黄骅港综合港区超软基处理工艺改进与实践

廖永波

（中国交通建设股份有限公司 总承包经营分公司，北京 100088）

引 言

在黄骅港综合港区地基处理项目早期施工中，超软基地基处理工程采用先浅层插板固结形成作业面再进行真空预压的工艺，整个地基处理周期长，造价相对也较高，且在超软基上有失败案例。黄骅港散货港区干散货作业区堆场地基处理工程施工工艺为真空联合堆载预压法，吹填土主要为淤泥质土，含水量高，呈饱和流塑状，高压缩性，承载力极低，通过对早期几个地基处理项目施工工艺的总结和研究，如何快速形成作业面，是缩短工期的关键，如何保证真空预压效果，排水板打设质量控制是难点，因此，采用在淤泥质土上吹填一层粉砂以快速形成具有一定承载力的工作面，并在本地区首次使用高性能塑料排水板控制打设质量，保证真空预压过程孔隙水排散及时畅通，以提高预压后土体强度。具体施工工艺为：在吹填淤泥面上，依次铺设荆笆、竹排、竹笆，土工布形成第一层复合承载面，施工人员能够行走，再吹填一层50～100 cm后粉砂层，快速形成机械设备工作通道及作业面，再铺设土工布和排水砂垫层，打设帷幕墙、打设高性能塑料排水板、后进行开泵抽气进行真空预压，并逐步堆载预压。此新工艺和新材料的运用，使得在吹填区实现吹填后短期内进场施工，有效缩短堆场建设周期，并保证在较短时间达到设计土体固结强度，同时也节省了施工成本。

1 工程概述

黄骅港散货港区干散货作业区堆场地基处理工程地基处理总面积约120万m2，分为真空联合堆载预压北区、北侧围堰区自重预压区，真空预压区北区、真空联合堆载预压南区，真空预压区南区、西侧围堰区自重预压区等6区。真空联合堆载区设计砂垫层厚度为50 cm，使用高性能排水板，膜下真空度不小于 85 kPa，有效真空抽气时间按区为170～190天，三级堆载。真空预压区设计砂垫层厚度40 cm，使用普通排水板，有效真空抽气时间为100天。采用分期预压处理，后期利用矿粉堆载预压，进一步提高土体强度，设计最大使用荷载为250 kPa。

2 工程地质条件与分析

本工程陆域均为疏浚吹填造陆形成，上层为吹填土：土质基本为淤泥和淤泥质粘土，含水率高、呈流塑状态，几乎没有承载力。下层为原状土，自上而下依次为：海相沉积层、海陆交互相沉积层、湖沼相沉积层。土质包括：淤泥、淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土、粘土、粉质粘土、粉土、粘土、粉细砂，其中含粘土夹层，不利于排水固结。

3 工艺改进及新材料应用

3.1 吹填粉砂工艺快速形成作业面

本工程地基处理北区原始高程为3.05～4.45 m，南区原始地高程为2.52～3.61 m，原设计在软基处理区吹填的淤泥质土上回填素土至5.0 m高程，再进行真空联合堆载预压地基处理后续工序。但因南区刚由吹填形成，区域内表层分布水坑，且为含水量大，承载力极低的淤泥质土，经过现场多次试验回填施工，无法形成足以承载机械设备进场的工作面，通过研究试验后决定将回填素土工艺改为吹填粉砂工艺，具体做法为，先分层铺设荆笆、竹排、竹笆及土工布后，再通过吹砂船吹填粉砂，经沉淀后形成一层紧密结实的工作面，以满足机械设备进场施工条件。

图1 吹填粉砂施工现场

3.2 应用高性能排水板提高排水固结效果

1）高性能排水板的应用可有效控制施工质量

排水板作为真空预压抽气过程中传递大气压力及孔隙水消散的通道，排水板打设深度控制和打设数量控制是保证预压加固达到设计加固效果的关键步骤。普通排水板施工过程中，通过旁站和清点排水板库存和使用量的办法，即消耗大量人力物力，又易因长时间在恶劣环境下作业，难以保证人员全过程监督，从而出现排水板打设深度不够，回带多不复打，作业工人偷工减料少打、漏打排水板等问题，打设后质量管理人员对打设质量是否合格难以判定，给质量和计量管理都有较大影响，并易留下质量隐患，造成抽气后排水排气效果差的问题。

