黃驊港綜合港區(qū)超軟基處理工藝改進(jìn)與實(shí)踐

廖永波

（中國(guó)交通建設(shè)股份有限公司 總承包經(jīng)營(yíng)分公司，北京 100088）

引 言

在黃驊港綜合港區(qū)地基處理項(xiàng)目早期施工中，超軟基地基處理工程采用先淺層插板固結(jié)形成作業(yè)面再進(jìn)行真空預(yù)壓的工藝，整個(gè)地基處理周期長(zhǎng)，造價(jià)相對(duì)也較高，且在超軟基上有失敗案例。黃驊港散貨港區(qū)干散貨作業(yè)區(qū)堆場(chǎng)地基處理工程施工工藝為真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法，吹填土主要為淤泥質(zhì)土，含水量高，呈飽和流塑狀，高壓縮性，承載力極低，通過(guò)對(duì)早期幾個(gè)地基處理項(xiàng)目施工工藝的總結(jié)和研究，如何快速形成作業(yè)面，是縮短工期的關(guān)鍵，如何保證真空預(yù)壓效果，排水板打設(shè)質(zhì)量控制是難點(diǎn)，因此，采用在淤泥質(zhì)土上吹填一層粉砂以快速形成具有一定承載力的工作面，并在本地區(qū)首次使用高性能塑料排水板控制打設(shè)質(zhì)量，保證真空預(yù)壓過(guò)程孔隙水排散及時(shí)暢通，以提高預(yù)壓后土體強(qiáng)度。具體施工工藝為：在吹填淤泥面上，依次鋪設(shè)荊笆、竹排、竹笆，土工布形成第一層復(fù)合承載面，施工人員能夠行走，再吹填一層50～100 cm后粉砂層，快速形成機(jī)械設(shè)備工作通道及作業(yè)面，再鋪設(shè)土工布和排水砂墊層，打設(shè)帷幕墻、打設(shè)高性能塑料排水板、后進(jìn)行開(kāi)泵抽氣進(jìn)行真空預(yù)壓，并逐步堆載預(yù)壓。此新工藝和新材料的運(yùn)用，使得在吹填區(qū)實(shí)現(xiàn)吹填后短期內(nèi)進(jìn)場(chǎng)施工，有效縮短堆場(chǎng)建設(shè)周期，并保證在較短時(shí)間達(dá)到設(shè)計(jì)土體固結(jié)強(qiáng)度，同時(shí)也節(jié)省了施工成本。

1 工程概述

黃驊港散貨港區(qū)干散貨作業(yè)區(qū)堆場(chǎng)地基處理工程地基處理總面積約120萬(wàn)m2，分為真空聯(lián)合堆載預(yù)壓北區(qū)、北側(cè)圍堰區(qū)自重預(yù)壓區(qū)，真空預(yù)壓區(qū)北區(qū)、真空聯(lián)合堆載預(yù)壓南區(qū)，真空預(yù)壓區(qū)南區(qū)、西側(cè)圍堰區(qū)自重預(yù)壓區(qū)等6區(qū)。真空聯(lián)合堆載區(qū)設(shè)計(jì)砂墊層厚度為50 cm，使用高性能排水板，膜下真空度不小于 85 kPa，有效真空抽氣時(shí)間按區(qū)為170～190天，三級(jí)堆載。真空預(yù)壓區(qū)設(shè)計(jì)砂墊層厚度40 cm，使用普通排水板，有效真空抽氣時(shí)間為100天。采用分期預(yù)壓處理，后期利用礦粉堆載預(yù)壓，進(jìn)一步提高土體強(qiáng)度，設(shè)計(jì)最大使用荷載為250 kPa。

2 工程地質(zhì)條件與分析

本工程陸域均為疏浚吹填造陸形成，上層為吹填土：土質(zhì)基本為淤泥和淤泥質(zhì)粘土，含水率高、呈流塑狀態(tài)，幾乎沒(méi)有承載力。下層為原狀土，自上而下依次為：海相沉積層、海陸交互相沉積層、湖沼相沉積層。土質(zhì)包括：淤泥、淤泥質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粘土、粉質(zhì)粘土、粉土、粘土、粉細(xì)砂，其中含粘土夾層，不利于排水固結(jié)。

