海积平原地区深厚软土地基处理施工关键技术研究

文／吕尚贵、相旭成 中国水利水电第四工程局有限公司 青海西宁 810000

引言：

海积平原地区是指位于沿海地带的平坦低洼区域，通常由沉积物质堆积形成。这些地区的地基主要由软土组成，其特点是含水量高、强度低、可压缩性强，容易引发沉降和液化等地质灾害。近年来，随着工程建设规模的不断扩大和城市化进程的加快，海积平原地区的深厚软土地基处理成为一个极具挑战性的课题。在工程建设中，深厚软土地基的处理直接关系到工程的安全性、可靠性和经济性。如果不采取适当的处理措施，可能导致工程沉降、变形、破坏等问题，严重影响工程的使用寿命和运行效果[1-2]。

因此，研究海积平原地区深厚软土地基处理施工的关键技术具有重要的理论和实际意义。所以本文旨在探讨海积平原地区深厚软土地基处理施工的关键技术，以促进工程建设在这些地区的顺利进行。

1.海积平原深厚软土特性分析

海积平原地区深厚软土的形成与地质历史、水动力和沉积过程密切相关。这些地区通常位于河口、湾泊、海岸线等地，受到水体搬运沉积和潮汐作用的影响。因此，海积平原地区的深厚软土往往是多年来由水体搬运的沉积物堆积而成。而较高的含水率和较低的抗剪强度，使其易发生沉降和变形，从而可能对建筑物、基础设施和交通运输系统的稳定性造成威胁[3-4]。此外，软土地基还可能因为水分含量的变化而引发土壤滑动，尤其是在雨季和台风等极端天气条件下。

总之，海积平原地区深厚软土具有复杂的地质特征和工程性质，这使得其地基处理成为工程建设中的一个关键问题。

2.地基预处理方法与加固措施

2.1 预处理方法

2.1.1 排水

在处理海积平原地区深厚软土地基时，首要任务是降低土体的含水量。通过排水的方法可以有效地降低软土的含水量，从而提高土体的强度和稳定性。常见的排水措施包括设置排水管道、挖掘排水渠等，以引导地下水流向外部，降低地基的含水量[5]。

2.1.2 土壤固化与改良

固化与改良是提高深厚软土地基强度的重要方法之一。常见方法主要包括土壤振实、混凝土搅拌桩以及土钉墙。土壤振实是通过机械振动作用于土体中，可以提高土体的密实度和强度。而混凝土搅拌桩是将混凝土与软土混合，形成桩体，以提高土体的强度和稳定性。土钉墙则可以通过设置钢筋土钉，将软土固定在墙体后面的钢筋网上，增加土体的抗剪强度。

2.1.3 加固材料选择

选择合适的加固材料对于加固效果至关重要。土工合成材料可以用来加固土体，提高其抗变形能力。而地膜可以在土体表面铺设，起到分散荷载、减少水分渗透的作用，从而减轻地基的沉降。

2.2 加固措施

2.2.1 增加地基承载力

在海积平原地区深厚软土地基处理中，增加地基承载力是确保工程安全稳定的关键。常见的增加地基承载力的加固方法包括地基加固桩、灌浆加固等。地基加固桩是将钢筋混凝土桩或钢桩打入土中，通过桩的承载力来分担荷载，从而增加地基的承载能力。灌浆加固则是通过向土体中注入固化材料，提高土体的密实度和强度。

2.2.2 控制沉陷

深厚软土地基容易发生沉陷，因此需要采取控制沉陷的方法。常见的方法是在地基上设置预应力锚杆或支撑桩，以提供额外的支撑和稳定。此外，还可以采用填充加固方法，在地基表面铺设一定厚度的填料，以减少地基的沉陷。

2.2.3 抗液化

在地震等外部荷载作用下，海积平原地区的深厚软土地基容易发生液化现象，导致地基失稳。为了提高土体的抗液化能力，可以采用加固土体、加密土体等方法。其中，使用土工合成材料或细粒土进行加固，可以增加土体的抗液化性能，减少液化现象的发生。

3.地基监测与评估

3.1 地基沉降监测

在海积平原地区深厚软土地基处理施工过程中，地基沉降是一个重要的监测内容。通过地基沉降监测可以实时了解土体的变形情况，判断施工措施的效果以及是否存在沉降过大的风险。常用的地基沉降监测方法包括精密水准测量、全球导航卫星系统测量等，这些监测手段有利于及时发现问题并采取相应的措施。

3.2 环境影响评估

深厚软土地基处理施工可能对周边环境产生一定的影响，包括地下水位变化、土壤侵蚀等。在施工前需要进行环境影响评估，分析施工可能引起的环境问题，并制定合适的环境保护措施。通过环境影响评估，可以减少施工过程中对环境的不利影响，确保工程建设与环境保护的协调发展。

