某吹填及软基处理工程三个时期土的物理力学性质比较

[摘 要]随着吹填和软土地基处理在围垦造地上的广泛应用，研究和探讨工程施工各阶段土体物理力学性质的变化成为工艺改进的基础。本文通过对吹填及软基处理工程各阶段土体物理力学性质的比较，分析其变化过程，旨在探索一般性规律，用以指导工艺改进和后续工程。

[关键词]吹填；软基处理；物理力学性质；比较

中图分类号：TU470 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0161-02

1、引言

目前国内沿海城市都在进行围垦开发，围区建成后一般使用吹填加软基处理的方式进行处理，此法可以有效利用河口疏浚产生的弃土，产生比较客观的经济效益。随着类似工程数量增加和规模的不断扩大，通过改进工艺来降低施工成本，提高施工效率并且保证施工质量，成为竞争者不断的追求。本文结合浙南某吹填及软基处理工程，分析和比较各阶段土体物理力学性质的变化，得出结论。该区域的地质条件在浙南沿海地区具有较强代表性，研究的结果具有一定的指导意义。

2、工程简介

淤泥从海底吹至陆上，到固结完成，共经历海相淤泥、吹填淤泥、浅层软基处理土体三个时期，以下分别简称T0、T1、T2时期。

浙南地区某吹填及软基处理工程总建设面积约为 200万 m2，吹填土采用附近河口进港航道的疏浚土，软基处理后平均标高不低于+3.50m（国家85高程，下同）。在工程的T0、T1、T2三个时期分别进行了取土样试验并测定其物理力学指标，本文对试验结果进行统计比较分析，数据处理过程中已用正负三倍标准差法舍弃了带有粗差的数据。

3、各时期物理力学性质

3.1 海相淤泥

工程吹填施工前，在取土区选取了5个点进行取土样试验，取土深度0～12m，共38个样本，土样物理力学性质见表1。

3.2 吹填淤泥和浅层软基处理后土体

工程吹填至设计标高后，进行排水晾晒。淤泥吹填完成时呈泥浆状，落淤过程经历沉积与自重固结2个阶段，待表层硬壳层基本形成，开始进行无砂垫层真空预压软基处理，恒载时真空泵负压稳定在85kPa，土体在外力作用下排水固结。

本工程吹填厚度在2.5～3.5m之间，在吹填完成后和软基处理后分别随机选取10个和170个点进行取土样试验，分别有30个和510个样本，与吹填前试验结果进行对比。根据结果可知：本工程吹填区的新近吹填淤泥工程性质很差，粒径在0.075mm～0.05mm之间的粉粒含量为0.63%，粒径小于0.05mm的黏粒含量99.33%，表明本工程吹填淤泥土颗粒很细，以黏粒为主，后期加固处理难度较大。

三个时期土体物理力学性质按取样深度对比见表2。

由表2可以看出，淤泥在T0、T1、T2三个时期经历了扰动、稀释再固结等过程，含水量和孔隙比都大幅上升再大幅下降，最终土体趋于稳定。本工程T0时期淤泥的含水量w和孔隙比e相对较低，T1时期的含水量也处在相对较低的水平。由此可判断本取土区海相淤泥沉积时间较长，物理力学性质较稳定。

4、计算、比较、分析

4.1 含水量与湿密度

根据表2可以看到，经过T0、T1和T2时期，含水量在吹填完成时达到最大值，而且w和ρ表现出一定的线性相关。

4.2 土方量

由土的三相关系[5]及

…………………①

…………………②

可得

Vs=V/（1+e） ………………③

其中：e为孔隙比，V为土的体积，Vv为土中气相与液相体积之和，Vs为土中土颗粒体积。

海相淤泥、吹填淤泥及处理后土体的孔隙比分别为e0、e1、e2，计算取表4中的标准值，有e0=1.671，e1=2.492，e2=1.389，实测的三个时期土体体积如表3所示：

结合表3和③式可估算三个时期对应的的有效土颗粒的体积，见表4。

由表3、表4可得到三个时期的土方比例关系：

V0：V1：V2=1：1.33：0.81 …………④

Vs0：Vs1：Vs2=1：1.02：0.90 …………⑤

4.3 分析

4.3.1 实测土方量

本文使用南方Cass软件计算表5中的实测土方量时并未考虑吹填淤泥加载到原滩面后产生的基础沉降，如此吹填土方量V1会比真实值偏小；而地基处理后的土方体积V2受基础沉降和地下水位变化等因素的综合影响，其与真实值的大小关系确定需要比较复杂的论证。

④式中的V0：V1=1：1.33，不在经验值1：1.6～1：1.8范围内，原因在于本工程吹填淤泥的含水量比经验值要低很多。可以看到，该工程吹填完成一个月后含水量平均值仍为144.5%，远大于本工程的83.0%。

而导致本工程吹填淤泥含水量较低的原因，一方面在3.1中已提到本工程海相淤泥的含水量和孔隙比均小于其它地区，其可能影响吹填淤泥含水量偏低，另一方面从吹填区取土到实验室试验，不可避免会有水分缺失，这也会影响吹填淤泥的实测含水量。

4.3.2 有效土颗粒体积

⑤式中，假设Vs0为1.00份（量纲为立方米，下同），则Vs1为1.02份，Vs2为0.90份，Vs2

Vs1和Vs0近似相等，但Vs1>Vs0，在逻辑上可以理解为错误。其原因可能为： V0为船报挖方，其数值由施工船舶自带的监测设备根据采集的流量和浓度等指标计算得来，其精确性有待商榷；而测量开挖区的水深来计算挖方，则测区浑浊度太高，仪器测量水深存在较大误差，另外河口区的泥沙回淤也给土方量测定带来不小干扰。

5、结论

1.本工程所测得的温州地区海相淤泥和吹填淤泥的含水量均相对较低。

2.淤泥在T0、T1、T2三个时期经历了扰动、稀释再固结等过程，含水量和孔隙比都大幅上升再大幅下降，最终土体趋于稳定。

3.本工程T1、T2时期的w和ρ表现出一定的线性相关，对于工程所在地区该种土质在特定的含水量范围（45%～90%）内可能存在的某种关联，值得进行更广泛的探讨。

4.关于土方量测定，加载后的基础沉降和地下水位变化等因素的综合影响有待进一步研究。

5.基于含水量w、孔隙比e等物理指标的统计平均值，本文得到的土体体积比例关系对类似工程有一定的参考价值。

参考文献

[1] 彭涛等. 吹填淤泥填海造陆技术在深圳地区的应用[J].水文地质工程地质，2001， （2）：68-72.