地基处理在填海造地工程中的研究与应用

摘要：近年来，港口用地问题日益紧张，而填海造地是满足经济发展和海岸资源利用的有效方式。但填海围堰造出来的土地含水量过高不具备工程施工条件，为了能够解决这一问题，本文在简述填海造地工程的基础之上，分析其地基处理的方式方法。

关键词：填海造地工程；地基处理；应用

中图分类号： TU47文献标识码： A

1、前言

围海造地是海洋开发利用中的一项重要活动，是人类向海洋拓展生存空间和生产空间的一种重要手段，未来一段时间内，填海造地仍将为沿海经济发展战略的有效实施提供重要的保障。近年来，我国各沿海城市采用大力科学推进填海用海，优先推进临海工业、海洋交通、滨海旅游等填海项目建设来解决用地紧张问题，但是这样开拓出来的土地含水量过高不利于工程建设，因此必须要经过一定的地基处理使土体有一定强度后，方可进行后续的施工。

2、填海造地工程

2.1、围堰工程

2.1.1、设计思路

设计原则重点把握：①保证正常使用条件下的稳定，并应满足施工期在内侧进行填海和软基处理的各工序过程中保证隔堤和场地的稳定；②隔堤的抗流和抗海浪必须满足水工结构物的要求；③隔堤结构的选型应考虑现场施工条件的原则；④材料选择应对市场进行详细调查；⑤施工必须要满足施工简便，施工质量易于控制的原则；⑥应形成施工通道，并保证海堤尽快形成，以满足工期要求。

2.1.2、设计方法

项目吹填围堰主要有隔堤和子隔堤。子隔堤作为吹填施工围堰，在吹填施工期间起吹填的围护设施和分区施工的作用。按临时工程标准设计，只需保证施工期的安全。堤身材料的选择应根据工程位置的自然条件、 材料来源、 施工条件、工程造价、工期、使用要求等因素，本着技术可靠、经济合理的原则，经综合论证后推荐堤身使用宕渣填筑为棱体而成。为了保证吹填过程中隔堤的稳定性，结合工程地质的情况，采用排水固结法对堤下软土进行处理。

2.2、疏浚取土、吹填工程

2.2.1、设计思路

吹填工程要求合理利用指定航道段的疏浚土，挖吹土方平衡，力求开挖量与吹填区库容需求大致相当；要求为后续工程创造有利条件，进行分区吹填。合理选择船机，方便施工。

2.2.2、设计方法

吹填管线布置采用水上浮管与陆上岸管相结合，合理安排吹填管线走向与吹填时间，尽量减少对周边过往船舶及邻近工程施工的影响，管径与绞吸式挖泥船相匹配，一般采用Φ750~850mm。吹填过程中需结合围堤监测数据控制吹填的速率，以避免围堤失稳。依托绞吸船挖泥控制系统，严格控制挖深挖宽以及边坡坡度，以避免对取土区周边的设施造成破坏。

３、地基处理要求

(1)地质条件。根据资料，陆域范围原泥面标高在0.2~0.5m左右，其下一直至标高－14.0m 为淤泥及淤泥质土层，再加上近6m 厚新吹填土层，软土地基总厚度达到约20m。(2)设计荷载及地基处理标准。①堆场面设计标高：重箱堆场区：平均6.2m；空箱堆场及辅建区等其它区域：平均6.4m。②设计荷载：重箱堆场区：重箱堆高五层(RTG方案)，使用均载50kPa；空箱堆场区域：使用均载30kPa。③地基处理标准：地基处理后地基承载力特征值不小于80kPa；在设计使用荷载作用下，设计使用年限内地基残余沉降量不大于30cm。

４、软地基处理方案

软基处理方案需要在满足工程要求的“设计标准”前提下，尽可能选择施工期短、工程投资费用低、施工工艺难度较低的方案。地基处理有强夯置换、打设塑料排水板＋堆载预压、打砂桩＋堆载预压3个方案。

4.1、强夯块石置换

待地基陆域第一级造地达到0.0m标高后，填碎石进行强夯置换，夯点间距3m，置换淤泥土，改善其性能，并形成强夯置换桩体，再铺设一层1米厚碎石，0.0m标高以上部分填砂。

4.2、打设塑料排水板＋堆载预压

场地填筑标高达到0.0m后沿道路范围打设塑料排水板，部分填砂区域在现地面上插打排水板（部分未填砂区域，填砂出水面后插打排水板）。排水板间距取1.1m、正方形布置。排水板应打穿淤泥质粉土层，并尽可能打入其下部土层。场地堆载预压堆载厚度2m，堆载用砂采用填筑砂，卸载后平整。

4.3、打砂桩＋堆载预压

场地标高达到0.0m后沿道路范围打设砂桩，砂桩间距取1.5m、正方形布置，直径0.5m，砂桩打穿淤泥软土层，桩长约6～7m。场地填筑达到设计标高后进行堆载预压，堆载厚度2m，堆载用砂采用填筑砂，卸载后平整。

