水压力的降低值等于土体内有效应力的增加值，从而随着有效应力的增加，地基得到有效固结。

同时，真空预压使地下水位降低，相当于增加一个附加应力，抽气前地下水离地面高h1，抽气后地下水位降至h2，在此高差范围内的土体从浮重度变为湿重度，使土骨架相应增加了水高为h1～h2的固结压力作用，使土体产生固结。此外，在饱和土体空隙中含有少量的封闭气泡，在真空压力下封闭气泡被排除出孔隙，使土的渗透性加大，固结过程加速。

本工程将真空膜与密封墙交界处的区域均匀地提高0.4 m，将抽真空抽出的水留置一部分作为重力荷载。本工程采用水泥搅拌桩隔离处理后使用的临海淤泥区地基和未使用淤泥区。其他采用泥浆搅拌桩密封墙，施工摒弃了水泥搅拌桩作为密封墙的传统工艺。

真空预压处理完成后再回填AB组料进行强夯施工，夯击能为2 000～4 000 kN·m。

2.1 塑料排水板插打施工處理

从事淤泥区施工的人员都了解，塑料排水板插打施工本身并无太大技术难度，而如何能使设备在含水率较高、渗透性较差、承载力极弱的淤泥区域施工是一个很重大的难题，目前所施工的项目工期紧、造价低，采用传统的晾晒淤泥区和化学固化等方法已无法满足要求。在厦门、天津沿海地区，一些单位在插板机上进行了改良，但是效果不太好。本工程根据现场实际条件采用了人工配合机械进行上沙，上沙工作完成后开始塑料排水板插打施工处理。

2.2 真空预压施工处理

根据本工程施工工序安排，在完成打设塑料排水板工作后，下一步工作是铺砂垫层，敷设主、支滤管，再铺设砂垫层，挖密封沟，铺设上层细砂，铺展1层土工布（无纺布）和2层真空密封膜，埋设监测装置，回填密封沟，安装射流泵和相应的管路，抽真空观测。

2.3 辅助泥浆法真空预压施工质量控制及监测成果的分析

真空预压法与泥浆搅拌桩质量控制分析如下。

（1）密封膜内的真空度稳定地保持在80 kPa以上。

（2）泥浆搅拌桩或塑料排水板深度范围内土层的平均固结度大于85%。

（3）滤水管的周围填盖200 mm厚的砂层或其他水平透水材料。

（4）所需抽真空设备的数量，以一套设备可抽真空的面积为1 000 m2确定。

（5）当地基承载力要求较高时，采取联合堆载、强夯等方法进行综合加固。

（6）预压后建筑物使用荷载作用下可能发生的沉降应满足设计要求。

（7）泥浆搅拌桩深度不小于插打的塑料排水板深度。

（8）泥浆搅拌桩泥浆的稠度在1.3～1.5。

2.4 真空预压结合强夯施工处理工艺

真空预压施工完成后，其地基承载力仍有上升空间，再辅以强夯工艺对真空预压处理后的地基进行夯击来补强反弹后的地基弹性变形，即采用多工艺组合对临海软土地基进行处理以加快消除地基沉降，采用动能夯击AB组料方式填补沉降区域土量以达到设计标高。夯锤的动能不断再次冲击原真空处理区域，使地基内部孔隙更密实。真空预压+动能夯击组合式工艺成功地应用于防城港企沙工业园铁路综合站项目工程。实践证明，它是节约工期、节约成本、安全环保的工艺，值得推广。真空预压结合强夯施工处理工艺如图1所示。

3 临海淤泥区多工艺组合地基处理效果分析

3.1 土体的固结度

本工程测量基准点布置在远离软基区域既有防洪堤坝边，同时将测量后视水准点设置在软基区域附近，以便于沉降观测测量。观测从抽真空开始前测量各个抽真空区域的原始地面标高，沉降观测一直持续抽真空结束。沉降观测按照1 000 m2设置一个并进行编号，加载期每24 h测量一次，满载期每72 h测量一次。

真空预压施工过程中主要通过对表层沉降的观测，得出施工过程的沉降数据，再根据恒载后的时间节点的沉降量曲线推算最终沉降量。最近观测的沉降量与推算的最终沉降量之比值即为固结度。

3.2 检测结果

在真空预压完成后，分别进行了钻孔取样、土工试验及浅层平板荷载检测。

荷载试验的目的主要是用于测定承压板下应力影响范围内岩土的承载力和变形特性。

平板检测试验采用2.0 m×2.0 m的方形钢板作为承压板，检测加载采用8 m×8 m的混凝土块压重平台反力装置，加载系统由压阻式压力传感器和千斤顶组成，采用慢速维持荷载法，每级加载为预定最大试验荷载的1/10，即96 kN，第一级按2倍分级荷载加载。在每一级荷载作用下连续2 h内沉降量小于0.1 mm/h时，可加下一级荷载。

通过钻孔取样、土工试验及浅层平板荷载检测等科学数据来确定临海淤泥区大面积多工艺组合式施工地基处理是否符合设计要求。

4 结语

（1）本工程采用的多工艺组合式地基处理工艺能使地基承载力快速达到80 kPa，经过本工程的实践证明，对于处理临海大面积软土地基，采用水泥搅拌桩、泥浆搅拌桩支护隔离和密封隔离是有效且切实可行的。

（2）针对传统的真空预压施工工期比较长的情况，多工艺组合式地基处理能缩短工期20 d左右，主要是抽真空排水有0.4 m深水荷载均匀施加在密封上，加速了孔隙水的排除，有效应力不断增加，从而使土体固结。

（3）在真空荷载预压的过程中，虽然没有失稳破坏的可能，但由于整個真空预压区是向里收缩的，在加固边界可能出现裂缝。建议采取必要的措施保证真空预压施工和周围建筑物的安全。同时，注意雨季施工期间海边暴雨对真空预压施工影响。施工期间，必须做好临海区域防排水工作，以免影响真空区域效果。

（4）真空预压期间沉降观测的频率、沉降观测的原始数据至关重要，它是评判真空预压效果重要一项指标，该项任务要由专业测量人员完成且必须高度重视。

（5）本工程只有将处理的软基区和原有不需要处理的淤泥软基区采用水泥搅拌桩分隔开来，才能在大面积临海软基处理区域中节约水泥的用量，降低成本，起到更好的节能环保作用。

参 考 文 献

[1]董志良.吹填造陆超软土地基加固理论与工艺技术创新[J].港口技术，2011（11）.

[2]陈振平.浅谈真空预压沉降监测方法及固结度计算[J].中国水运，2012（7）.

[3]JGJ 79—2012，建筑地基处理技术规范[J].

[责任编辑：陈泽琦]