混合土層吹填技術對新吹填土真空預壓加固效果的影響

董志凌，曲月華

（中交一航局第四工程有限公司，天津 300456）

混合土層吹填技術對新吹填土真空預壓加固效果的影響

董志凌，曲月華

（中交一航局第四工程有限公司，天津 300456）

目前的吹填施工易形成軟弱土層，對新吹填土加固效果產生不良影響。根據工程實例分析，提出通過改進吹填工藝，選擇混合土層吹填，紊亂土體結構，改善土體的滲透性，達到改善土體加固效果的目的，為超軟基加固工程提供新的思路。

紊亂；土體；新吹填土；加固

以往吹填施工由于時間充足，通過控制吹填速度，不僅可以控制吹填土的標高、平整度，還可以均勻吹填區的土層結構，再加上足夠時間的沉淀、濾水、晾曬，可形成較好的地質結構。但目前的吹填施工由于時間緊、任務重，投入相對較多的設備定點吹填，短時間內達到圍堰頂標高，進行短時間沉淀、濾水，集中排水后，泥面高程出現很大回落，需要進行集中補吹，使新吹填土層形成較為明顯的地質分層。

1 超軟土夾層對加固效果的影響及改善措施

在圍海造陸中，超軟土夾層是由于一次性吹填區域較大，土體顆粒越細，隨水流漂移的距離越遠，隨著水力分選，顆粒很細的黏粒富集而形成的。超軟土具有高含水量、高孔隙比、高壓縮性、低強度、低滲透性的“三高兩低”特點。

超軟土在不同固結壓力下固結完成后的含水率及滲透系數分別如圖1、圖2所示。當固結壓力由 5 kPa 增加到 80 kPa 時，含水率、滲透系數急劇減小。在 80 kPa 的固結壓力下，含水率由95.7%降至 51.1%，降低幅度達 46.6%，滲透系數降為 5 kPa 試樣的 1/15，改變明顯。固結壓力大于 80 kPa 后，滲透系數與固結壓力關系曲線基本呈一條水平直線，變化較小[1]。

由此可知，在真空壓力下，黏粒含量聚集升高導致系統排水能力降低。同時，在加固區表層，由于豎向排水，土體中部分黏粒會隨著固結滲流匯聚在土體表層，使得表層土體黏粒含量進一步增高，同時表層土體首先固結，密度增加，這些因素會導致表層土體透水性顯著降低，從而影響土體的豎向真空度的傳遞和排水。依此類推，在排水板周圍也會形成類似的硬殼層，從而影響土體的水平真空度的傳遞和排水。另外，由于黏粒含量高，加固中土體向排水板匯聚，細顆粒的黏粒很可能導致排水板濾膜透水性下降顯著，影響土體的水平排水，從而影響加固效果。

圖1 含水率與固結壓力關系曲線Fig.1 Curveofwater contentand consolidation pressure

圖2 滲透系數與固結壓力關系曲線Fig.2 Curveofpermeability coefficientand consolidation pressure

根據固結系數公式，要改善土體的固結系數，可通過提高滲透系數，降低壓縮系數來獲得[2-3]。因此，可以通過改進吹填工藝，根據取土區的土層分布，有選擇地在吹填軟弱土層中摻入粉質土或粉細砂，形成紊亂土層結構，改善土體的固結系數；也可以在后續工程中，通過吹填砂性土，與原有軟弱土層混合，形成紊亂土層結構，改善土體的固結系數，達到提升加固效果的目的。

2 典型工程實例分析

對于新吹填土的加固效果，工藝方面的影響因素主要是吹填技術和加固處理技術，在大量的工程實例中已有充分體現。然而，并不是所有的工程都能夠達到要求，下面舉幾個典型的工程實例進行分析。

2.1 南港工業區一期東五區造陸工程

南港工業區一期東五區造陸工程，位于在建的南港工業區二期東圍埝、二期南圍埝及西隔埝所圍成的區域內，工程北側緊鄰南港工業區一期東四區造陸工程。

工程內容包括隔埝工程、吹填工程及地基處理工程，吹填造陸共 185.876 萬 m2，軟基處理共173.145 萬 m2。 吹填區灘面高程為 0.3～0.8m，吹填泥標高至+4.8m。本項目挖泥區位于吹填區的南側，面積約 72 萬 m2，可挖土方 為 1 072.40 萬m3，取土深度為-13.5m，挖泥邊坡 1 ∶5，計算超深 0.4m，超寬 3.0m。

在項目前期策劃中，充分考慮取泥區的地質情況。地質資料顯示，在-12.0～-14.0m 標高以上，為流塑狀淤泥質黏土，如全部采取這層土吹填造陸，后續的軟基處理難度將非常大。而在 -12.0 ～-14.0m 標 高 以 下 ， 依 次 分 布 有 粉 質 黏土、粉土、粉砂等透水性較強的土，較適于吹填造陸。

在項目實施過程中，首先采用了分層吹填工藝，即先挖取淤泥質黏土吹填至造陸區的下層，再挖取下層粉質黏土、粉土、粉砂等透水性較強的土層吹填在造陸區上層，與原吹填土混合。吹泥結束后，將表面積水排除，在吹填區表層形成了較厚的混合土層，具有較高滲透系數，為打設塑料排水板和提高真空預壓加固效果打下良好的基礎。

