寧德核電高填筑場平工程關(guān)鍵問題分析

鄭利濤，葉得陽

（中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300222）

1 工程概況

寧德核電廠的場平填筑區(qū)域，回填料下存在大量深厚的軟土，且填筑料厚度達(dá)到20 m左右。

2 地質(zhì)情況分析

本工程回填區(qū)域以現(xiàn)有的鉆孔資料分析，臨近島體或礁體附近的淤泥、淤泥質(zhì)土層厚度均較薄，由遠(yuǎn)離島體區(qū)域淤泥及淤泥質(zhì)土厚度逐漸變大。本工程回填區(qū)域大部分的淤泥及淤泥質(zhì)土厚度在6 m以內(nèi)，底高程在-5.0～-13.0 m；在場平工程的西北和西南側(cè)淤泥及淤泥質(zhì)土較厚，西北側(cè)局部區(qū)域厚度可達(dá)14 m，底高程可達(dá)-19.0 m，且其下普遍存在粉砂層，厚度在4.0～8.0 m，砂層下亦存在較厚的淤泥質(zhì)土和粉質(zhì)粘土層。

3 陸域形成與地基處理重點(diǎn)與難點(diǎn)分析

本次場平填筑工程的回填料主要來自跳尾島，通過開山填海形成陸域。工程區(qū)域地質(zhì)情況較復(fù)雜，靠近跳尾島山體部分天然高程高，軟土薄，僅為表層分布，其下為砂和風(fēng)化巖。遠(yuǎn)離山體區(qū)域，天然高程低，表層軟土厚，軟土下為密實(shí)砂層，靠近護(hù)岸區(qū)域砂層下大部分還存在淤泥質(zhì)土層和高壓縮性粉質(zhì)粘土層。另外，陸域形成與地基處理需統(tǒng)籌安排，并宜和護(hù)岸的地基處理方式相結(jié)合。回填料主要為開山石和開山石碴或吹填砂，回填料厚度不均勻，疊加工程區(qū)域軟土分布不均勻。所以如何控制工后沉降和差異沉降是重點(diǎn)。

本次場平設(shè)計(jì)高程為12.0 m，根據(jù)現(xiàn)有工程區(qū)域水下測圖，場平工程所在區(qū)域中，跳尾島東側(cè)、南側(cè)、西南側(cè)海底泥面高程在-8.0 m左右，跳尾島西～西北側(cè)海底泥面高程在-5.0 m左右，跳尾島北側(cè)海底泥面高程在-5.0 m左右，其中東北角海底泥面高程在-8.0 m左右。

本工程回填區(qū)域以現(xiàn)有的鉆孔資料分析，臨近島體或礁體附近的淤泥、淤泥質(zhì)粘土層較薄，由遠(yuǎn)離島體區(qū)域淤泥及淤泥質(zhì)粘土厚度逐漸變大。本工程回填區(qū)域大部分的淤泥及淤泥質(zhì)粘土厚度在6 m以內(nèi)，底高程在-5.0～-13.0 m；在場平工程的西北和西南側(cè)表層淤泥及淤泥質(zhì)粘土較厚，局部區(qū)域厚度可達(dá)14 m，底高程可達(dá)-19.0 m，大部分區(qū)域表層軟土下存在砂層，砂層下存在高壓縮性的淤泥質(zhì)土層和粉質(zhì)粘土層。以NN02鉆孔為例，5-2層粉質(zhì)粘土厚25.3 m，該土層埋深較深，處理難度較大。若不處理，工后沉降較大，但后續(xù)建（構(gòu)）筑物可采用樁基礎(chǔ)；若進(jìn)行處理，由于其埋深較大，且其上有7.2 m厚砂層，因此處理施工難度很大，費(fèi)用很高。因此，對(duì)其處理與否，需進(jìn)行充分論證，這是沉降控制中的難點(diǎn)。

4 陸域形成與地基處理設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)場平高程為12.0 m，地基預(yù)處理要求承載力不小于200 kPa，變形模量不小于30 MPa，使用荷載為20 kPa均布荷載。

5 本工程適宜的地基處理方案分析

5.1 回填料處理

1）強(qiáng)夯

對(duì)于上部回填的開山石碴或砂土地基，強(qiáng)夯是經(jīng)濟(jì)有效的地基處理方法，可根據(jù)不同的加固深度要求，采用普通強(qiáng)夯、高能級(jí)強(qiáng)夯或超高能級(jí)強(qiáng)夯。

