加快黄河滩区淤筑村台沉降固结的研究与应用

马景超，何文龙

(1.菏泽市国土综合整治服务中心,山东 菏泽 274000；2.山东黄河信息中心,山东 济南 250013）

在《山东省黄河滩区脱贫迁建总体规划》中，菏泽市黄河滩区脱贫迁建工程共涉及牡丹区、东明县和鄄城县3个县区、8个乡镇、182个自然村、14.6万人，需就地就近建设28个淤筑村台社区（东明县24个、鄄城县4个）、6个外迁社区。工程规划总投资119亿元，方案批复投资148亿元。筑村台工程分为吹填淤筑村台和村台上社区工程两部分。村台一般为长方形台顶的四棱台，通过抽取黄河泥沙吹填淤筑而成，高于原地面约4-5米，面积600亩到1000亩不等。

1 黄河滩区淤筑村台存在的问题

第一、由于村台采取从黄河里抽沙淤筑，台体含水量高，造就了淤筑村台承载力低、稳定性差等问题，为后期建筑的安全埋下隐患。第二、在自然沉降条件下，自然降水速度慢。从村台开始淤筑，到具备社区工程开工条件通常需2-3年左右的时间。比如，2004年黄河水利委员会曾经利用亚行贷款而实施黄河滩区安全建设，在东明县长兴集乡建设竹林新村、杨庄两个大村台。2006年村台淤筑工程完工到2009年启动村台社区建设，村台自然沉降用了3年多时间。第三、黄河水沙异源，在流域内分布极不均匀，造就了淤筑村台台体沉降不均匀，村台基础处置不当，极易造成差异沉降，地基土液化等问题。第四、工期时间短。《菏泽市黄河滩区居民迁建实施方案》中计划村台沉降自然降水期为8个月，如按实施方案施工，在规定的时间内台体含水量达不到村台社区建设技术要求。村台沉降成为影响村台社区建设进度的关键问题，必须采取措施加快黄河滩区淤筑村台的沉降固结。对加快黄河滩区淤筑村台沉降固结的研究与应用，分台体降水研究、台体固结研究和全面应用三个阶段。

2 台体降水研究

降水设计方案要根据具体出现的问题具体分析，不能盲目地照搬降水设计方案进行施工，要采用针对性的处理措施，才能使降水工程达到预期效果。在工程基础降水施工中，降水常用的方法为：自然降水法、沙管降水法、井点降水法、开沟明排法等几种方式。

2.1 自然降水速度慢，周期长，从村台开始淤筑，到具备社区工程开工条件通常需2-3年左右的时间，但降水效果好，成本低，适用于对工期要求不高的项目。

2.2 开沟明排法是开挖出宽1米、深2-3米的深沟，让淤筑村台里的水渗到沟里，再将水抽出，最后将深沟推平压实。存在台体易坍塌，受自然条件的影响较大等问题。

2.3 沙管降水法是把水泥沙管埋入地下，村台里的水渗到沙管里再将水从沙管里抽出。成本高，工期长。不常使用。

2.4 井点降水法又分水冲法和打井法：水冲法分为冲孔与埋管两个过程，冲孔时先将高压水泵，利用高压胶管与冲孔管连接，利用高压水(1.8N/mm2)，以急速的射流冲刷洗土壤，从而逐渐在土中形成孔洞，井孔形成后，插入井点管,并及时在井点管与孔壁之间填灌砂滤层,以防止孔壁塌土。打井法是用钻孔桩的钻机直接钻降水井的孔，插入打孔的pvc管，孔壁与井管之间填灌中粗砂的滤料，村台里的水渗到pvc管里，由真空水泵抽出。具有施工简单，成井效率高，成本低的优势。

通过在降水效果、成本、可操作性等方面进行对比、论证，筛选出“井点降水”法符合村台降水要求。

3 台体固结研究

淤筑村台降水完成后，经过地质勘查，发现台体承载力不足、沉降不均匀等问题。不能满足社区建筑地基承载力不低于120kpa或基础承载力不小于8t的设计要求。为进一步增强台体承载力，消除差异沉降，部分消除强夯范围内地基土液化（主要为冲填土部分），需要采取措施加快土壤固结。常用的办法有强夯法处理和静压法处理等。

3.1 强夯法处理

强夯法是利用土壤在受到压力的情况下空隙会不断减小的原理，使土壤中间形成裂缝排出土壤中的水，降低地基中水的含量，减小土壤空隙，使土壤固结。适用于土壤的空隙较大或含水量较多，利用大型铁铸夯锤设备对松软土基进行敲打，将其夯实，加固深度可达6米，具有镇压深度大、工期短、操作规范等特点。

3.2 静压法处理

采用大吨位(总质量不小于100t)载重车或自卸车车辆以3-5km/h的行驶速度，台顶碾压8-10遍。张压面搭接宽度不小于10cm。由于碾压深度浅，适用于多层铺填的道路和坝体施工。