結合現場條件，選擇6個區進行分層吹填試驗，吹填完成后，即實施排水板打設和真空預壓施工，通過 90 d的恒載計時，達到了卸載要求。經過現場取土試驗，土體各項指標均滿足要求。

根據對各個標準區的現場土樣進行的室內土工試驗結果可知，6個標準區加固后的含水率均可滿足設計變更“真空預壓標準區加固后土層含水率平均值不大于 47%，極限值不大于 52%”的要求。同時，各區固結度推算結果也均大于要求的 85%，如表 1。

表1 各區固結度結果表Table 1 Resultsof consolidation degree in different areas %

2.2 中外運北方物流集散中心鋼材堆場造陸工程項目岸坡地基處理工程

中外運北方物流集散中心鋼材堆場造陸工程項目岸坡地基處理工程位于天津臨港產業區3號區內。為滿足投資方用地要求，自圍堤閉合后 1.5個月完成吹填，經歷2次補吹。剛吹填完成的超軟弱地基，淤泥層較厚（約為 7～8m），均為流狀，含水飽和，無承載力；表層為浮泥，厚度均在2m以上，為細顆粒黏粒，且水、泥混合不分離。

吹填完成后，根據建設單位的要求，將自西堤向東延伸 550m、距北堤埝體中線 27m 外，面積 95 150m2的范圍作為試驗區，采用真空預壓加固技術。工程共分為5個區，分兩種方案實施。要求真空恒載不少于 120 d，固結度≥90%，連續5 d 的平均沉降速率不大于 2.5mm/d。

首先實施的西側2個區，采用吹填砂性土工作墊層擠淤的方法進行。通過此方法的實施，將部分淤泥擠出加固區，同時將砂性土與剩余淤泥進行混合，使土質在加固前得到改善，加固效果得到保證，各土層孔隙水壓力正常消散，如圖3所示。

圖3 2區孔隙水壓力變化過程曲線Fig.3 Curve of porewater pressure changing process in Area 2

后期實施的3個區采用了整體“筏式”工作墊層并吹填砂性土的方法，解決了在超軟地基上進行真空預壓加固的難題。但是由于未改善土質，形成了軟弱夾層，在抽真空后期，檢測此土層的加固效果較差。-3.0～+3.0m 之間，特別是 0.0m處的孔隙水壓力幾乎不消散，需要加大抽真空時間（約 60 d）進行補償。孔隙水壓力隨時間變化如圖4所示。

圖4 5區孔隙水壓力變化過程曲線Fig.4 Curve of porewater pressure changing p rocess in Area 5

最終各區加固效果如表 2，其中，4區為吹泥管口區。

表2 地表沉降和固結度結果匯總表Table 2 Results summary of the ground surface settlement and the consolidation degree

通過此工程兩種施工方法結果來看，形成軟弱夾層的地基在處理效果上無法得到保證，而紊亂土層對加固過程中的孔隙水壓力消散有著積極的作用。

3 結語

典型工程實例在圍海造陸地基加固工程中具有代表性，可以看出，地基加固的效果應從吹泥開始進行控制，以免給后續地基處理造成不利影響，甚至影響加固效果。因此，要保證軟土地基的加固效果，應控制好以下幾個方面：

1） 應從吹填開始，改善納泥區的土層結構，防止出現軟弱夾層。從改善取土質量、吹填管口布置及吹填工藝等方面著手，達到改善納泥區土層的顆粒結構、均衡滲透性的目的，從源頭為地基加固效果提供保障。

2）可以在吹填后，采用吹填砂性土等方法與吹填泥相混合，強行改善表層土的顆粒結構，增大土體的滲透性，但要防止形成軟弱夾層。

總之，紊亂土層分布對新吹填土加固效果是有利的。應該從吹填階段和加固前做好策劃，改善新吹填土的顆粒結構，保證新吹填土的加固效果，從而滿足地基的使用要求。

[1] 葉國良，郭述軍，朱耀庭.超軟土的工程性質分析[J].中國港灣建設，2010（5）：1-9. YEGuo-liang，GUO Shu-jun，ZHU Yao-ting.Analysis on engineering property of ultra soft soil[J].China Harbour Engineering，2010（5）：1-9.

[2] 龔曉南.地基處理手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2000. GONG Xiao-nan.Foundation treatmentmanual[M].Beijing：China Architecture&Building Press，2000.

[3]JTS 147-2—2009，真空預壓加固軟土地基技術規程[S]. JTS 147-2—2009，Technicalspecification for vacuum preloading technique to improve softsoils[S].

Influence ofm ixed soil reclamation technology on vacuum preloading reinforcement effect of new reclaimed soil

DONGZhi-ling,QUYue-hua
（No.4 Eng.Co.,Ltd.of CCCCFirstHarbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300456,China）

At present the reclamation construction is easy to form soft soil layers,which have a negative impact on the new reclaimed soil reinforcement effect.According to the analysis of engineering examples,we proposed that through improving reclamation process,choosing themixed soil for reclamation,disordering the soil structure,improving the permeability of soil mass to improve thesoil reinforcementeffect,which can provide anewmethod forultra-soft foundation reinforcementengineering. Keywords：disorder;soil;new reclaimed soil;strengthening

U656.544.4

A

2095-7874（2014）08-0016-04

10.7640/zggw js201408004

2014-05-27

董志凌 （1977 — ），男，江西撫州市人，碩士，水利工程專業。E-mail：1092796215@qq.com