混合土层吹填技术对新吹填土真空预压加固效果的影响

董志凌，曲月华

（中交一航局第四工程有限公司，天津 300456）

混合土层吹填技术对新吹填土真空预压加固效果的影响

董志凌，曲月华

（中交一航局第四工程有限公司，天津 300456）

目前的吹填施工易形成软弱土层，对新吹填土加固效果产生不良影响。根据工程实例分析，提出通过改进吹填工艺，选择混合土层吹填，紊乱土体结构，改善土体的渗透性，达到改善土体加固效果的目的，为超软基加固工程提供新的思路。

紊乱；土体；新吹填土；加固

以往吹填施工由于时间充足，通过控制吹填速度，不仅可以控制吹填土的标高、平整度，还可以均匀吹填区的土层结构，再加上足够时间的沉淀、滤水、晾晒，可形成较好的地质结构。但目前的吹填施工由于时间紧、任务重，投入相对较多的设备定点吹填，短时间内达到围堰顶标高，进行短时间沉淀、滤水，集中排水后，泥面高程出现很大回落，需要进行集中补吹，使新吹填土层形成较为明显的地质分层。

1 超软土夹层对加固效果的影响及改善措施

在围海造陆中，超软土夹层是由于一次性吹填区域较大，土体颗粒越细，随水流漂移的距离越远，随着水力分选，颗粒很细的黏粒富集而形成的。超软土具有高含水量、高孔隙比、高压缩性、低强度、低渗透性的“三高两低”特点。

超软土在不同固结压力下固结完成后的含水率及渗透系数分别如图1、图2所示。当固结压力由 5 kPa 增加到 80 kPa 时，含水率、渗透系数急剧减小。在 80 kPa 的固结压力下，含水率由95.7%降至 51.1%，降低幅度达 46.6%，渗透系数降为 5 kPa 试样的 1/15，改变明显。固结压力大于 80 kPa 后，渗透系数与固结压力关系曲线基本呈一条水平直线，变化较小[1]。

由此可知，在真空压力下，黏粒含量聚集升高导致系统排水能力降低。同时，在加固区表层，由于竖向排水，土体中部分黏粒会随着固结渗流汇聚在土体表层，使得表层土体黏粒含量进一步增高，同时表层土体首先固结，密度增加，这些因素会导致表层土体透水性显著降低，从而影响土体的竖向真空度的传递和排水。依此类推，在排水板周围也会形成类似的硬壳层，从而影响土体的水平真空度的传递和排水。另外，由于黏粒含量高，加固中土体向排水板汇聚，细颗粒的黏粒很可能导致排水板滤膜透水性下降显著，影响土体的水平排水，从而影响加固效果。

图1 含水率与固结压力关系曲线Fig.1 Curveofwater contentand consolidation pressure

图2 渗透系数与固结压力关系曲线Fig.2 Curveofpermeability coefficientand consolidation pressure

根据固结系数公式，要改善土体的固结系数，可通过提高渗透系数，降低压缩系数来获得[2-3]。因此，可以通过改进吹填工艺，根据取土区的土层分布，有选择地在吹填软弱土层中掺入粉质土或粉细砂，形成紊乱土层结构，改善土体的固结系数；也可以在后续工程中，通过吹填砂性土，与原有软弱土层混合，形成紊乱土层结构，改善土体的固结系数，达到提升加固效果的目的。

2 典型工程实例分析

对于新吹填土的加固效果，工艺方面的影响因素主要是吹填技术和加固处理技术，在大量的工程实例中已有充分体现。然而，并不是所有的工程都能够达到要求，下面举几个典型的工程实例进行分析。

2.1 南港工业区一期东五区造陆工程

南港工业区一期东五区造陆工程，位于在建的南港工业区二期东围埝、二期南围埝及西隔埝所围成的区域内，工程北侧紧邻南港工业区一期东四区造陆工程。

工程内容包括隔埝工程、吹填工程及地基处理工程，吹填造陆共 185.876 万 m2，软基处理共173.145 万 m2。 吹填区滩面高程为 0.3～0.8m，吹填泥标高至+4.8m。本项目挖泥区位于吹填区的南侧，面积约 72 万 m2，可挖土方 为 1 072.40 万m3，取土深度为-13.5m，挖泥边坡 1 ∶5，计算超深 0.4m，超宽 3.0m。

在项目前期策划中，充分考虑取泥区的地质情况。地质资料显示，在-12.0～-14.0m 标高以上，为流塑状淤泥质黏土，如全部采取这层土吹填造陆，后续的软基处理难度将非常大。而在 -12.0 ～-14.0m 标 高 以 下 ， 依 次 分 布 有 粉 质 黏土、粉土、粉砂等透水性较强的土，较适于吹填造陆。

在项目实施过程中，首先采用了分层吹填工艺，即先挖取淤泥质黏土吹填至造陆区的下层，再挖取下层粉质黏土、粉土、粉砂等透水性较强的土层吹填在造陆区上层，与原吹填土混合。吹泥结束后，将表面积水排除，在吹填区表层形成了较厚的混合土层，具有较高渗透系数，为打设塑料排水板和提高真空预压加固效果打下良好的基础。