3 工藝改進(jìn)及新材料應(yīng)用

3.1 吹填粉砂工藝快速形成作業(yè)面

本工程地基處理北區(qū)原始高程為3.05～4.45 m，南區(qū)原始地高程為2.52～3.61 m，原設(shè)計(jì)在軟基處理區(qū)吹填的淤泥質(zhì)土上回填素土至5.0 m高程，再進(jìn)行真空聯(lián)合堆載預(yù)壓地基處理后續(xù)工序。但因南區(qū)剛由吹填形成，區(qū)域內(nèi)表層分布水坑，且為含水量大，承載力極低的淤泥質(zhì)土，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn)回填施工，無(wú)法形成足以承載機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)的工作面，通過(guò)研究試驗(yàn)后決定將回填素土工藝改為吹填粉砂工藝，具體做法為，先分層鋪設(shè)荊笆、竹排、竹笆及土工布后，再通過(guò)吹砂船吹填粉砂，經(jīng)沉淀后形成一層緊密結(jié)實(shí)的工作面，以滿足機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)施工條件。

圖1 吹填粉砂施工現(xiàn)場(chǎng)

3.2 應(yīng)用高性能排水板提高排水固結(jié)效果

1）高性能排水板的應(yīng)用可有效控制施工質(zhì)量

排水板作為真空預(yù)壓抽氣過(guò)程中傳遞大氣壓力及孔隙水消散的通道，排水板打設(shè)深度控制和打設(shè)數(shù)量控制是保證預(yù)壓加固達(dá)到設(shè)計(jì)加固效果的關(guān)鍵步驟。普通排水板施工過(guò)程中，通過(guò)旁站和清點(diǎn)排水板庫(kù)存和使用量的辦法，即消耗大量人力物力，又易因長(zhǎng)時(shí)間在惡劣環(huán)境下作業(yè)，難以保證人員全過(guò)程監(jiān)督，從而出現(xiàn)排水板打設(shè)深度不夠，回帶多不復(fù)打，作業(yè)工人偷工減料少打、漏打排水板等問(wèn)題，打設(shè)后質(zhì)量管理人員對(duì)打設(shè)質(zhì)量是否合格難以判定，給質(zhì)量和計(jì)量管理都有較大影響，并易留下質(zhì)量隱患，造成抽氣后排水排氣效果差的問(wèn)題。

本工程首次在黃驊港地區(qū)采用高性能排水板，該排水板濾膜外電腦噴印里程數(shù)字，內(nèi)帶銅絲式，使得打設(shè)深度及使用總量可通過(guò)排水板里程計(jì)算，同時(shí)可采用配備的專用儀器檢測(cè)打設(shè)深度，檢測(cè)偏差小于50 cm，既可降低施工人員工作管理難度，又能準(zhǔn)確有效的控制排水板打設(shè)深度和數(shù)量。

2）高性能排水板的應(yīng)用可在較長(zhǎng)周期內(nèi)持續(xù)發(fā)揮排水作用

本工程所使用的高性能排水板采用進(jìn)口杜邦濾膜，濾膜由粗長(zhǎng)纖維熱熔粘合而成，纖維與纖維通過(guò)熱熔互相粘接，濾膜薄而結(jié)實(shí)、抗撕裂、抗拉強(qiáng)度高，濾膜等效孔徑為 80～130 μm，滲透系數(shù)≥5×10-3cm/s，普通排水板濾膜等效孔徑一般小于75 μm，滲透系數(shù)≥5×10-4cm/s，所以濾膜結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，透水孔不易變形堵塞，杜邦膜滲透過(guò)水阻力較小，優(yōu)質(zhì)的原材及制作工藝，使得高性能排水板的耐久性達(dá)到5年以上，可持續(xù)的發(fā)揮滲透排水功能。利用這一特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)上黃驊港散貨港區(qū)干散貨作業(yè)區(qū)堆場(chǎng)在真空預(yù)壓聯(lián)合堆載施工完工后，在運(yùn)營(yíng)期間進(jìn)一步利用礦石堆載預(yù)壓，加快了后期地基土沉降固結(jié)效果和速度，又降低了造價(jià)。