５、地基处理在填海造地工程中的应用

5.1、超高能量强夯法在填海地基处理中的应用

沿海地区通过开山填海形成陆域后,采用超高能量强夯方法处理巨厚层的回填碎石土地基是经济可行的。(2)通过现场夯间与夯点的静力载荷试验检测发现,地基承载力均满足设计要求的3O0kPa，类似工程在选择试验点时可不考虑位于夯点还是夯间。(3)在18000kN·m的夯击能作用下,单击夯沉量第一击最大,击后有趋于稳定的趋势。(4)超高能量强夯法对于上部粒径较小的地基土作用效果明显,夯后地基土的密实度达到中密以上,夯击能量利用率高,有效夯实系数大。(5)在18000kN.m的超高能量夯击能作用下,有效加固深度可达20m左右。(6)油罐充水预压期间的实际沉降观测与Plaxis二维和三维的有限元数值模拟结果大体相近,超高能量强夯在填海地基中的应用有较强的理论支撑,可以进一步推广和应用。

5.2、真空预压法的应用

真空预压分区面积控制在2~4万m2范围，尽可能正方形布置，使得预压效果更好。在新吹填的超软土面上利用特制的高密度平板式泡沫，直接将其连续铺设在泥面上形成浮桥为施工通道以人工形式插设排水板。这种形式的浮桥桥面较宽，行走平稳。利用深插竹竿固定四角，施工方便，便于拆除倒运，可以重复多次使用。真空滤管直接与排水板绑扎连接，这种接连的方式实现真空度的往下传递。

塑料排水板打设时，要求外露场地不小于1.0m，打设完毕后每两排排水板之间布设1根滤管，然后将塑料排水板与滤管缠绕相连并用无纺布布条绑扎牢固。由于排水板与滤管直接连接，减少传统工艺中真空度由滤管经过砂垫层传到排水板时的真空度在砂垫层中的损失，增强真空预压的加固效果。然后上铺一层三维土工排水网作为水平排水和传递真空通道。三维土工排水网是以高密度聚乙烯为原材料，通过特殊的机头挤出肋条，3根肋条按一定间距和角度排列形成有排水导槽的三维空间结构，其上下各粘一层200g/m2的土工布，形成整体的三维复合土工排水网。与传统的土工布相比，具有良好的水平排水和真空传递功能，使土体表面发生竖向固结，加固区表面形成稳定、均匀的硬壳层，使得软基取得更好的加固效果。密封膜的周边密封是真空预压的关键环节，选择更为可靠的挖沟折铺膜工艺对密封膜进行周边密封。射流真空泵的数量根据约800m2～1000m2/台配置。抽真空预压过程中注意过程监控检测。处理效果达设计标准后可卸载进行加固效果的检测。

5.3、排水固结法的应用

处理大面积饱和软粘土地基最经济有效的方法是采用排水固结法，即设置排水通道后进行堆载预压或真空预压，它能有效促使软土地基排水固结，提高土体强度并消除堆场使用期残留沉降。

６、地基处理工程施工监测

施工原位观测是一种直接有效的方法和手段，对控制工程质量、保证施工安全、验证设计、指导施工、控制投资均具有十分重要的作用。观测断面尽量布置在险工段及地形复杂的典型断面上，并尽量采用自动化观测。施工检测是确保、验证工程质量的重要手段。施工监测及检测属于地基处理工程内容的重要组成部分。(1)监测的项目主要有：①沉降观测 埋设沉降盘，监测浅层沉降；②孔隙水压力观测 埋设孔压计，观测孔隙水压力消散的情况；③水平位移观测 埋设测斜管，观测土体深层水平位移；埋设边桩，观测土体浅层水平位移。(2)监测布点：按每100m布置一个观测断面，布置沉降盘沉降观测和边桩；每200m布置一个观测断面，布置孔隙水压力观测和测斜管深层水平位移观测(孔隙水压力观测和测斜管观测仅限于淤泥质粉土层较厚和填土高度较大的地段)。(3)监测控制值：沉降不大于15mm/d，孔压增量比不大于0.6，土体深层水平位移不大于4mm。(4)监测频率：根据施工控制的要求，确定合适的观测频率。观测频率为：浅层沉降、孔隙水压力和深层水平位移监测频率均采用填筑期1次/2d，静压期1次/5d。

７、结束语

填海造地是满足经济发展和海岸资源利用的有效方式。而超高能量强夯法、真空预压法与排水固结法可广泛应用于类似大规模填海造地项目中，解决填海围堰造出来的土地软地基问题，为工程设计、施工、监理等单位提供科学决策参考，尤其是对堆载料缺乏的地区选用真空预压法地基处理要求更具备技术优势。

参考文献：

[1]JTS181-5-2012.疏浚与吹填工程设计规范[S].

[2]JGJ79-2002.建筑地基处理技术规范[S].

[3]黄良俊.高能量强夯置换法的施工技术[J].山西建筑,2010(1).

作者简介：程钢粮（1958-），男，浙江衢州人，高级工程师。

作者简介：陈黎明（1959-），男，浙江东阳人，高级工程师。