多降多夯深浅结合动力排水固结法在某堆场软土地基处理中的应用

沈伟，李骄阳

（1.浙江明州检测技术有限公司，浙江 宁波 315800；2.宁波市镇海金正建设工程检测有限公司，浙江 宁波 315800）

1 引言

我国沿海地基多为软粘土，这种土具有强度低、压缩性高、透水性差等特点，地基承载力和稳定性基本不能满足工程的要求。多降多夯深浅结合动力排水固结法是通过饱和软粘土的动力特性和动力固结机理将降水和强夯相互结合的一种新型地基处理措施。利用强夯改变土体的结构，造成超孔隙水压，再通过动力排水加速超孔隙水压的消散，加固土体，缩短了土体的固结时间，提高了土体的强度，降低了土体的压缩性，具有很好的应用效果。

2 工程概况

某新建仓储物流项目，建筑面积107616㎡，工程主要包含7个厂房和厂房仓库及配套设施，本项目主要是对该区域进行软基处理以满足项目的地基条件，设计要求场地经地基处理后，其表层地基承载力特征值fak≥120kPa；0～4m深度范围内，土层的加权平均压缩模量不小于8MPa；4m～淤泥层底深度范围内土体的平均固结度不小于60%。

3 工程地质条件

该场地由海涂围垦而成，成陆时间短，地质条件差。地貌类型属于滨海淤积平原，地形平坦开阔，原始地势较低，目前场地经宕石、块石回填而成，回填厚度约0.95～1.85m，现场地标高为2.4～2.6m。根据勘察报告本场地上部地下水为孔隙潜水，水位埋藏较浅，水位距地表为0.7～1.2 m，在揭示的地层中，场地揭露岩土层范围内的主要土层如下，场地土层厚度及关键物理力学性质指标统计见表1。

第①-1 层：杂填土（ml Q43）

该层全场分布，揭露层厚 0.95～1.85m，层底标高0.83～1.94 m。杂色至灰褐色，松散，稍湿～湿，表层以宕石、块石回填，含少量植物根茎。

第②层：冲填土（ml Q43）

该层全场地分布，中等压缩性，揭露层厚1.10～2.80m，层顶埋深0.95～1.85m，层底标高-1.54～0.43m。主要由粉砂组成，灰、灰黄色，稍密，饱和，土层干强度低，韧性低，摇振反应中等，土面粗糙。该层工程力学性质一般。

第③层：淤泥质粉质黏土（m Q43）

该层分布于全场地，高压缩性，揭露层厚 6.35～24.4 m，层顶埋深 2.20～4.20m，层底标高-24.63～-12.16m。灰色，流塑，饱和，含云母屑及腐殖质，局部土性为淤泥，含有机质，偶夹半腐烂植物根茎，有臭味；该层为区域第一软土层，工程力学性质差，含水量高，强度低。

第④-1层：粘土(al-lQ41）

该层场地局部缺失，低压缩性，揭露层厚 2.60～7.05 m，层顶埋深 14.90～21.30 m，层底标高-23.06～-16.45 m；黄灰色，硬可塑，切面光滑，韧性中等，干强度中等。该层为区域第一硬土层，工程力学性质良好。

土层基本情况表 表1

第④-2层：粉质粘土(al-lQ41）

该层分布于全场地，中等偏低压缩性，揭露层 2.00～9.00 m，层顶埋深19.20～27.30 m，层底标高 -28.53～-22.26 m。灰色，软可塑，饱和，含铁锰质氧化网纹渲染；土层干强度中等，韧性中等，摇振反应缓慢，土面光滑。该层工程力学性质良好。