圖2 高性能排水板

本地基處理工程完工后，通過(guò)對(duì)比施工前后現(xiàn)場(chǎng)十字板剪切試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出：加固范圍內(nèi)各層土體抗剪強(qiáng)度均有較大提高，真空聯(lián)合堆載預(yù)壓區(qū)的十字板抗剪強(qiáng)度由地基處理前的 15.8～27.5 kPa提高到 43.8～69.8 kPa，地基承載力由地基處理前的49.9～86.7 kPa提高到 155.36～219.01 kPa，達(dá)到了設(shè)計(jì)地基承載力要求。

4 結(jié) 論

1）鋪設(shè)土工材料形成骨架并吹填粉砂形成作業(yè)面的工藝值得推廣。

在黃驊港綜合港區(qū)吹填造陸區(qū)域軟基處理施工中，真空預(yù)壓施工工藝廣泛應(yīng)用，在超軟基地基處理施工中，前后采用過(guò)以下3種施工工藝。

①在吹填泥面上先淺層插板抽水固結(jié)形成作業(yè)面后，再進(jìn)行真空預(yù)壓其他工序施工；

②在吹填泥面上回填60～100 cm粉土形成作業(yè)面后，再進(jìn)行真空預(yù)壓其他工序施工；

③在吹填泥面上依次鋪設(shè)編織布、荊笆、竹笆、土工布形成隔離層后吹填粉砂形成作業(yè)面，再進(jìn)行真空預(yù)壓其他工序施工。

在施工中通過(guò)對(duì)以上3種超軟基處理施工工藝進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，在新吹填陸域?yàn)橛倌噘|(zhì)軟土條件下，第3種施工工藝的軟基處理區(qū)域，不需要經(jīng)過(guò) 5～12個(gè)月的沉淀晾曬期，在吹填后極短時(shí)間內(nèi)即可進(jìn)場(chǎng)開(kāi)始施工，且工藝可靠，質(zhì)量穩(wěn)定可控，可加快碼頭堆場(chǎng)建成周期，早日運(yùn)營(yíng)創(chuàng)收。所使用原材及所需投入的數(shù)量相對(duì)其他兩種方案也較為經(jīng)濟(jì)。所以鋪設(shè)土工材料形成骨架并吹填粉砂形成作業(yè)面的工藝是黃驊港地區(qū)超軟基地基處理工程中，施工最快、工藝可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的一種工藝方法，值得推廣。

2）高性能排水板在承載力要求高，環(huán)境苛刻的條件下有成本和技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)。

在真空預(yù)壓施工中，主要通過(guò)對(duì)墊層厚度，中粗砂原材質(zhì)量，排水板原材質(zhì)量，打設(shè)間距、深度、數(shù)量，以及粘土帷幕、土工膜鋪設(shè)，抽氣管理等過(guò)程進(jìn)行控制，以保證最終施工質(zhì)量。其中排水板材料的好壞和打設(shè)質(zhì)量控制是重要的一環(huán)，高性能排水板耐久可靠，可測(cè)量、易監(jiān)控的特點(diǎn)，使得在在排水板打設(shè)質(zhì)量檢查變得容易、簡(jiǎn)單，施工過(guò)程中可隨時(shí)、隨機(jī)檢查，能夠降低現(xiàn)場(chǎng)管理人員工作強(qiáng)度，復(fù)核人工旁站記錄和計(jì)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。在現(xiàn)場(chǎng)打設(shè)時(shí)可視板長(zhǎng)，打設(shè)后質(zhì)量可查的情況下，基本杜絕了排水板專業(yè)隊(duì)伍偷工減料，不顧質(zhì)量只求數(shù)量的情況，提升了施工質(zhì)量。

另外在高承載力要求的堆場(chǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，真空預(yù)壓無(wú)法一次性達(dá)到設(shè)計(jì)承載力，往往通過(guò)后期加載逐步達(dá)到設(shè)計(jì)承載力，這對(duì)排水板的耐久性提出了更高的要求，使用高性能排水板能夠長(zhǎng)期保證排水板排水固結(jié)作用，能夠有效保證堆載預(yù)壓效果，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)承載力要求。所以高性能排水板相對(duì)普通排水板具有更好的綜合成本優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在承載力要求較高，環(huán)境苛刻的條件下應(yīng)優(yōu)先選用。