3.3 施工过程监控

深厚软土地基处理施工过程需要实时监控，以确保施工质量和安全。施工过程监控可以通过现场观测、传感器数据采集等方式进行，监测施工过程中的各项参数和指标。通过监控数据，可以及时调整施工方案，防止潜在问题的发生，确保施工的顺利进行。

4.项目背景与地质情况

4.1 背景

本项目位于台州温岭市大溪镇，起点位于甬台温高速大溪互通北侧。项目考虑了太湖水库下游预留大溪枢纽十字枢纽，规划了匝道和未来与杭绍台高速公路的衔接。线路经过冠屿山公园北侧，与正在实施的104 国道共线，进入流庆寺隧道，并跨越甬台温铁路、台州市域铁路S1线。其中，还有396 米的下穿甬台温高铁的段落。

路线全长32.871 千米，涉及温岭大溪、泽国、城北、新河、滨海五个乡镇和街道。主要交叉公路包括甬台温高速公路、104 国道、迎宾大道、路泽太一级公路、机新路、石松一级公路、沿海高速等，与杭绍台铁路、甬台温高铁、台州市域铁路S1 线等铁路也有交叉。工程量分为1 个合同段，涵盖路基、桥梁、涵洞等土建工程。项目地理位置复杂，工程难度较大，需要科学地设计和精细地施工。

4.2 地质情况

如图1 所示，该项目位于海积平原的场地呈现多层次的地质特征，上部为粉质黏土硬壳层，中部为海积、冲海积的黏性土和粉砂，下部为冲湖积黏性土和海积黏性土，其中地质性质从较坚硬到较差逐渐变化。场地周围河流众多，床流泥流塑，建议在浅部采用摩擦桩作为桩基础，以适应复杂的地质和水动力环境。

图1 海积平原

综合考虑各层地质特点，工程设计需充分考虑不同地层对建筑稳定性的影响，确保安全可靠地建设。

5.项目不良地质情况分析

5.1 不良工程地质问题分析

5.1.1 地面沉降情况与危险性评估

本项目累计地面沉降量在200至500毫米的范围内，呈现一定程度的下沉趋势。尽管地面沉降量较大，但从地质灾害危险性评估来看，危险性被评估为小，但不可忽视。

5.1.2 地面沉降速率与回升

根据预测，未来的地面沉降速率预计将保持在每年小于5 毫米的范围内。此外，部分区域已经出现地面回升现象，这可能是由于地下水位变化等因素引起的。这种地面回升有望在一定程度上缓解合同段地面沉降的影响，为工程的稳定性提供积极因素。

5.1.3 不均匀沉降和地基情况

项目所处场地的地貌类型为海相淤积平原，地质类型为淤泥、淤泥质软土，厚度范围大致在5 至35 米之间，平均约为20 米。这种地质条件在一定程度上解释了地面沉降的现象。所以工程设计选用高架桥，并设定基础为桩基础，这有助于分散荷载并提供更好的稳定性。然而，需要注意的是存在"桥头跳"现象的风险，这可能需要针对性的工程措施来减轻其影响。

5.1.4 场地地质特点

场地地质特点表明，并未发现大面积的地表沉降、塌陷等现象，这有助于降低工程风险。此外，没有发现断裂、岩溶土洞、沙土液化、滑坡等不良地质作用，从而进一步减少了可能对工程造成不利影响的因素。另外，也没有发现对工程不利的地下埋藏物，如暗滩、暗塘、墓穴、防空洞、孤石等，进一步提升了工程的可靠性。

5.2 特殊性岩土分析

5.2.1 填土特点

该填土分布于居民区和道路周边，由碎块石、混凝土块等组成，硬杂质粒径在100～300 毫米之间，土质的均匀性较差，厚度范围为0.3～6.00 米。这种填土的不均匀性和硬质杂质可能在桩基成孔过程中造成漏浆、上部碎石塌落等问题，从而对成桩质量产生影响。另外，在桥台基坑方面，由于填土的特性，可能会导致基坑坍塌、水量过多以及围护难等挑战。

5.2.2 海相软土

场地内的软土是灰色的全新世滨海相、冲积相沉积的淤泥质土。这种软土具有一系列特点，包括高压缩性、中等灵敏度、低承载力、长时间沉降和欠固结等。尽管软土在自然状态下具备一定的结构强度，但一旦受到扰动，其强度会迅速下降，这会对桩基、路基以及承台基坑等工程施工产生不利影响。

6.针对不良地质的解决措施

6.1 关于区域性地面沉降的实际解决方法

（1）使用新测的高程成果来消除累积的地面沉降，避免在设计中受到过去沉降的干扰。具体过程包括，使用先进的测量技术对工程区域的地面高程进行重新测量，如全站仪、卫星定位系统等，再利用数据处理将新测得的高程数据与历史数据进行比较，识别并消除累积的沉降变化，得出实际地面高程，作为设计的基础。

