多降多夯深淺結合動力排水固結法在某堆場軟土地基處理中的應用

沈偉，李驕陽

（1.浙江明州檢測技術有限公司，浙江 寧波 315800；2.寧波市鎮海金正建設工程檢測有限公司，浙江 寧波 315800）

1 引言

我國沿海地基多為軟粘土，這種土具有強度低、壓縮性高、透水性差等特點，地基承載力和穩定性基本不能滿足工程的要求。多降多夯深淺結合動力排水固結法是通過飽和軟粘土的動力特性和動力固結機理將降水和強夯相互結合的一種新型地基處理措施。利用強夯改變土體的結構，造成超孔隙水壓，再通過動力排水加速超孔隙水壓的消散，加固土體，縮短了土體的固結時間，提高了土體的強度，降低了土體的壓縮性，具有很好的應用效果。

2 工程概況

某新建倉儲物流項目，建筑面積107616㎡，工程主要包含7個廠房和廠房倉庫及配套設施，本項目主要是對該區域進行軟基處理以滿足項目的地基條件，設計要求場地經地基處理后，其表層地基承載力特征值fak≥120kPa；0～4m深度范圍內，土層的加權平均壓縮模量不小于8MPa；4m～淤泥層底深度范圍內土體的平均固結度不小于60%。

3 工程地質條件

該場地由海涂圍墾而成，成陸時間短，地質條件差。地貌類型屬于濱海淤積平原，地形平坦開闊，原始地勢較低，目前場地經宕石、塊石回填而成，回填厚度約0.95～1.85m，現場地標高為2.4～2.6m。根據勘察報告本場地上部地下水為孔隙潛水，水位埋藏較淺，水位距地表為0.7～1.2 m，在揭示的地層中，場地揭露巖土層范圍內的主要土層如下，場地土層厚度及關鍵物理力學性質指標統計見表1。

第①-1 層：雜填土（ml Q43）

該層全場分布，揭露層厚 0.95～1.85m，層底標高0.83～1.94 m。雜色至灰褐色，松散，稍濕～濕，表層以宕石、塊石回填，含少量植物根莖。

第②層：沖填土（ml Q43）

該層全場地分布，中等壓縮性，揭露層厚1.10～2.80m，層頂埋深0.95～1.85m，層底標高-1.54～0.43m。主要由粉砂組成，灰、灰黃色，稍密，飽和，土層干強度低，韌性低，搖振反應中等，土面粗糙。該層工程力學性質一般。

第③層：淤泥質粉質黏土（m Q43）

該層分布于全場地，高壓縮性，揭露層厚 6.35～24.4 m，層頂埋深 2.20～4.20m，層底標高-24.63～-12.16m。灰色，流塑，飽和，含云母屑及腐殖質，局部土性為淤泥，含有機質，偶夾半腐爛植物根莖，有臭味；該層為區域第一軟土層，工程力學性質差，含水量高，強度低。

第④-1層：粘土(al-lQ41）

該層場地局部缺失，低壓縮性，揭露層厚 2.60～7.05 m，層頂埋深 14.90～21.30 m，層底標高-23.06～-16.45 m；黃灰色，硬可塑，切面光滑，韌性中等，干強度中等。該層為區域第一硬土層，工程力學性質良好。

土層基本情況表 表1

第④-2層：粉質粘土(al-lQ41）

該層分布于全場地，中等偏低壓縮性，揭露層 2.00～9.00 m，層頂埋深19.20～27.30 m，層底標高 -28.53～-22.26 m。灰色，軟可塑，飽和，含鐵錳質氧化網紋渲染；土層干強度中等，韌性中等，搖振反應緩慢，土面光滑。該層工程力學性質良好。

