安吉物流宁德基地软基处理方案及几种特殊性岩土的勘察要点

黄艺

（福建省第四地质大队，福建 宁德 352100）

0 引言

城市建设日新月异快速发展，部分城市建设用地资源日趋缺乏，近年来滨海城市的滩涂地及深厚填土的场地也被用来开发建设，安吉物流宁德基地场地就属于这类情况。安吉场地内的填土具有土质不均匀、高压缩性、沉降量大、承载小等特点，再加上填土下部的天然软土厚度大，属于流塑状且欠固结土体，对场地工程建设影响较大，因此采取有效的地质勘查手段并采用适宜的地基处理设计方案尤其重要。

1 工程概况

安吉物流宁德基地位于宁德市蕉城区三屿工业园区内，总占地面积458673.25m2（688.01 亩），场地原地貌为冲海积滩涂地貌，后经围垦造地人工吹填而成。拟建场地建成后的主要功能区域划分及使用要求为：一是重载区荷载≥50kPa，工后沉降≤100mm，不均匀沉降倾斜率≤0.3%，5m 范围内≤15mm；二是一般区荷载≥50kPa，工后沉降≤200mm。

2 工程地质水文地质条件

根据勘查报告揭示，场地地层表层为约2～3m 的黏性土夹碎石回填土，下部2～3m 海砂吹填土，呈松散状态，该土层分布广泛，土质不均、高压缩性、沉降量大、承载小、厚度较大、工程性能差[1]，其下为厚度约2～8m 海积成因淤泥层，呈流塑状态，该土层广泛分布，具高压缩性、高灵敏度，其力学性质差、承载力低、厚度较大、工程力学性能差，这两层对地基承载力及沉降影响大，为地基处理主要土层。下部为冲洪积成因粉质黏土、卵石层（典型地质剖面见图1）。勘查期间揭示场地内地下水稳定水位埋深0.20～3.20m，地下水位埋深浅，且地下水水量丰富。

2.1 填土的特性

拟建场地的填土成因较复杂，上部厚度约2～3m的黏性土夹少量碎石回填土，重型动力触探击数2～3击，下部为厚度约2～3m 的围海造陆时在浅海滩涂上人工吹填海砂而成的填土，标准贯入试验击数4～6击。拟建场地的填土总体有以下特性：其一不均匀性。场地内填土的堆填时间、堆填物质、堆填条件均不同，造成了填土的成分不一、固结的时间长短不同、堆填厚度变化较大等特点。其二强度低。场地内填土成因不同且成分复杂，尤其是场地后期堆填的黏性土夹少量碎石层，该层多数为临近项目近期的弃土，未经设计未经规划人为随意堆填，土体间的孔隙局部较大，颗粒间的相互作用力较小，造成填土的强度一般都会比较低。其三欠固结性和高压缩性。由于场地内填土均为新近堆填，年代较近，土体的自重固结尚未完成，导致土体本身的自重应力大于填土的有效应力，随着持续时间的增长，土体中的孔隙水压力逐步消散，变形持续增大，由此形成了欠固结土。欠固结土具高压缩性，极易引起后期的附加沉降，进而影响工程的质量安全。其四湿陷性。场地内填土因其自身结构一般都比较松散，属于欠压密性土，土体中孔隙一般较大，光靠土体的自重压力的作用自身很难达到完全固结，场地填土堆填时间短，结构松散，在具有较高压缩性的情况下极易发生遇水湿陷[2]。因此若不对填土采取适宜的加强处理措施，无法满足项目建设的功能使用要求。

2.2 软土的特性

拟建场地填土下部为海积成因的淤泥层，流塑状，钻孔揭示顶板埋深0～9.60m，钻孔揭示最大层厚8.5m，地勘报告中该层的主要物理力学性质指标为：含水率（ω）为59.80%，液限（ωL）为55.80%，孔隙比（e）为1.661，液性指数（IL）为1.202，压缩系数（a1-2）1.35MPa-1，直接快剪（标准值）（c）7.1kPa、（φ）3.1o，有机质含量7.7%，灵敏度（St）5.6。拟建场地的软土总体包含以下特性：抗剪强度低、压缩系数高、灵敏度高、具流变性等。未经处理，很难满足项目建设对地基承载力和沉降变形要求。

