淺析填海造地區軟基處理方案

柯河山

華設設計集團股份有限公司廈門分院，福建 廈門 361000

0 引言

隨著社會經濟的高速發展、城市化建設的需要，以及用地緊缺、征拆困難的條件下，沿海城市填海造地項目也逐漸增多，軟基處理工程方案較多種，本文針對填海造地區軟基處理工程（浮筒式水泥攪拌樁）方案進行分析。

1 工程概況

本項目位于福建省東南部廈門市境內東南部沿海翔安區蓮河片區，是片區內一條南北走向主干路網骨架的重要組成部分，主要承擔對外交通功能。本項目道路等級為城市主干路，設計速度為60km/h，道路標準斷面紅線寬度43m，道路全長約2.81km，其中軟基處理范圍約1.1km 在造地蓮河吹填區。現狀土地主要由農田、村莊、魚塘、吹填區及村鎮工業用地組成，其中北區主要包括農田、村莊和工廠，南區主要有吹填造地區，現狀土地開發利用情況較少。

2 浮筒式水泥攪拌樁方案分析［1-2］

2.1 設計前期現狀條件

項目在設計階段時，軟基處理范圍位于造地蓮河吹填區：場地原始地貌為海灣灘涂，主要為養殖魚塘、鹽田等，原始標高約在-1.0～2.0m 之間，該場地主要為吹填淤泥，標高約在5.5m。吹填淤泥分為三種狀態：軟塑狀吹填淤泥、流塑狀吹填淤泥、流泥，其中流泥的狀態為最差含水量接近100%，流塑狀吹填淤泥含水量達78%，軟塑狀吹填淤泥含水量接近60%；另外下伏原狀淤泥含水量達65%；施工機械無法進場。

2.2 浮筒式攪拌樁簡介

浮筒式攪拌樁（螺旋式淤泥固化機），是一種采用螺旋式淤泥固化機具有可以在灘涂地上行走的施工作業設備，主要包括海涂面行走系統、高壓原料輸送系統、旋轉旋噴攪拌系統、雙動力驅動系統組成，高壓原料輸送系統將連接旋轉+高壓旋噴攪拌系統，攪拌系統將固結劑與超軟基礎進行充分混合攪拌，在雙動力驅動系統的作用下，灘涂面行走系統根據施工流程在軟基上連續作業，最終實現軟基的快速固結處理［3-4］。

在浙江已經有大量應用，與常規攪拌樁相比，浮筒式攪拌樁實現了可以在淤泥軟土上、陸上及水上施工，對地基承載力無任何要求［4］，可直接在淤泥上施工無需滿足60kPa 進場條件（減少砂便道），采用高壓旋噴攪拌系統攪拌動力強，但攪拌樁水灰比高，水泥用量稍大，可提高成樁質量，縮短工期，優化造價。在福建屬于新工藝產品應用較少，但在全國范圍已經有廣泛應用。

2.3 水泥攪拌樁試驗設計方案

因本項目周邊地塊尚未形成，正處于大力開發時期，是片區進出場地的主要交通要道，交通量載荷力大，作為省市重點工程工期時間較緊迫，因此采用周期短、質量高滿足設計要求的水泥攪拌樁處理方案。

鑒于本項目道路在吹淤造地范圍內建設，其地質現狀屬流泥狀態，與自然形成淤泥有所不同，在以往道路處理上沒有類似經驗可借鑒（在吹填造地未初步處理的條件下，直接用水泥攪拌樁一次性處理）；因此，開展試驗路段施工，觀測試驗成果，有利于為全市道路軟基處理提供參考經驗［5］。

2.3.1 室內配合比試驗方案

參照江蘇連云港海相軟土，寧波和溫州吹填地基攪拌樁加固的水泥摻量，在高含水率工況下水泥摻量一般為15%～18%，考慮到吹填軟土初始含水率能達到80%～100%，水泥摻量預估為18%以上。水泥土配合比初步方案如下：

（1）水泥用量：以15%為基準值，向上浮動3%、5%，即15%，18%和20%，成樁現場28d 強度在0.6MPa 左右；

（2）水灰比：按工程經驗按0.7 取。

以15%，18%和20%的摻量對吹填土進行配合比試驗，明確加固效果，進行現場試樁。配合比試驗按7 天，14d 和28d齡期進行制備和測試。配合比試驗期間主要開展無側限抗壓強度試驗。獲得最優配比后，以最優配比和摻量固化吹填軟黏土，進行壓縮和抗剪強度試驗，為后續沉降計算和穩定性分析提供參數。

2.3.2 室內配合比試驗結果

通過室內配合比試驗方案，開展了室內配合比無側限抗壓強度試驗，結果如下表1 所示：

表1 室內無側限抗壓強度結果 MPa

圖1 室內無側限抗壓強度結果

根據圖3，15%、18%、20%三個配比的水泥固化吹填土28d 強度分別為0.97、1.25、1.50MPa。考慮到現場施工攪拌均勻性與室內工況存在較大區別，可導致現場強度折減（傳統攪拌樁現場強度一般為室內強度的1/2），設計現場目標強度為0.6MPa，經綜合考慮選，取18%、20%配比開展現場試樁工作。

