吹填后软基处理的方案比选

于诗春

摘 要：文章结合工程实例，首先分析吹填土含水率试验成果，其次根据试验成果阐述软基处理方法方案比选，通过从排水固结法、表层密实、理论计算三个方面证明，吹填后进行软基处理采用真空预压加固方法，不仅确保工程施工质量，而且有效提高工程经济效益，值得类似工程借鉴和参考。

关键词：排水固结法 软基处理 地基沉降

1.工程概况

中化泉州石化项目位于福建省湄洲湾南岸，泉州市惠安县泉惠石化工业园内。100万t/年乙烯及炼油改扩建项目建设用地位于1200万t/年炼油项目的西侧和北侧，占地面积约6500亩，划分为4个区域进行场地回填。其中1#区陆域面积约1.66km2，合约2489亩。该项目软基处理要求如下：

（1）淤泥层处理效果：平均固结度88%～92%（真空预压卸载时），承载力特征值≥80kPa，压缩模量确保≥2.5 MPa～4.0MPa，争取达到4.0MPa。

（2）填土（砂）层处理效果：压实系数≥0.94，承载力特征值≥120 kPa，压缩模量≥7.0MPa。

2.吹填土含水率试验成果

吹填土含水率试验成果中含水率大于85%的部位总计36个，1号、5号试验孔位于吹泥口，含水率较小。经吹填后，淤泥土体特性已经有很大改变，其含水量增高，压缩性增大，渗透稳定性差，在自重情况下没有达到充分固结，属于欠固结土；吹填施工过程中，由于水力分选的原因，上部土层颗粒极细，颗粒间链接微弱，无法形成具有强度的骨架结构，同时细颗粒过多，吹填土的排水受到影响。

3.软基处理方法

3.1排水固结法

该项目软土层较厚，且软基处理面积较大，对该工程陆域吹填层及d然软弱淤泥地基采用排水预压法进行处理，不但技术上可行，而且较为经济。该方法通过对地基施加预加荷载，使地基土在预压荷载产生的附加应力的作用下产生排水固结，土体孔隙比降低，含水量下降，强度和承载力提高，压缩性降低，从而达到改善地基的目的。排水预压法的两个主要控制因素：预压荷载和软土的排水通道，增加预压荷载意味着更大的附加应力，初始阶段土体中存在更大的超孔隙水压力，更易克服粘土的起始水头差，超孔隙水压消散过程中预压荷载逐渐由土骨架承受，土骨架在附加应力作用下压缩，达到孔隙比减小，土体密实的目的。而软土中设置排水通道可极大地缩短土中水的渗流路径，加速土体的排水速度。

排水固结法根据施加预加应力方式的不同分为：堆载预压法、真空预压法、真空预压-联合堆载法。

（1）堆载预压法是在d然地基中设置竖向排水通道，然后分级逐渐加载，地基土体中产生超孔隙水压力，使土体中孔隙水沿排水通道排出，土体有效应力增加，产生固结压缩变形，在施工期消除部分沉降，从而有效的控制工后沉降，通过预压排水固结，软基土性得到改良，地基承载力也得以显著提高。

（2）真空排水预压法是通过将不透气的薄膜铺设在砂垫层上，借助于埋设在砂垫层中的真空管道，通过抽真空装置将膜下土体中的空气和水抽出，使土体得以固结，强度得以增长。

真空预压具有不需要大量的堆载材料、预压荷载可一次施加而不会引起地基失稳、土体固结速度快、施工期平均沉降量大、地基抗剪强度增长率大等一系列优点。

（3）真空预压-联合堆载法是在真空预压基础上发展而来，利用真空预压引起的孔压差与堆载引起的孔压差的叠加实现更大的预压荷重，该方法可获得更好的加固效果。

近年來真空预压技术有了较大的发展，出现了许多新的应用工艺，无砂真空预压就是其中应用较广一项，对软土地基可采用无砂真空预压+二次处理的方法，该方法用较快的速度将浅层软土强度提高，后施工排水砂垫层+二次插板+真空联合堆载预压，由于浅部土层排水通道较多，浅部软土处理效果较好。

综上所述，该工程根据要求拟采用在国内有着众多实施案例的成熟技术——真空预压，若回填土具备联合堆载条件，建议采用效果更佳的真空联合堆载法对软土层进行处理。利用真空加堆载的叠加作用提供较大的预加荷载；选择中粗砂作为水平向排水通道，大通水量、芯板质量好的性能高的塑料排水板作为竖向排水通道，缩短水的渗流路径，加速软土固结。