2.3 水文地质条件

拟建场地内地下水主要为赋存于上部填土层中的孔隙潜水，以及赋存于中部卵石层中的弱承压水，含水层具有强富水性及强渗透性等特点，补给来源主要依靠大气降水入渗补给及同一含水层的侧向补给，通过地下径流方式往低处排泄。勘察期间测得拟建场地内地下水稳定水位埋深0.20～3.20m。场地地下水位埋藏较浅，含水层富水性强，地下水与岩土体的相互作用，使岩土体强度和稳定性降低、性能变差。地基土体呈饱和状态时，地下水渗入土体的孔隙中，降低了土体颗粒间的相互作用力，致使土质湿陷软化，压缩性增大，从而导致地基承载力明显降低。

3 软基处理方案

3.1 软基处理的重点与难点分析

3.1.1 拟建场地标高均低于周边项目及路网标高，且周边项目及路网均已完工投入使用，排水通道仅剩东侧排水渠，如不构建系统的降排水措施，雨季易积水（见图2），破坏土体原物理力学性能，致使土质软化，同时造成施工机械设备就位难度加大。

图2 场地积水情况

3.1.2 填土分两阶段不同时期不同土质回填，成因较复杂，且填土下部为流塑状淤泥层，地基土分布不均匀、均匀性差、厚度差异大、高压缩性、物理力学性质差异较大、地基承载力低、软基处理施工难度大。

3.1.3 该项目的功能区域划分明确，且使用要求不一样，尤其是重载区要求不均匀沉降倾斜率≤0.3%，5m 范围内≤15mm，对软基处理的施工手段及工艺要求较高。

3.1.4 该项目工期紧，且恰逢雨季施工，根据前两年2017 至2018 年天气记录，软基处理4-6 月为主要施工期，雨天在60%左右，晴天没有超过5 天，需精准设定施工组织方案，以确保软基处理方案能克服雨季带来的影响，如期完成工程建设。

3.2 软基设计处理方案

考虑到拟建场地工程地质水文地质条件的复杂性，结合项目建设方的使用需求，设计确定拟建场地的软基处理方案分两阶段开展。第一阶段为普夯，夯击能为2500kN·m，先进行低锤满拍压实表层填土，初步达到消除填土层部分沉降及提高填土层承载力的目的。第二阶段对重载区采用水泥搅拌桩，桩径为500mm，桩间距1.2m，水泥掺入量20%，平均桩长约11.5m，设计单桩复合地基承载力特征值为90kPa。对一般区采用水泥搅拌桩，桩径为500mm，桩间距1.8m，水泥掺入量15%，平均桩长约6.0m，设计单桩复合地基承载力特征值为90kPa。第二阶段同时开展沿场地至西向东每间隔约100m 设置排水明沟的降排水措施。

3.3 水泥搅拌桩施工工艺

采用二喷二搅的施工工艺：桩位定位—桩机就位调平—清送浆管—浆液制作送浆—边喷浆边搅拌至设计加固深度—边喷浆边搅拌提升至设计桩顶标高—成桩结束—移机施工下一根桩。

3.3.1 测量放样和桩机就位：在复核控制点前提下，根据设计图纸由测量人员进行桩位放样，记录现场情况，同时保护好主要的测量控制点，以确保在工程完工后能顺利地开展验收复测工作。桩机移至指定桩位对中，桩位偏差不得大于20mm，为保证搅拌桩的垂直度偏差不超过0.5%，搅拌桩机底盘应保持水平，每台桩机必须从井架中心设长6m 铅锤以便检查桩机垂直度，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。

3.3.2 清送浆管：施工前应对原送浆管进行清洗，检查管中是否存在残留的水泥块，并进行通管试验以确认送浆管内畅通无阻。

3.3.3 浆液的制作及送浆：采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥作为固化剂，水灰比按0.65∶1，水泥浆比重1700kg/m3拌制水泥浆液，搅拌过的水泥浆需经过滤网再倒入蓄浆桶中。在注浆过程中，应继续搅拌，防止浆液沉淀、离析。用挤压泵（压力不小于0.4MPa）将蓄浆桶中的浆液通过送浆管送至搅拌桩机的喷浆口处。

3.3.4 边喷浆边搅拌、成桩：采用二喷二搅的施工工艺，为避免堵管，下钻时可以带浆下钻，严禁带水下钻，下钻的喷浆量应不超过总量的1/2。下钻和提钻过程中全程采用低档位操作，搅拌桩机钻杆转速控制在60 转/min 内，喷浆压力不小于0.4MPa，钻进速度不大于1.0m/min，提升速度不得大于0.5m/min。