第⑤层：粘土(al Q41）

该层分布于全场地，中等压缩性，未揭穿，揭露最大厚度15.2m。层顶埋深25.00～31.20 m；灰色，软塑，切面光滑，韧性及干强度中等。该层工程力学性质一般。

4 地基处理方案

4.1 地基处理思路

①增强浅层土体降水强夯处理，保证表层硬壳层施工质量，以减小总工后沉降并对后期不均匀沉降进行调节；

②保证深层土体排水固结效果，减小后期固结沉降以有效控制工后沉降；

③根据现场施工条件采用合理的施工工艺，减小降雨等不利因素对工期质量的影响。

4.2 塑料排水板设计及施工方案

塑料排水板的施工见图1，具体顺序如下。

①施工前先平整场地，保证插板机安全行走条件；

②根据平面布置图用全站仪结合皮尺放出塑料排水板板位施工范围并作出明显标记，然后进行插板机定位，插设塑料排水板时其间距尺寸误差应不大于10cm；

③开机打插导管至设计标高；

④提升导管至作业面以上50cm；

⑤按露出作业面以上10cm剪断塑料排水板；

⑥检查合格后，移动插板机至下一板位。

图1 排水板施工

4.3 强夯设计及施工方案

由于本区域的土层处理要求较高，处理深度较大，强夯能级应由小到大，逐级递增，往下部传递。经过试夯确定地基加固工艺，强夯施工不少于5遍，其中2遍满夯，点夯至少3遍，能级分别为800kN·m～2500kN·m。第一遍为点夯在宕石回填后，处理能级为800kN～2000kN，夯击击数为2～3击（不吸锤）；第二遍为点夯一遍，在土方回填之前，处理能级为1500kN～2500kN，夯击击数为4～5击；第三遍为满夯，在土方回填完成后，处理能级为1000kN；第四遍为点夯，夯点为第二遍中间插点，处理能级为2500kN，4～5击；第五遍为满夯一遍，处理能级为1000kN～1500kN.点夯夯点间距为4m×4m，满夯夯印要求搭接1/3面积，满堂处理。强夯过程随夯随推平碾压。具体的能级、遍数、间距等参数在施工过程中进行动态的把控，根据现场每遍处理的效果进行实时调整，实现信息化施工，以防止过夯造成橡皮土或地面隆起等现象。

4.4 动力排水方案

鉴于本场地的土层性质及深层排水的特点，整个区域的降水面积较大，综合考虑适用性和经济性，排水板结合管井降水工艺，降水效果更佳，管井降水工艺单孔的降水范围较大、操作维修简便、后期电力负荷也较低。

图2 A#试验点P～S曲线

图3 B#试验点P～S曲线

图4 C#试验点P～S曲线

土层压缩模量 表2

地基处理前十字板剪切数据 表3

基处理后十字板剪切数据 表4

降水管井采用正方形布设，间距15m，深度12m，管井降水深度为地基处理交工场地地表以下5m。每5000㎡设置1个水位观测井点，对场内水位进行实时监测。降水井管采用PE管，直径300mm，每段长度为6m。管与管连接口用胶带密封，用铅丝扎紧。在PE管管身采用钻头布置渗透眼，井管外填滤料，摆放PE管时要扶正，确保井管整体垂直度，管井安装后，及时放入高扬程水泵抽水洗井，防止时间闲置，使滤管堵塞，洗井12～24h后，流出清水，即可连续抽水。如出现出水混浊并大量含有粉粒成分时，调整细滤料粒径。

5 地基处理检测

为检验地基处理效果，在地基处理结束后，对施工场地进行检测，在原勘察孔附近进行了再次钻探，并作平板载荷试验、十字板剪切试验和室内土工试验。

根据现场实际施工情况选择有代表性的3点进行浅层平板载荷试验，载荷板为正方形，边长1.42m，面积为2㎡，最大试验荷载为240kN，逐级加载，每级荷载24kN，试验结果如图2～4所示，平板载荷结果表明，地基在处理后地基承载力标准值均达到设计要求。根据现场24组土样室内土工试验结果，各土层压缩模量平均值见表2。地基处理后淤泥质粘土层的压缩模量有显著提高，0～4m深度范围内土层加权平均压缩模量达8.5MPa满足设计要求，同时通过地基土浅层平板载荷试验结果、地基变形模量和压缩模量之间的关系计算得到地基土压缩模量9.2MPa两者较为接近[4]，均满足设计要求。

由十字板剪切试验结果（表3～4），测得原状土地基处理前抗剪强度平均值Cu=19.38kPa地基处理后抗剪强度平均值Cu=31.62kPa，抗剪强度增加63%，重塑土地基处理前抗剪强度平均值Cu=8.22kPa地基处理后抗剪强度平均值Cu=13.07kPa，抗剪强度增加59%，灵敏度降低6%。根据地基承载力计算公式q=2Cu+γh=2 ×31.62+4 ×20=140kPa，与载荷试验测得的结果相近[5]，均满足设计要求。根据工程勘察报告淤泥质粘土的内摩擦角φ为11.2°预压荷载（上部填土和地下水位降低）引起的附加应力竖向应力为100kPa，根据建筑地基基础设计规范，预压荷载下饱和软粘土地基中某点抗剪强度计算公式 τft=η（τf0+Δσz·Uttanφcu）(η—强度折减系数，取值0.90～0.95本文取0.95)，求出土体的固结度为70%，满足设计要求。

6 结论

检测结果表明加固后土体相关技术指标均达到或超过了设计要求，多降多夯深浅结合动力排水固结法结合了排水和强夯法的优点，对提高沿海软土的强度、降低土的压缩性、加快土体固结等方面有着明显的效果。

多降多夯深浅结合动力排水固结的关键是合理设置有效的排水系统，使软土中孔隙水压能力顺利消散，施工过程中再使用低能量强夯等方式配合降水，对加快地基的固结起到了很好的促进作用。