2.3.3 試樁工藝選擇

本次試樁采用浮筒式水泥攪拌樁施工工藝。鑒于本項目軟土層含水量高，孔隙比大，具高壓縮性、高靈敏度的特點，根據相關地基處理經驗及專業分析，擬提出大直徑固化樁+水泥（摻入或添加適量外摻劑）方案，設計樁徑0.8m，采用四攪兩噴施工工藝。

2.3.4 試樁參數及要求

水泥攪拌樁處理深度按吹填高程+設計樁長控制。本工程水泥攪拌樁采用螺旋式淤泥固化機施工，其試樁要求如下：

（1）本次試樁水泥攪拌樁的原材料及水灰比：水泥采用強度等級為42.5 級的普通硅酸鹽水泥，水泥摻量為18%和20%，水灰比0.7。

（2）外摻劑：根據室內試驗結果添加適量外加劑。

（3）水宜采用飲用水，pH 值不得小于4。

（4）水泥攪拌樁采用雙軸浮筒式水泥攪拌樁，采用四攪兩噴，樁徑0.8m，應進入持力層至少50cm。

（5）水泥攪拌樁中心間距為d=1.8m，呈正三角形布置。

（6）強度要求：水泥攪拌樁單樁承載力≥12 噸（0.8m 直徑），復合地基承載力≥80kPa。樁體水泥土28d 齡期室內無側限抗壓強度不應小于0.8MPa，現場不得小于0.6MPa。

2.4 成樁質量檢查

（1）攪拌樁質量控制應貫穿施工全過程，應堅持全程的施工監理。施工過程中隨時檢查施工記錄和計量記錄，并對照規定的施工工藝對每根樁進行質量評定。檢查重點是：水泥用量、樁長、內外鉆桿轉速、攪拌機提升和下沉速度、停漿處理方法和單樁施工時間等。

（2）施工準備階段應對原材料質量、計量設備、攪拌葉片的伸展直徑和機械性能進行檢查。

（3）施工前應檢查樁位放樣偏差，其容許偏差應控制在±50mm。

（4）施工過程中應檢查樁架的垂直度、機架底盤的水平度、水泥漿比重、攪拌機提升和下沉速度以及鉆機下沉最后30s 的電流和鉆進速度等。

（5）單樁施工結束后，應對單樁水泥用量以及單樁施工時間進行檢查，其中單樁水泥用量不得小于設計值，單樁施工時間不小于由工藝性試樁確定的時間。

2.5 樁身質量檢測

（1）水泥攪拌樁成樁14 天后進行取芯進行室內無側限抗壓強度測試；28 天后再次芯進行室內無側限抗壓強度測試，并進行靜載試驗。在取芯過程中，宜同時進行標貫測試。

（2）檢測位置及數量：隨機抽取，檢測數量根據水泥攪拌樁規范確定。

2.6 試樁結論

通過成樁質量檢查、樁身質量檢測、靜載試驗：無側限抗壓強度＞0.8Mpa；從單樁承載力檢測結果來看，根據《建筑地基檢測技術規范》［6］JGJ340-2015 第6.4.2 條規定，水泥攪拌樁豎向增強體單樁承載力特征值均取最大加載量的一半即120kN，實際大于120kN；根據《建筑地基檢測技術規范》JGJ340-2015 第5.4.3 條規定，水泥攪拌樁單樁復合地基承載力特征值均取最大試驗荷載的一半即80kPa，實際大于80kPa。結果表明無側限抗壓強度、單樁承載力和復合地基承載力均滿足設計要求，在設計階段可采用樁徑0.8m、18%以上的水泥含量進行設計。

因吹填區主要為吹填淤泥，常規機械難以進場，本次采用浮筒式水泥攪拌樁一次處理進行設計（即未經過真空預壓，機械直接進場進行攪拌樁施工）。它作為吹淤造地區域的道路軟基處理方式，具有工期短，施工快捷，經濟效益高等優點，處理效果綜合優于傳統方式，因此使用浮筒式水泥攪拌樁進行軟基處理具有可行性，可做為該類吹填淤泥地基處理的一種優選方案。

3 比選方案分析

傳統的施工方法中較為常見的是塑料板排水、堆載預壓固結法，當在具體施工過程中的插塑料排水板、粗砂墊層和填土等環節容易導致質量問題，而且工期較長。設計單位采用水泥攪拌樁是出于在滿足要求的基礎上，從減少工期及優化造價方面考慮，本文針對填海造地區軟基處理工程提出了以《浮筒式水泥攪拌樁》處理的設計、施工方案，且在吹填淤泥尚未預處理的情況下，常規機械無法進場施工，但本機械具有在吹填淤泥上直接進場施工的能力。

4 結束語

在沿海城市的飛速發展下，近海造地開發項目也越來越多，軟基處理在工程上視為重中之重，人們對市政工程的要求越來越高，也越來越重視地基的處理。為進一步提高市政道路的通行效率、完善服務功能、保質保量、減少工期、造價合理的情況下，盡量采用高效高品質的處理方案。