3.2表层密实

（1）强夯法。强夯法属于动力固结法，对地基土施加较大的冲击能，提高土体强度，降低土的压缩性，能提高土层的均匀性，减少使用期差异沉降。普夯（强夯）技术特别适合处理碎石土、砂土、低饱和度粉土和粘性土、湿陷性黄土、杂填土、素填土等地基。

普夯（强夯）法具有适用范围广、加固效果显著、加固费用低、施工机具简单、施工周期短等特点，而且强夯法基本不消耗三材，对周边环境不产生工后污染。

（2）高真空击密法或降水强夯法。高真空击密法原理与降水强夯法基本一致，原理均为采用打设排水管，通过真空泵抽水、降低水位，通过夯击密实砂土层，其实质仅采用真空泵，在土层中与真空度无关，与真空预压的真空度具有本质区别。

高真空击密法仅在强夯的基础上增加了降水工艺，有其适用范围，针对砂土地基，可发挥降水预压作用，但对粘性土和淤泥，其效果或作用极小。

考虑到该工程需要进行的表层密实层为吹砂层及回填土层，层厚在2～4m，采用低能级强夯完全能达到效果。采用高真空击密法性价比不高，造成额外的投资浪费。

（3）振动碾压法。振动碾压法是地表浅层加固兼作整平的处理工艺，往往和其它地基处理方法结合使用，加固有效深度为1.5～2m左右，但对消除总的沉降变形效果不大，适用于地基浅表层加固。

综合该工程实际情况，吹砂层及回填土层采用强夯法是合适的、经济的，效果是可保证的。通过强夯联合振动碾压法，使回填层达到所需的密实度、平整度及承载力。

（4）强夯典型试验。由于不同区域的回填厚度、下卧土层分布、软弱层厚度等均有差异，且该工程回填层不厚，为了避免因为夯能过大而击穿回填层进入软土层而形成弹簧土，因此需要进行一些强夯试验，其目的是通过试验来寻找最佳的强夯设计参数和施工工艺，指导该工程的地基处理。

该工程回填层不厚，因此选用的强夯能量较低，拟采用低能量强夯的形式，分别在围堤区、吹填管头区、吹泥区淤泥层厚的区域各设置一个强夯试验区，其中围堤区试夯面积暂定为14m×21m，吹填管头区和吹泥区面积暂定为30m×30m。通过对土体强夯加固前后土性对比及强夯后载荷板检测、压实度、回弹模量等检测，判定试夯参数是否可行，通过典型试验结果调整强夯参数。

3.3理论计算

（1）计算基础资料：容重：平均水位以上土体采用d然容重，以下采用浮容重；回填砂容重取18kN/m3。

（2）软土区地基沉降计算。根据《港口工程地基规范》（JTS 147-1-2010），沉降量采用分层总和法计算，该设计采用e～p曲线进行计算，公式如下：

e1i、e2i—第i层土自重应力、总应力（自重应力和附加应力之和）对应的孔隙比，由室内固结試验e～p曲线查得。

施工期沉降计算结果如下：

施加真空荷载：真空预压膜下真空度按85kPa考虑，考虑到涂抹及井阻等因素影响，考虑到真空度在吹填淤泥层和d然淤泥层中沿深度方向的衰减。

选取多个典型钻孔经计算：场地内土体在真空作用下总沉降平均为2.00m，按固结度计算施工期沉降，则施工期沉降量约为1.79m。

（3）塑料排水板布置对固结的影响。在塑料排水板地基处理中，排水板的使用使土体从原来的竖向排水变成竖向和横向双向排水方式，极大缩短排水路径。

根据固结度计算结果可知，塑料排水板间距定为1m时可以实现排水效果与造价的良好契合。根据固结度及沉降量理论计算结果，真空满载预压90d后地基土的固结度可达到88%～92%的要求。同时，考虑到现场施工过程中，诸多不利因素对真空预压效果的影响，建议适当放宽真空预压时间以确保真空预压加固效果。

4.结论

综上所述，该工程根据实际情况，从工程地质、工期、造价、施工技术等方面综合考虑，对软土地基处理方法进行比选，优化设计方案，在工程后期实施过程中，取得较好的软基处理效果和良好的经济效益。

参考文献：

[1]JTS 133-2013.水运工程岩土工程勘察规范[S].

[2]JTS 147-1-2010.港口工程地基规范[S].

[3]JTS 147-2-2009.真空预压加固软土地基技术规程[S].