为保证水泥搅拌桩的桩端、桩顶及桩身质量，下钻喷浆时在桩顶部位进行磨桩头喷浆搅拌30s，提钻喷浆时在桩端部位进行磨桩端喷浆搅拌30s，余浆上提过程中全部喷入桩体。成桩后移机至下一桩位，重复以上操作步骤进行下一根桩的施工。

3.4 软基处理后质量检测结果

该项目在第一阶段普夯施工结束后进行了处理后静载荷试验，第二阶段水泥搅拌桩施工结束后进行了单桩复合地基静载试验，检测结果均满足设计要求。

4 几种特殊性岩土的勘察要点

该项目场地内对工程建设有影响的特殊性岩土主要有填土以及软土。

4.1 填土

填土根据其物质组成和堆填方式可以分为杂填土、素填土和冲填土、压实填土等四大类。素填土主要是由碎石土、砂土、粉土、黏性土等一种或几种材料组成的，是天然岩土体经剥离搬运堆积而成的土体，杂物含量很少甚至不含杂物。杂填土是人类在生活中产生的废料、废弃物而堆填成的土，一般为建筑垃圾、工业废料或生活垃圾等杂物，其成分较复杂。冲填土是借助水力搬运再堆积的土体，主要发生在滨海滩涂区，充填物的成分主要为砂土、粉土或黏性土，组成物较单一且因场地原因厚度变化一般较大。压实填土是按一定标准控制材料成分、密度、含水量分层压实或者夯实而成的。

填土勘察的主要内容为：一是根据已有的资料，查明地形和地物的变迁、填土物质的主要来源、堆填时间、堆填方式、物质成分等。二是查明填土的分布、厚度、深度、颗粒级配、均匀程度、密实程度、压缩性、湿陷性等，查明冲填土的固结程度以及排水情况。三是查明填土对周边环境的污染程度，并分析其腐蚀性对建筑材料的影响。四是查明填土下卧层情况，若存在软弱下卧层应查明其物理力学性质[3]。通过充分查明填土的基础性资料，分析填土的物理力学性质，为工程建设的地基基础设计提供准确的依据。

4.2 软土

软土是在静水或缓慢流水环境中，经过生物化学作用形成的细粒土，其天然孔隙比≥1.0，且天然含水量大于液限，软土主要包括淤泥、淤泥质土、有机质土、泥炭土、泥炭等。软土地基具备以下特性：一是不均匀性。软土主要由细微和高分散的颗粒组成，多含薄层的黏性土、粉土或者粉细砂，水平和垂直方向不均匀，这也是造成地基不均匀沉降的主要原因。二是高压缩性，软土的压缩系数高，属于高压缩性土，一般情况下其压缩系数a1-2为0.5～1.5MPa-1，最高可达到4.5MPa-1。三是具流变性，因建筑工程物上部荷载力的长期作用，其过程对软土地基的影响使得地基很容易出现变形，伴随着时间增长甚至会产生剪切变形。这种变形虽然不够明显，但在长时间持续影响下，土的长期强度会小于瞬时强度，从而影响到地基稳定性和地基沉降。四是触变性，软土地基一般属于极灵敏土或高灵敏土的范畴，因为自身具有不稳定的结构，所以当软土受到扰动作用后会导致结构破坏、强度丧失，从而极大地降低其土层承载强度。五是透水性差，渗透系数小。软土因其形成的环境，造成土体中的含水量一般较高，但其均为孔隙比大、渗透系数小、透水性差的细粒土，软土地区的建筑物沉降持续时间一般较长，土体长期处于饱水状态，不能有效地确定其承载力，因此会对建筑工程的地基承载力产生极大的影响。

软土勘察的主要内容为：一是查明软土的成因类型、分布规律、层理特性、水平和垂直方向的均匀性，地表层的分布和厚度，以及下卧硬层或基岩的埋深和起伏情况。二是查明软土的固结历史、应力水平和结构破坏对强度和变形的影响，判定不均匀变形的可能性。三是结合设计方案提供相应的物理力学性能参数，分析各类施工方案过程对软土应力状态、强度和压缩性的影响。

5 结语

安吉物流宁德基地竣工至2021 年已近一年有余，目前尚未发现有影响生产运营的地基沉降变形问题出现。综上所述，该工程对经吹填海砂后再覆填土的浅海滩涂地区勘察、软基设计、施工过程中涉及的部分技术问题进行了分析及评价，效果达到了工程建设的预定目标，为这类地区工程建设中的软基处理问题积累了一定经验。