（2）在设计路基、桥梁等结构时，考虑到区域地面沉降对工程的影响，根据预测的沉降速率适当地预留标高，确保未来沉降不会影响工程的稳定性。

具体过程包括，先利用地质勘察和监测数据进行沉降预测，结合数学模型，预测未来区域地面沉降的速率和幅度。在此基础上，将设计标高相应地提高，以补偿未来的地面沉降，确保工程在预期寿命内保持稳定，再通过在路基、桥梁等结构中增加适当的高程余量来实现。此外，在结构设计中采用弹性计算方法，需要考虑到地面沉降对结构产生的变形和应力影响，确保结构在沉降后仍然具备足够的安全裕度。

6.2 关于不均匀沉降的解决方法

不均匀沉降可能导致桥梁等结构在不同部位发生高度差，进而引发"桥头跳"现象，为了解决这一问题，采取如表1 所示措施。

表1 不均匀沉降的解决方法

6.3 填土处理措施

6.3.1 对填土层的处理

（1）清除表层填土或耕植土：在填土层中，清除顶部的松散表层填土或耕植土，以消除不稳定因素，确保下方填土层的稳定性。（2）采用均质细粒土分层回填：选择均质细粒土材料，将填土分层回填至需要的高度，避免不均匀沉降引起的差异。分层填土可以平衡荷载传递，减少沉降不均的风险。（3）压实处理：在每一填土层完成后，进行适当的压实工作，以提高填土的密实度，减少后期沉降。压实可以通过振动板、压路机等设备进行。

6.3.2 对河塘的处理

（1）排水和清淤：进行排水和清淤工作，确保原状土地露出。清除淤泥和杂物有助于确保地基稳定。（2）适当的地基处理：根据地质条件，采取适当的地基处理措施，可能包括填筑砂石料，加固软弱地层等，以增加地基的承载能力。（3）回填均质细粒土并压实：在地基处理后，回填均质细粒土材料，分层进行回填并压实，以建立稳定的基础支撑层。

6.3.3 在桩基施工过程中的处理

（1）挖除桩位处的填土：在桩基施工前，将桩位处的填土挖除，确保桩基能够直接与稳定的地层接触，增加桩基的承载力。（2）套管等护壁措施：在桩基施工过程中，采取套管等护壁措施，以防止周围填土坍塌，避免碎石等物体塌落，确保施工安全。

6.3.4 对桥台基坑施工地的处理

在桥台基坑施工前，需要进行降水工作，确保基坑干燥，防止水位对施工造成干扰。同时，考虑使用围护结构，如挡土墙等，以保障基坑的稳定性。

通过上述填土处理措施，可以确保填土层的均匀性、稳定性以及地基的稳定性，同时在桩基和桥台基坑施工中采取防护措施，确保施工安全和工程的长期稳定性。

6.4 海相软土处理措施

6.4.1 填方路段的处理

（1）预应力管桩：预应力管桩是一种有效的地基加固方法，适用于海相软土地区。通过在路基中打入预应力管桩，可以提高地基的承载力和稳定性，减少沉降和沉降差异的风险。

（2）塑料排水板：在填方路段下方铺设塑料排水板，可以改善软土的排水性能，减少水分对软土的影响，从而降低沉降速率，提高路基的稳定性。

（3）轻质填料：使用轻质填料填充路基，可以有效减轻路基的荷载，降低对软土的压实和沉降影响，提高地基的稳定性。

6.4.2 控制填筑速率

在路基填筑时，需要严格控制填筑速率，避免过快填筑导致地基沉降过大。而快速填筑可能会引起软土的压实和挤压，加剧沉降问题。

6.5 软土层可能的缩径问题

在桥梁桩基施工时，软土层可能出现缩径问题，这可能导致基础的变形和损坏。为了防止这种问题，可以采取以下措施。

（1）地质勘察和预测：在施工前进行详细的地质勘察，了解软土层的特性和可能的缩径情况。通过地质勘察数据和现场实测，预测软土层的缩径程度和范围。（2）合适的基础设计：根据预测的软土缩径情况，设计合适的基础形式和尺寸。考虑使用适当的基础类型，如扩底桩基、地下连续墙等，以分散荷载，减轻基础的变形。（3）护壁措施：在软土层可能出现缩径的区域，可以采用套管或其他护壁措施，以防止软土在桩基施工过程中的坍塌。这可以有效保护基础不受软土的影响。（4）施工速率控制：控制施工速率，避免过快施工引起软土的过度压实和挤压，导致缩径问题加剧。

通过以上措施，可以在桥梁桩基施工过程中，针对软土层可能出现的缩径问题，采取有效措施来预防和减轻基础的变形和损坏风险，确保基础的稳定性和工程的安全性。

结语：

综上所述，海积平原地区深厚软土地基处理施工需要综合运用多种技术手段，根据实际情况制定科学合理的施工方案。通过合理的预处理、加固和监测手段，可以有效提升软土地基的工程性能，确保工程的安全稳定和可持续发展。在未来的工程实践中，应不断总结经验，探索创新，以满足海积平原地区工程建设的需求。