通过对处理效果、成本、时间等方面进行对比、论证，筛选出强夯法处理符合村台固结要求。

4 开展村台降水固结的全面应用

4.1 降水工作前期方案:

4.1.1 井点深度

井点设计深度为村台底所在地面以下1.5m。现状村台填筑高度为考虑到自然沉降量及后期民建压实的沉降量填筑后的高度，即为村台设计高程加1m。

4.1.2 井点量及套数

降水技术方案中，井点距台顶边界为10m，每套井点按15眼控制，连接1个4千瓦真空水泵集中排水。三合村村台布置24组，安庄村台布置15组。

4.1.3 井点构造

井管采取直径32mm的pvc管，做1m花管，管壁上渗水孔按梅花状布置，渗水孔直径按12-18mm，渗水孔的孔隙率应大于15%。用120目滤网过滤，孔壁与井管之间的滤料采用中粗砂。

4.1.4 井点布置

井点为正方形布置，井点间、排距为15m×20m。

4.1.5 抽水系统

采用4千瓦真空水泵。保持降水系统各部件连接部位连接严密，不得漏气，抽水时的真空度保持在55kPa以上，且抽水不间断。

4.1.6 观测井的布置

为及时监测降水效果，掌握水位变化情况，打观测井。观测井的每个降水分区中心呈辐射状布置。其数量可根据降水效果增减，间距最大不大于2倍井距。降水之前观测记录台体自然水位，降水之后每天上午10:00，统一固定时间观测水位下降情况，并对观测数据进行对比分析。

4.2 降水工作优化方案。

由于前期降水实验效果没有达到预期。对原来工作方案进行了优化，重新设置了井点布置，调整了排距及孔深，加长了透水管长度，增加了井口密封，优化了抽水泵位置等。

4.2.1 井点布置采用等边梅花形,井点间、排距改为12m*12m。

4.2.2 井管直径改为38mm。

4.2.3 井深（台顶至原地面以下）由1.5m调整为1m，用中砂回填井2m，密封胶密封管道接口。

4.2.4 花管段滤水孔孔径5-6mm，孔距3-5cm，滤网为120目。

4.2.5 针对台顶淤积沙土分布不同，对个别区域加密井点，增加打井设备。

4.2.6 注意事项：井点系统全部安装完毕后，一般应连续抽水，（时抽时停，滤网易堵塞，出水混浊，并引起附近土壤由于土流失而坍塌、开裂。）调节真空水泵的出水量，使抽吸排水保持均匀。

4.3 强夯处理方案

强夯前对村台进行地质勘查，查明村台土体含水率、干密度、压实度、地基承载力等物理力学参数，并与强夯后的参数进行对比。

4.3.1 施工方案及强夯参数的选择

选用16吨重的铁铸夯锤，单击夯击能不小于2000kN·m。夯击点间距为夯击锤直径的3倍，采用正方形布置。主体建筑区点夯次数为3次（2遍点夯，1遍满夯），并且两遍点夯之间间隔时间为1周;小学、幼儿园、社区服务中心、商业等多层框架结构采用的夯击能和夯击点数可根据现场情况适当提高;其它区域根据建筑设计要求，适当减少点夯次数及遍数。

表1 强夯施工参数表

4.3.2 注意事项：强夯施工结束后，地基土固结期间，严禁轮胎式机械进入现场，谨防挤压形成“橡皮土”。

强夯施工结束静降两周后，对村台地基承载力特征值、标准贯入试验、双桥静力触探指标进行检测。要达到基础承载力不小于8t或满足社区建筑地基承载力不低于120kpa设计要求。

菏泽市鄄城县用“井点降水法”全面开展吹沙淤筑村台降水后，用67天就完成了近3000亩的村台降水。鄄城县和东明县在降水完成后，展开台体强夯，用23天时间圆满完成了 2.24万亩的村台强夯工作。28个村台经过“井点降水法”和“强夯法”的降水固结处理，不仅满足了村台社区建设技术参数设计要求，还提前3个月完成村台沉降固结任务，为村台社区如期开工建设争取了宝贵时间。

5 结束语

黄河滩区脱贫迁建是党中央、国务院作出的重大战略决策，对决胜全面小康、决战脱贫攻坚具有重大战略意义。山东省把黄河滩区居民迁建这一民生工程作为脱贫攻坚重点任务，确保2020年底前完成60万滩区群众搬迁入住，实现滩区群众脱贫致富、安居乐业。“井点降水法”和“强夯法”在山东鄄城县、东明县全面推广应用，解决了台体含水量高、承载力不足、沉降不均匀的问题，加快了台体沉降固结速度，为按照时间节点推进工作争得了主动。这一研究成果对以后的淤筑村台沉降有示范带动作用，在黄河流域生态保护和高质量发展重大战略中发挥重要作用，达到经济效益和社会效益双丰收。