结合现场条件，选择6个区进行分层吹填试验，吹填完成后，即实施排水板打设和真空预压施工，通过 90 d的恒载计时，达到了卸载要求。经过现场取土试验，土体各项指标均满足要求。

根据对各个标准区的现场土样进行的室内土工试验结果可知，6个标准区加固后的含水率均可满足设计变更“真空预压标准区加固后土层含水率平均值不大于 47%，极限值不大于 52%”的要求。同时，各区固结度推算结果也均大于要求的 85%，如表 1。

表1 各区固结度结果表Table 1 Resultsof consolidation degree in different areas %

2.2 中外运北方物流集散中心钢材堆场造陆工程项目岸坡地基处理工程

中外运北方物流集散中心钢材堆场造陆工程项目岸坡地基处理工程位于天津临港产业区3号区内。为满足投资方用地要求，自围堤闭合后 1.5个月完成吹填，经历2次补吹。刚吹填完成的超软弱地基，淤泥层较厚（约为 7～8m），均为流状，含水饱和，无承载力；表层为浮泥，厚度均在2m以上，为细颗粒黏粒，且水、泥混合不分离。

吹填完成后，根据建设单位的要求，将自西堤向东延伸 550m、距北堤埝体中线 27m 外，面积 95 150m2的范围作为试验区，采用真空预压加固技术。工程共分为5个区，分两种方案实施。要求真空恒载不少于 120 d，固结度≥90%，连续5 d 的平均沉降速率不大于 2.5mm/d。

首先实施的西侧2个区，采用吹填砂性土工作垫层挤淤的方法进行。通过此方法的实施，将部分淤泥挤出加固区，同时将砂性土与剩余淤泥进行混合，使土质在加固前得到改善，加固效果得到保证，各土层孔隙水压力正常消散，如图3所示。

图3 2区孔隙水压力变化过程曲线Fig.3 Curve of porewater pressure changing process in Area 2

后期实施的3个区采用了整体“筏式”工作垫层并吹填砂性土的方法，解决了在超软地基上进行真空预压加固的难题。但是由于未改善土质，形成了软弱夹层，在抽真空后期，检测此土层的加固效果较差。-3.0～+3.0m 之间，特别是 0.0m处的孔隙水压力几乎不消散，需要加大抽真空时间（约 60 d）进行补偿。孔隙水压力随时间变化如图4所示。

图4 5区孔隙水压力变化过程曲线Fig.4 Curve of porewater pressure changing p rocess in Area 5

最终各区加固效果如表 2，其中，4区为吹泥管口区。

表2 地表沉降和固结度结果汇总表Table 2 Results summary of the ground surface settlement and the consolidation degree

通过此工程两种施工方法结果来看，形成软弱夹层的地基在处理效果上无法得到保证，而紊乱土层对加固过程中的孔隙水压力消散有着积极的作用。

3 结语

典型工程实例在围海造陆地基加固工程中具有代表性，可以看出，地基加固的效果应从吹泥开始进行控制，以免给后续地基处理造成不利影响，甚至影响加固效果。因此，要保证软土地基的加固效果，应控制好以下几个方面：

1） 应从吹填开始，改善纳泥区的土层结构，防止出现软弱夹层。从改善取土质量、吹填管口布置及吹填工艺等方面着手，达到改善纳泥区土层的颗粒结构、均衡渗透性的目的，从源头为地基加固效果提供保障。

2）可以在吹填后，采用吹填砂性土等方法与吹填泥相混合，强行改善表层土的颗粒结构，增大土体的渗透性，但要防止形成软弱夹层。

总之，紊乱土层分布对新吹填土加固效果是有利的。应该从吹填阶段和加固前做好策划，改善新吹填土的颗粒结构，保证新吹填土的加固效果，从而满足地基的使用要求。

[1] 叶国良，郭述军，朱耀庭.超软土的工程性质分析[J].中国港湾建设，2010（5）：1-9. YEGuo-liang，GUO Shu-jun，ZHU Yao-ting.Analysis on engineering property of ultra soft soil[J].China Harbour Engineering，2010（5）：1-9.

[2] 龚晓南.地基处理手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2000. GONG Xiao-nan.Foundation treatmentmanual[M].Beijing：China Architecture&Building Press，2000.

[3]JTS 147-2—2009，真空预压加固软土地基技术规程[S]. JTS 147-2—2009，Technicalspecification for vacuum preloading technique to improve softsoils[S].

Influence ofm ixed soil reclamation technology on vacuum preloading reinforcement effect of new reclaimed soil

DONGZhi-ling,QUYue-hua
（No.4 Eng.Co.,Ltd.of CCCCFirstHarbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300456,China）

At present the reclamation construction is easy to form soft soil layers,which have a negative impact on the new reclaimed soil reinforcement effect.According to the analysis of engineering examples,we proposed that through improving reclamation process,choosing themixed soil for reclamation,disordering the soil structure,improving the permeability of soil mass to improve thesoil reinforcementeffect,which can provide anewmethod forultra-soft foundation reinforcementengineering. Keywords：disorder;soil;new reclaimed soil;strengthening

U656.544.4

A

2095-7874（2014）08-0016-04

10.7640/zggw js201408004

2014-05-27

董志凌 （1977 — ），男，江西抚州市人，硕士，水利工程专业。E-mail：1092796215@qq.com