2）振沖密實(shí)

振沖密實(shí)適用于深厚的回填砂和水下砂土地基，采用振沖法進(jìn)行深厚的砂土地基和水下砂土地基的加固處理，其處理深度可達(dá)20 m。

5.2 表層軟土處理方法

1）開挖換填

挖除軟土置換為開山石或砂。

2）拋石擠淤

厚度5 m以內(nèi)的淤泥或流泥通過拋石被擠走，置換為開山石。

3）爆破擠淤

通過爆破擠淤，置換淤泥或淤泥質(zhì)土為開山石，一般可處理4～24 m厚的淤泥和淤泥質(zhì)土。

4）排水固結(jié)

通過設(shè)置豎向排水通道，使軟土排水固結(jié)，提高其強(qiáng)度，降低其壓縮量。

5.3 深層高壓縮性粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)土的處理

由于該土層埋深較深，且上部大多有砂層，本次初步設(shè)計(jì)采用高壓旋噴樁與該土層形成復(fù)合地基，以減少工后沉降。

6 地基處理方案

本次場平填筑設(shè)計(jì)分區(qū)進(jìn)行比選，設(shè)計(jì)方案分為淺層處理和深層處理兩大類。

6.1 淺層處理方案

此類方案只處理場平海域原泥面以下表層軟土（淤泥、淤泥質(zhì)土），對(duì)于深層工程場平不同區(qū)域分布的深層高壓縮性土層（如粉質(zhì)粘土層）不予處理。

方案優(yōu)點(diǎn)是施工速度快，工程投資費(fèi)用低；方案缺點(diǎn)是陸域形成及經(jīng)地基處理后，工后沉降大（由于深層軟土未處理），不同區(qū)域的差異沉降大。

6.2 深層處理方案

此類處理方案是在第一類處理方案基礎(chǔ)上，對(duì)場平各區(qū)域內(nèi)分布的深層下臥高壓縮性軟土進(jìn)行地基加固處理，處理方法采用高壓旋噴樁方案。

方案優(yōu)點(diǎn)是場平工后沉降小，不同區(qū)域差異沉降小；方案缺點(diǎn)是工程施工難度大，施工周期長，工程投資大。高壓旋噴樁處理范圍為深層下臥高壓縮性軟土。

7 關(guān)鍵問題之地基處理

由于深層軟土處理屬于地下隱蔽工程，質(zhì)量難以保證，費(fèi)用高，經(jīng)過綜合對(duì)比，采用淺層處理方案。上部構(gòu)筑物可以通過樁基基礎(chǔ)來減少沉降量，表層軟土的處理方式和相鄰的護(hù)岸保持一致（開挖換填和爆炸擠淤兩種方案），以減少工法種類，方便施工，縮短工期，回填料采用強(qiáng)夯法進(jìn)行密實(shí)處理，由于填筑料厚度達(dá)到20 m，分別在高程5.0 m和12.0 m進(jìn)行強(qiáng)夯處理。

圖2 淺層軟土開挖換填斷面

圖3 淺層軟土爆炸擠淤斷面

8 關(guān)鍵問題之沉降計(jì)算

沉降計(jì)算包括回填體的沉降、軟粘土的固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降，非軟粘土的瞬時(shí)沉降。由于本工程回填荷載很大，沉降計(jì)算必須考慮全面，尤其是軟粘土的次固結(jié)沉降也要考慮進(jìn)去。場平工程推薦方案整體工后沉降及差異沉降分析如圖4。

從工后沉降等值線可知，西北側(cè)和西南側(cè)工后沉降較大區(qū)域位于護(hù)岸下方，達(dá)到0.7 m左右，其余區(qū)域差異沉降較小。

圖4 工后沉降等值線

9 結(jié) 語

對(duì)于軟土高填筑廠址，地基處理方案的選擇和沉降控制十分重要，結(jié)合本工程特點(diǎn)，綜合考慮施工、造價(jià)、質(zhì)量控制等問題，推薦淺層處理方案，并結(jié)合上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)加強(qiáng)措施（比如采取樁基礎(chǔ)，樁筏基礎(chǔ)等）控制沉降，沉降計(jì)算必須考慮次固結(jié)沉降。