本工程首次在黄骅港地区采用高性能排水板，该排水板滤膜外电脑喷印里程数字，内带铜丝式，使得打设深度及使用总量可通过排水板里程计算，同时可采用配备的专用仪器检测打设深度，检测偏差小于50 cm，既可降低施工人员工作管理难度，又能准确有效的控制排水板打设深度和数量。

2）高性能排水板的应用可在较长周期内持续发挥排水作用

本工程所使用的高性能排水板采用进口杜邦滤膜，滤膜由粗长纤维热熔粘合而成，纤维与纤维通过热熔互相粘接，滤膜薄而结实、抗撕裂、抗拉强度高，滤膜等效孔径为 80～130 μm，渗透系数≥5×10-3cm/s，普通排水板滤膜等效孔径一般小于75 μm，渗透系数≥5×10-4cm/s，所以滤膜结构更稳定，透水孔不易变形堵塞，杜邦膜渗透过水阻力较小，优质的原材及制作工艺，使得高性能排水板的耐久性达到5年以上，可持续的发挥渗透排水功能。利用这一特点，在设计上黄骅港散货港区干散货作业区堆场在真空预压联合堆载施工完工后，在运营期间进一步利用矿石堆载预压，加快了后期地基土沉降固结效果和速度，又降低了造价。

图2 高性能排水板

本地基处理工程完工后，通过对比施工前后现场十字板剪切试验数据得出：加固范围内各层土体抗剪强度均有较大提高，真空联合堆载预压区的十字板抗剪强度由地基处理前的 15.8～27.5 kPa提高到 43.8～69.8 kPa，地基承载力由地基处理前的49.9～86.7 kPa提高到 155.36～219.01 kPa，达到了设计地基承载力要求。

4 结 论

1）铺设土工材料形成骨架并吹填粉砂形成作业面的工艺值得推广。

在黄骅港综合港区吹填造陆区域软基处理施工中，真空预压施工工艺广泛应用，在超软基地基处理施工中，前后采用过以下3种施工工艺。

①在吹填泥面上先浅层插板抽水固结形成作业面后，再进行真空预压其他工序施工；

②在吹填泥面上回填60～100 cm粉土形成作业面后，再进行真空预压其他工序施工；

③在吹填泥面上依次铺设编织布、荆笆、竹笆、土工布形成隔离层后吹填粉砂形成作业面，再进行真空预压其他工序施工。

在施工中通过对以上3种超软基处理施工工艺进行技术经济比较，在新吹填陆域为淤泥质软土条件下，第3种施工工艺的软基处理区域，不需要经过 5～12个月的沉淀晾晒期，在吹填后极短时间内即可进场开始施工，且工艺可靠，质量稳定可控，可加快码头堆场建成周期，早日运营创收。所使用原材及所需投入的数量相对其他两种方案也较为经济。所以铺设土工材料形成骨架并吹填粉砂形成作业面的工艺是黄骅港地区超软基地基处理工程中，施工最快、工艺可靠、经济实用的一种工艺方法，值得推广。

2）高性能排水板在承载力要求高，环境苛刻的条件下有成本和技术上的优势。

在真空预压施工中，主要通过对垫层厚度，中粗砂原材质量，排水板原材质量，打设间距、深度、数量，以及粘土帷幕、土工膜铺设，抽气管理等过程进行控制，以保证最终施工质量。其中排水板材料的好坏和打设质量控制是重要的一环，高性能排水板耐久可靠，可测量、易监控的特点，使得在在排水板打设质量检查变得容易、简单，施工过程中可随时、随机检查，能够降低现场管理人员工作强度，复核人工旁站记录和计量数据出现的错误。在现场打设时可视板长，打设后质量可查的情况下，基本杜绝了排水板专业队伍偷工减料，不顾质量只求数量的情况，提升了施工质量。

另外在高承载力要求的堆场设计时，真空预压无法一次性达到设计承载力，往往通过后期加载逐步达到设计承载力，这对排水板的耐久性提出了更高的要求，使用高性能排水板能够长期保证排水板排水固结作用，能够有效保证堆载预压效果，最终实现设计承载力要求。所以高性能排水板相对普通排水板具有更好的综合成本优势和技术优势，在承载力要求较高，环境苛刻的条件下应优先选用。