第⑤層：粘土(al Q41）

該層分布于全場地，中等壓縮性，未揭穿，揭露最大厚度15.2m。層頂埋深25.00～31.20 m；灰色，軟塑，切面光滑，韌性及干強度中等。該層工程力學性質一般。

4 地基處理方案

4.1 地基處理思路

①增強淺層土體降水強夯處理，保證表層硬殼層施工質量，以減小總工后沉降并對后期不均勻沉降進行調節；

②保證深層土體排水固結效果，減小后期固結沉降以有效控制工后沉降；

③根據現場施工條件采用合理的施工工藝，減小降雨等不利因素對工期質量的影響。

4.2 塑料排水板設計及施工方案

塑料排水板的施工見圖1，具體順序如下。

①施工前先平整場地，保證插板機安全行走條件；

②根據平面布置圖用全站儀結合皮尺放出塑料排水板板位施工范圍并作出明顯標記，然后進行插板機定位，插設塑料排水板時其間距尺寸誤差應不大于10cm；

③開機打插導管至設計標高；

④提升導管至作業面以上50cm；

⑤按露出作業面以上10cm剪斷塑料排水板；

⑥檢查合格后，移動插板機至下一板位。

圖1 排水板施工

4.3 強夯設計及施工方案

由于本區域的土層處理要求較高，處理深度較大，強夯能級應由小到大，逐級遞增，往下部傳遞。經過試夯確定地基加固工藝，強夯施工不少于5遍，其中2遍滿夯，點夯至少3遍，能級分別為800kN·m～2500kN·m。第一遍為點夯在宕石回填后，處理能級為800kN～2000kN，夯擊擊數為2～3擊（不吸錘）；第二遍為點夯一遍，在土方回填之前，處理能級為1500kN～2500kN，夯擊擊數為4～5擊；第三遍為滿夯，在土方回填完成后，處理能級為1000kN；第四遍為點夯，夯點為第二遍中間插點，處理能級為2500kN，4～5擊；第五遍為滿夯一遍，處理能級為1000kN～1500kN.點夯夯點間距為4m×4m，滿夯夯印要求搭接1/3面積，滿堂處理。強夯過程隨夯隨推平碾壓。具體的能級、遍數、間距等參數在施工過程中進行動態的把控，根據現場每遍處理的效果進行實時調整，實現信息化施工，以防止過夯造成橡皮土或地面隆起等現象。

4.4 動力排水方案

鑒于本場地的土層性質及深層排水的特點，整個區域的降水面積較大，綜合考慮適用性和經濟性，排水板結合管井降水工藝，降水效果更佳，管井降水工藝單孔的降水范圍較大、操作維修簡便、后期電力負荷也較低。

圖2 A#試驗點P～S曲線

圖3 B#試驗點P～S曲線

圖4 C#試驗點P～S曲線

土層壓縮模量 表2

地基處理前十字板剪切數據 表3

基處理后十字板剪切數據 表4

降水管井采用正方形布設，間距15m，深度12m，管井降水深度為地基處理交工場地地表以下5m。每5000㎡設置1個水位觀測井點，對場內水位進行實時監測。降水井管采用PE管，直徑300mm，每段長度為6m。管與管連接口用膠帶密封，用鉛絲扎緊。在PE管管身采用鉆頭布置滲透眼，井管外填濾料，擺放PE管時要扶正，確保井管整體垂直度，管井安裝后，及時放入高揚程水泵抽水洗井，防止時間閑置，使濾管堵塞，洗井12～24h后，流出清水，即可連續抽水。如出現出水混濁并大量含有粉粒成分時，調整細濾料粒徑。

5 地基處理檢測

為檢驗地基處理效果，在地基處理結束后，對施工場地進行檢測，在原勘察孔附近進行了再次鉆探，并作平板載荷試驗、十字板剪切試驗和室內土工試驗。

根據現場實際施工情況選擇有代表性的3點進行淺層平板載荷試驗，載荷板為正方形，邊長1.42m，面積為2㎡，最大試驗荷載為240kN，逐級加載，每級荷載24kN，試驗結果如圖2～4所示，平板載荷結果表明，地基在處理后地基承載力標準值均達到設計要求。根據現場24組土樣室內土工試驗結果，各土層壓縮模量平均值見表2。地基處理后淤泥質粘土層的壓縮模量有顯著提高，0～4m深度范圍內土層加權平均壓縮模量達8.5MPa滿足設計要求，同時通過地基土淺層平板載荷試驗結果、地基變形模量和壓縮模量之間的關系計算得到地基土壓縮模量9.2MPa兩者較為接近[4]，均滿足設計要求。

由十字板剪切試驗結果（表3～4），測得原狀土地基處理前抗剪強度平均值Cu=19.38kPa地基處理后抗剪強度平均值Cu=31.62kPa，抗剪強度增加63%，重塑土地基處理前抗剪強度平均值Cu=8.22kPa地基處理后抗剪強度平均值Cu=13.07kPa，抗剪強度增加59%，靈敏度降低6%。根據地基承載力計算公式q=2Cu+γh=2 ×31.62+4 ×20=140kPa，與載荷試驗測得的結果相近[5]，均滿足設計要求。根據工程勘察報告淤泥質粘土的內摩擦角φ為11.2°預壓荷載（上部填土和地下水位降低）引起的附加應力豎向應力為100kPa，根據建筑地基基礎設計規范，預壓荷載下飽和軟粘土地基中某點抗剪強度計算公式 τft=η（τf0+Δσz·Uttanφcu）(η—強度折減系數，取值0.90～0.95本文取0.95)，求出土體的固結度為70%，滿足設計要求。

6 結論

檢測結果表明加固后土體相關技術指標均達到或超過了設計要求，多降多夯深淺結合動力排水固結法結合了排水和強夯法的優點，對提高沿海軟土的強度、降低土的壓縮性、加快土體固結等方面有著明顯的效果。

多降多夯深淺結合動力排水固結的關鍵是合理設置有效的排水系統，使軟土中孔隙水壓能力順利消散，施工過程中再使用低能量強夯等方式配合降水，對加快地基的固結起到了很好的促進作用。